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LE PRINCIPALI SCOPERTE SCIENTIFICHE
Radioattività. Storia ed essenza della scoperta scientifica
Elenco / Le scoperte scientifiche più importanti Scoperta di Roentgen notevole non solo per l'opportunità di comprendere la struttura della materia e le numerose applicazioni pratiche. Questa scoperta suscitò il pensiero degli scienziati che avevano già deciso che l'edificio della fisica era stato costruito e che non c'era più nulla in natura che non fosse noto all'uomo. Anche un membro dell'Accademia di Francia Becquerel era entusiasta della scoperta dei raggi X. Henri Becquerel (1852-1908) lavorò inizialmente come ingegnere stradale, ma presto si interessò, come suo padre e suo nonno, alla ricerca scientifica. A 35 anni Henri Becquerel ha difeso la sua tesi di dottorato, a 40 è diventato professore. Studia il fenomeno della fluorescenza. Vuole davvero svelare la natura del misterioso bagliore di alcune sostanze sotto l'influenza della radiazione solare. Becquerel raccoglie una vasta collezione di sostanze chimiche luminose e minerali naturali. Nella sua relazione al congresso, Becquerel ha sottolineato che gli sembrava molto improbabile che i raggi X potessero esistere in natura solo nelle difficili condizioni in cui sono ottenuti negli esperimenti. raggi X. Becquerel, che conosceva da vicino la ricerca di suo padre sulla luminescenza, ha richiamato l'attenzione sul fatto che i raggi catodici negli esperimenti di Roentgen producevano, all'impatto, sia luminescenza di vetro che raggi X invisibili. Questo lo ha portato all'idea che tutta la luminescenza è accompagnata simultaneamente dall'emissione di raggi X. Questa idea è stata espressa per la prima volta da A. Poincaré. Nella sua tesi di dottorato M. Curie-Sklodowska scrive in questa occasione "I primi tubi a raggi X non avevano un anticatodo metallico: la sorgente dei raggi X era una parete di vetro esposta ai raggi catodici; allo stesso tempo era fortemente fluorescente. Ci si potrebbe chiedere se l'emissione di X -rays è un compagno indispensabile della fluorescenza, indipendentemente dalla causa di quest'ultima". Per diversi giorni Becquerel riflette sull'esperimento che aveva progettato, quindi seleziona dalla sua collezione il doppio sale solfato di uranio e potassio, pressato in una piccola torta, mette il sale su una lastra fotografica nascosta dalla luce in carta nera ed espone la lastra con sale al sole. Sotto l'influenza della luce solare, il doppio sale iniziò a brillare intensamente, ma questo bagliore non poteva cadere sulla lastra fotografica protetta. Becquerel attese appena che la lastra fotografica potesse essere rimossa dallo sviluppatore. L'immagine di una torta salata era chiaramente visibile sul piatto. È tutto corretto e il sale, in risposta all'irradiazione con la luce solare, emette non solo luce, ma anche raggi X? Becquerel si controlla ancora e ancora. Il 26 febbraio 1896 arrivarono le giornate nuvolose e Becquerel nasconde con rammarico la lastra fotografica preparata per l'esperimento con il sale in tavola. Tra la torta di sale e la lastra fotografica questa volta ha posizionato una piccola croce di rame per vedere se i raggi X l'avrebbero attraversata. Probabilmente poche scoperte scientifiche devono la loro origine al maltempo. Se la fine di febbraio 1896 fosse stata soleggiata a Parigi, uno dei fenomeni scientifici più importanti, la cui soluzione portò a una rivoluzione nella fisica moderna, non sarebbe stato scoperto. Il 1 marzo 1896 Becquerel, senza aspettare che il sole apparisse nel cielo, estrasse dalla scatola la stessa lastra fotografica, su cui erano rimasti per diversi giorni la croce e il sale, e per ogni evenienza la sviluppò. Qual è stata la sua sorpresa quando ha visto sulla lastra fotografica sviluppata un'immagine nitida sia di una croce che di torte con sale! Quindi il sole e la fluorescenza non c'entrano niente? In qualità di ricercatore di prim'ordine, Becquerel non esitò a mettere alla prova la sua teoria e iniziò a studiare l'effetto dei sali di uranio su una lastra al buio. Si scoprì così, e questo Becquerel dimostrato da esperimenti successivi, che l'uranio e il suo composto emettono continuamente, senza attenuazione, raggi che agiscono su una lastra fotografica e, come ha mostrato Becquerel, sono anche in grado di scaricare l'elettroscopio, cioè di creare ionizzazione. Questa scoperta fece scalpore. Particolarmente sorprendente è stata la capacità