> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Радиоактивность и радиоактивные вещества

Радиоактивность и радиоактивные вещества

Радиоактивность и радиоактивные вещества. В1896 г., после открытия Х-дучой Ронтгоном (смотрите рентгеновские луни), Анри Веккероль (смотрите) поставил опыты для того, чтобы узнать, но испускают ли все фосфоресцирующие (смотрите XXVII, 535/37) вещества Х-лучой. Он нашел, что только фосфоресцирующпе соединения урана, положенные иа фотографическую пластинку, завернутую в черную бумагу, подобно Х-лучам, вызывали почернение пластинки. Впоследствии оказалось, что соли урана и без предварительного освещения, то есть не в состоянии фосфоресценции, производят то асе действа“ После того как выяснилось, что соединения урапа разрялсают заряженный электроскоп, то есть делают воздух проводником электричества, стало ясным, что уран и его соли испускают невидимые лучи, подобпые рентгеновым лучам. М. Кюри (смотрите) продолжила исследования Беккореля и нашла, что из всех химических зломеитов, кроме урапа, тем же свойством обладает только торий. Вместе с тем она показала, что эффокт излучения в соединениях или смесях пропорционален

Рисунок X.

количеству самого урана или торил, то есть что свойство излучать невидимые лучи присуще атомам ураиа и тория. Это свойство она назвала радиоактивностью, а элементы, обладающие этим свойством,—радиоактивными (от radius— луч). Дальнейшие опыты М. Кюри показали, что урановые руды в 4 —10 раз радиоактивнее, чем можно было бы от них ожидать, судя по содержанию в них урана. В 1898 г. супруги П. и М. Кюри нашли, что отбросы урановой смоляной руды (смотрите уранин), из которых был извлечен весь уран, тем не менее заметно активны. Они запо-дозроли. что, кроме урана (и тория), в урановых рудах имеются еще неизвестные нам радиоактивные элементы. В результате очень сложной и длительной переработки т. отбросов смоляной руды им удалось выделить фракцию, содержащую сернекислый барий, в высокой стопени радиоактивную. Из этой фракции в концо концов они выделили бромистое <’оодииение нового элемента, по крайней мере в миллион раз более активного, чем уран; этот новый элемент “ЫЛ назван радием (смотрите). Из других Франций особо радиоактивной оказалась фракции, содержащая висмут; из нее Кюри выводила не в чистом состоянии и в весьма ничтожном количествоновый элемент—полоний, в тысячу Раз болео радиоактивный, чем радий. 15 1Ь99 г. Дебьорн (Dcbierne) открыл во фракциях, содержащих редкие земли, в частности лантан, новый радиоактивный элемент — актиний (смотрите).

Излучение Р. в общом характеризуется прямолинейностью и большой скоростью. Анализ излучения в магнитном и электрическом поле показывает, чго оно состоит из троякого рода -iy чей: a-, (i- и т-лучой. Рисунок 1 показывает действие сильного магнитного воля на пучок лучей радия; магнитные линии идут перпендикулярно в плоскости рисунка, северный полюс Расположен над рисунком. Очевидно, ire а- и р-дучи несут электрические заряды, т же лучи — нот. Так как направление отклонения указывает на знак заряда, то можно предположить, что & - лучи, несущие отрицательный заряд, аналогичны катодным лучам Нм.), а а-дучи, несущие положительный заряд, аналогичны каиаловым лучам. Эти лучи представляют потоки яаэлектризованиых частиц. Так как ени испытывают отклонения и в элек-

А_

| Б

_л_ _

О | j ЧАСТИЦЫ

БАТАРЕЯ

ялвктромкп-Рисунок 2.

тричоском поле, то измерения волвчии отклонений в магнитном и электрическом полях дают возможность составить два уравнеиия с тремя неизвестными: зарядом е, массой т и скоростью v частиц, составляющих данные лучи. Из этих уравнений легко вычисляются скорость частиц и отношение 8арлда к массе частицы ejm.

1 - лучи — это поток положительно заряасенных частиц, обычно называемых а-частицами. Если за единицу заряда мы примем заряд одновалентного иона (е=4,77.10 10 элокт.-стат. ед.), за единицу массы — массу водородного атома (т=1,6б.10—г), то отношение е/т у а-частиц оказывается равным ‘/а, след., такая частица или несет одни заряд и иыоот атомный вес 2, или же несет два заряда и имеет атомный вес 4. Для окончательного решения вопроса надо непосредственно измерить заряд каждой отдельной а-частицы. 11а рисунок 2 показана схема счетчика а-чаетиц. Через отверстие В

Рисунок з.

в камеру А влетают а-частицы из радиоактивного вещества, находящегося вне камеры; зная величину отверстия В, моасно вычислить долю а - частиц, попадающих в камору, от всего числа частиц, излучаемых данным количеством вощоства. ot-частица, попав в камеру, сильно ионизирует воздух в ней, а так как мелсду моталлическим острием Д и оболочкой каморы создается разность потенциалов порядка

5.000 вольт, то ионы, возникшие иод влиянием а-частицы, вблизи острия получают большое ускорение и в свою очередь вызывают новую ионизацию воздуха. Таким образом, каждая а-ча-стица, попавшая внутрь каморы, сильно увеличивает электропроводность воздуха в ной, что и отмечается чувствительным электрометром, соеднионньш с острием Д. .Электрометр снабжен зеркальцем, свот от которого падает иа фотографическую ленту. Каждое отклонение электрометра вызывает появление зубца на ленто (рисунок 3).

К той асе цели приводит спинтарископ (смотрите) Крукса (рисунок 4). В точке В помещается радиоактивное вещество; выходящие из него а-частицы ударяют об экран С, покрытый сернистым кальцием; каждый удар вызывает вспышку (искру), называемую сцинци-ляцией. Эти вспышки наблюдаются и подсчитываются чорез лупу А.