dell'uranio di irradiarsi spontaneamente, senza alcuna influenza esterna. Ramsay dice che quando nell'autunno del 1896, insieme a Lord Kelvin (W. Thomson) e D. Stokes, visitò il laboratorio di Becquerel, "questi famosi fisici rimasero perplessi da dove potesse provenire l'inesauribile fornitura di energia nei sali di uranio. Lord Kelvin era incline all'assunto che quell'uranio fungesse da una specie di trappola che cattura l'energia radiante altrimenti non rilevabile che ci raggiunge attraverso lo spazio e la converte in una forma in cui è resa in grado di produrre effetti chimici. Il primo rapporto al mondo sull'esistenza della radioattività fu redatto da Henri Becquerel in una riunione dell'Accademia delle scienze di Parigi il 24 febbraio 1896. La scoperta del fenomeno della radioattività da parte di Becquerel può essere attribuita alle scoperte più straordinarie della scienza moderna. È stato grazie a lui che l'uomo è stato in grado di approfondire in modo significativo le sue conoscenze nel campo della struttura e delle proprietà della materia, comprendere gli schemi di molti processi nell'Universo e risolvere il problema della padronanza dell'energia nucleare. La dottrina della radioattività ha avuto un enorme impatto sullo sviluppo della scienza e in un periodo di tempo relativamente breve. Studiando le proprietà dei nuovi raggi, Becquerel ha cercato di spiegarne la natura. Tuttavia, non è riuscito a trarre conclusioni chiare e per molto tempo ha ritenuto erroneo che la radioattività fosse forse una forma di fosforescenza a lungo termine. Presto altri scienziati si unirono allo studio del nuovo fenomeno e, soprattutto, i coniugi Pierre e Marie Curie. La giovane ricercatrice polacca Maria Sklodowska (1867-1934), avendo dimostrato capacità eccezionali e grande diligenza, nel 1894 conseguì due diplomi di licenza - in fisica e matematica - presso la famosa Sorbona, l'Università di Parigi. All'inizio prende un argomento di ricerca dal professor G. Lippmann e inizia a studiare le proprietà magnetiche dell'acciaio temprato. Lo sviluppo dell'argomento la porta alla Scuola di Fisica e Chimica Industriale di Parigi. Lì incontrò Pierre Curie (1859-1906) e continuò i suoi esperimenti nel suo laboratorio. Nel luglio 1895, Pierre e Maria divennero coniugi. Dopo la nascita di sua figlia nel settembre 1897, Marie Skłodowska-Curie decide di iniziare a lavorare alla sua tesi di dottorato. Era importante formulare chiaramente il compito dello studio. In questo momento, viene a conoscenza della scoperta di Becquerel. Marie Curie ha iniziato la sua ricerca esaminando pazientemente un gran numero di elementi chimici: alcuni di essi, come l'uranio, sono fonti di "raggi Becquerel"? Lo studio della radioattività dei composti di uranio l'ha portata alla conclusione che la radioattività è una proprietà che appartiene agli atomi di uranio, indipendentemente dal fatto che siano inclusi o meno nel composto chimico. Allo stesso tempo, ha "misurato l'intensità dei raggi di uranio, usando la loro proprietà per conferire conduttività elettrica all'aria". Con questo metodo di ionizzazione, si convinse della natura atomica del fenomeno. "Poi ho iniziato a indagare se esistessero altri elementi con la stessa proprietà, e a questo scopo ho studiato tutti gli elementi allora conosciuti, sia in forma pura che in composti. Ho scoperto che tra questi raggi solo i composti del torio emettono raggi come quelli dell'uranio". Gli esperimenti di Maria Sklodowska-Curie sullo studio dei minerali hanno mostrato che alcuni minerali di uranio e torio hanno una radioattività "anomala": la loro radioattività si è rivelata molto più forte di quanto ci si potesse aspettare da uranio e torio. "Poi ho avanzato un'ipotesi", scriveva Maria Sklodowska-Curie, "che i minerali con uranio e torio contengano una piccola quantità di una sostanza molto più radioattiva dell'uranio e del torio; questa sostanza non potrebbe appartenere agli elementi conosciuti, perché tutti sono già stati studiati; doveva trattarsi di un nuovo elemento chimico". Rendendosi conto dell'importanza di verificare questa ipotesi, Pierre Curie lasciò la sua ricerca sui cristalli e si unì al lavoro ideato da Marie. Per i loro esperimenti, hanno scelto la pece di uranio, estratta nella città di St. Joachimsthal in Boemia. Nonostante le difficoltà, la ricerca è andata avanti con successo. Sebbene lo stipendio di Pierre Curie fosse appena sufficiente per coprire varie spese, decisero comunque di assumere un assistente per condurre ricerche chimiche. Sono diventati il giovane Jacques Bemon. I principali sforzi degli scienziati sono stati diretti all'isolamento del radio dai rifiuti di pece di uranio, poiché è stato dimostrato che è più facile separarlo. Sono stati spesi quattro anni per questo lavoro difficile, che è stato svolto in condizioni avverse e ha richiesto molto lavoro e forza. Di conseguenza, Maria e Pierre sono riusciti a ottenere il primo decigrammo di radio al mondo da 8 tonnellate di rifiuti di catrame di uranio Joachimsthal, allora stimato a 75 franchi oro ($ 800). Il duro lavoro ha portato risultati generosi. Il 18 luglio 1898, Pierre e Marie Curie in una riunione dell'Accademia delle scienze di Parigi fecero un rapporto "Su una nuova sostanza radioattiva contenuta nella miscela di resina". Gli scienziati hanno detto: "La sostanza che abbiamo estratto dalla miscela di resina contiene un metallo che non è stato ancora descritto ed è vicino al bismuto nelle sue proprietà analitiche. Se l'esistenza di un nuovo metallo è confermata, proponiamo di chiamarlo polonio , dal nome della patria di uno di noi". In questo lavoro, per la prima volta, il fenomeno studiato è chiamato radioattività, e i raggi sono chiamati radioattivi. L'attività del nuovo elemento - il polonio - si è rivelata 400 volte superiore all'attività dell'uranio. Come risultato dell'analisi chimica, è stato anche possibile isolare l'elemento bario dalla pece di uranio, che aveva una radioattività relativamente forte. Durante l'isolamento del cloruro di bario da una soluzione acquosa in forma cristallina, la radioattività è passata dalle acque madri ai cristalli. L'analisi spettrale di questi cristalli ha mostrato la presenza di una nuova linea, "che, a quanto pare, non appartiene a nessuno degli elementi conosciuti". Il 26 dicembre 1898 apparve il seguente articolo dei coniugi Curie e J. Bemont - "Su una nuova sostanza altamente radioattiva contenuta nel tar ore" Gli autori riferirono di essere riusciti ad isolare una sostanza dai rifiuti di uranio contenente qualche nuovo elemento , conferendogli la proprietà di radioattività e molto vicino nelle sue proprietà chimiche al bario. Hanno proposto di chiamare il nuovo elemento radio. L'attività del cloruro di radio isolato era 900 volte superiore all'attività dell'uranio. La scoperta del polonio e del radio inizia una nuova fase nella storia della radioattività. Alla fine di gennaio 1899, Sklodowska-Curie suggerì l'essenza della radiazione radioattiva, la sua natura materiale. Credeva che la radioattività potesse rivelarsi una proprietà inerente solo agli elementi pesanti. Nello stesso anno, A. Debjorn, testando l'ipotesi di Marie Curie sulla presenza di altri elementi radioattivi nella pece di uranio, ad eccezione del radio e del polonio, fece un'altra scoperta: una sostanza altamente radioattiva può essere isolata dalla pece, che viene separata durante il frazionamento con terre rare e titanio. Le proprietà chimiche della nuova sostanza differivano da quelle del radio e del polonio e la sua attività era 100 volte superiore a quella dell'uranio. Nel 000, A. Debjorn annunciò l'isolamento di questo nuovo elemento radioattivo, chiamato attinio. Pertanto, all'inizio del XX secolo erano note cinque sostanze radioattive: uranio, torio, polonio, radio, attinio. Marie e Pierre Curie non furono gli unici scienziati a studiare il fenomeno della radioattività. Henri Becquerel ha continuato la sua ricerca sull'uranio a Parigi. G. Schmidt in Germania contemporaneamente al Curie scoprì la radioattività del torio. Nel 1899, gli scienziati tedeschi S. Meyer, E. Schweidler e, indipendentemente da loro, F. Gisel hanno dimostrato la deflessione dei "raggi Becquerel" in un campo magnetico. In Germania, J. Elster e G. Geitel nel 1899 riportarono il primo caso osservato di inseparabilità chimica dei radioelementi e confermarono la natura atomica della radioattività. In Inghilterra, un nuovo fenomeno divenne al centro dell'attenzione nei laboratori di W. Crookes e W. Ramsay. La radioattività è stata studiata anche in altri centri scientifici in Europa. Nel 1906 Pierre Curie morì in un incidente. Marie Curie, riprendendosi da questo shock, continuò a lavorare allo studio del fenomeno della radioattività, che divenne presto una delle aree più importanti della scienza moderna e attirò l'attenzione di molti ricercatori di talento. Autore: Samin D.K.
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