Такими способами моасно подсчитать, сколько а - частиц испускает в единицу вромони опроделоппое количество Р. в.; с другой стороны, можно определить весь заряд Е положительного электричества а-лучей, испускаемыйтем лсо веществом в единицу времени; разделив /: на число «-частиц, получим заряд каждой частицы: он оказался равным 2. Отсюда следует, что масса а-частицы равна 4, а это ость атомный вое гелия (смотрите). Слодовательио, «-лучи Р. в состоят из атомов гелия, несущих дна заряда. Это доказано еще следующим образом. Р. в было запаяно в очень тонкостенную стокляв-

Рисунок 4.

ную трубку; последняя была помощопа в более широкую и толстостенную трубку, которую после эвакуирования запаивали, а-частицы проходили через тонкие стенки первой трубки, но но второй, и, таким образом, голий скапливался в пространстве между двумя трубками. Опыт показал, что 1 г рация в одну секунду испускает

3,б.Ю10 а - частиц и что таким путем в год из 1 г радия образуется 107 миллиметров3 гелия.

а-частицы движутся со скоростью в среднем около /ю скорости света и обладают, след., огромной кинетической энергией. При своем движении через данную среду (воздух, металл) а - частицы ионизируют молекулы или атомы среды и теряют свою скорость; расстояние, которое может пройти а - частица, прежде чем потеряот свою энергию, нав. дальностью пробега. Эта дальность пропорциональна третьей степени скорости лучей и тем меньше, чем нлотпоо среда; так, например, а-лучи

ypana I обладают скоростью l,40.10ft см/сек, дальность их пробега в воздухе при 15° и 1 атмосфер — 2,67 см, в алюминии — 0,022 миллиметров; скорость «-лучей радия

С—2,ОСЛО9 см/сек, дальность их пробега в воздухе 8,62 см, в алюминии 0,065 миллиметров.

Путь, по которому движется отдельная а - частица, может быть сделан видимым и может быть сфотографирован. Для этой цели борут сосуд, наполненный воздухом, насыщенным водяными парами; если объём такого сосуда внезапно расширить, то воздух в нем охладится и станот пересыщенным влагой; для того, чтобы образовался туман, необходимы центры концентрации пара (наир., пылинки); такими центрами могут быть «-частицы и ионы газа; а-частицы, попадая в такой воздух, ионизируют его на своем пути, и вдоль этого пути образуются линии тумана, которые могут быть сфотографированы (метод Уильсона, рисунок 5).

fi-лучи, подобно катодным лучам (смотрите), представляют поток электронов, движущихся со значительною скоростью от 0,2 до 0,998 скорости света. По теории относительности масса движущегося тела тем больше, чем больше его скорость (смотрите XLI, ч. 7, 420/21); опыт и подсчет показывают, что Р- частица в состоянии покоя имеет массу, равную

0,898.10-“7 г, или ’/кчоОй части массы атома водорода, осли же эта частица движется со скоростью в /,0 скорости свота, то ее масса на 0,5% больше, a при скорости, равной 0,998 скорости света, ее масса в 15,8 раз больше, чем в состоянии покоя. Так как скорость fl-частиц больше, а масса меньше, чем а-частиц, то p-лучи способны проходить значительно большие расстояния в материальных средах, чем а-лучи; так, некоторые сорта 5-лучей проходит чорез слой алюминия

Рисунок 5.

в 1 см; толщиной алюминиевой пластинки, при прохождении через которую [1-лучи торяют половину своей интенсивности, часто характеризуют сорт этих лучей. Интенсивность же их обычно измеряют по способности ионизировать воздух. Эта способность у [1-лучей значительно меньше, чем у а-лучей; так, 0- частица со скоростью в 0,9 скорости света образует в воздухе в 200 раз меньше ионов, чем; «-частица.

‘(лучи обладают той жо природой, что и рентгеновы лучи (смотрите): длинаволн рентгеновых лучей 1,З.Ю —1Л0

Г же лучей 1,4.10 _8 —5.10-псл (ср. XL1, ч. 4, 42). Вследствие малой длины волны т-лучи проникают через материальные среды значительно легче рентгеновых, так как они проходят через слой свинца в несколько сантиметров толщиною. Они обладают также и ионизирующей способностью, но (при расчете на единицу пути) значительно меньшей, чем fl-лучп.

Лучи Р. в производят и химические действия. Так, они превращают желтый фосфор в красный, кислород в озон, вызывают окраску в стеклах, драгоценных камнях, разлагают ряд воществ, в том число галоидные соединения серебра, чем объясняется их действие на фотографическую пластинку; в водном растворе соли радия непрерывно идет разложение воды с частичным образованием также озона и перекиси водорода; 1 г радия в день образует в растворе 13 см3 гремучего газа. В газовых системах лучи Р. в способны вызывать и синтезы, например, аммиака, воды и др.

Когда лучи Р. в поглощаются окружающей средой, их энергия превращается в топлоту: этим объясняется тот замечательный факт, что Р. в непрерывно выделяют топлоту; 1 г радия, находящийся в равновосни с продуктами своего распада (смотрите ниже), выделяет 135 — 137 кал. в час, из которых на долю потери эноргии а-лучами падает 117,7 кал., (1-лучами— 12,1 кал., у - лучами—остальные калории. 1 г чистого радия без продуктов распада выделяет около 25,5 кал. в час.

Характер и интенсивность излучения Р. в совершенно но зависят от внешних условий; в наших руках нет средств для того, чтобы заметно изменить течение радиоактивных процессов; при самых низких и высоких температурах, в сильнейших электрических и магнитных полях Р. в ведут себя так же, как и в обыкновенных условиях.