«ЯДЕРНАЯ АРТИЛЛЕРИЯ»
Атомные ядра тяжёлых радиоактивных элементов содержат большие запасы энергии, выделяемой при радиоактивном распаде. Не скрыта ли атомная энергия и в более лёгких, устойчивых ядрах, и нельзя ли её освободить? Нельзя ли также ускорить радиоактивный распад, чтобы быстрее освобождать атомную энергию и сделать её доступной для практического использования?
Для решения таких задач надо уметь воздействовать на атомные ядра. Сделать это можно с помощью быстрых «ядерных снарядов». Впервые такими снарядами послужили альфа-частицы, испускаемые природными радиоактивными элементами. Пользуясь ими, удалось разрушить ядра многих лёгких элементов. Однако сила, с которой ядро отталкивает налетающую альфа-частицу, быстро
возрастает с увеличением заряда ядра. Поэтому для расщепления ядер элементов, стоящих в периодической системе Менделеева дальше калия (№ 19), энергии природных альфа-частиц оказалось недостаточно. Кроме того, относительно небольшое количество альфа-частиц, испускаемых радиоактивными источниками, не позволяет осуществить большое число ядерных превращений.
Всё это заставило учёных искать другие пути получения достаточно большого количества быстрых «ядерных снарядов». Поиски этих путей привели к созданию «ядер - ной артиллерии».
|
Рис. 8. Движение протона в циклотроне. Пунктирная спираль — путь протона. Стрелками показано направление действия ускоряющей электрической силы. Магнитное поле направлено от читателя за книгу. |
Современная «ядерная артиллерия» имеет «орудия» различных типов. Одним из наиболее распространённых типов «ядерных пушек» являются циклотроны. С их помощью удаётся получить альфа-частицы, энергия которых в несколько раз больше, чем у альфа-частиц радиоактивных элементов, а также весьма быстрые протоны. Количество «ядерных снарядов», получаемых в циклотронах, в тысячи раз больше, чем у природных источников.
Для получения протонов достаточно обстрелять водород быстрыми электронами. Протон является ядром атома лёгкого водорода. В состав такого атома входит всего один электрон. Столкнувшись с этим электроном, быстрый электрон выбивает его из атома. Таким путём получается большое количество свободных протонов. Но энергия их невелика.
В циклотроне протоны, двигаясь по спирали, много раз проходят через ускоряющий промежуток между двумя половинками круглой металлической коробки (рис. 8). Там они ускоряются электрическими силами. Искривление пути дротоиов достигается с помощью постоянного магнитного поля, пронизывающего весь объём коробки. Проходя ускоряющий промежуток, протоны каждый раз приобретают добавочную энергию. Таким путём можно сообщить им огромную скорость.
В циклотроне можно получать и другие «ядерные снаряды» — ядра тяжёлого водорода и гелия.
«Ядерные пушки» — очень сложные устройства. Одна только деталь циклотрона средних размеров — магнит — весит несколько сот тонн. А вес магнита одного из больших циклотронов достигает 4000 тонн.
В настоящее время, на основе идей, развитых советским физиком В. И. Векслером, строятся сверхмощные «ядерные пушки». Они будут давать «ядерные снаряды» с энергией в сотни и тысячи раз большей, чем у самых быстрых альфа-частиц от радиоактивных источников. Такие снаряды смогут полностью разрушать атомные ядра — выбивать все входящие в ядро частицы. Одна из этих пушек, названная космотроном, недавно вступила в строй в Брукхавенской научной лаборатории в США.
«Ядерные пушки» позволяют осуществлять разнообразные ядерные реакции с любым элементом периодической системы. Но прежде чем познакомиться с этими реакциями, посмотрим ещё, как обнаруживают атомные ядра и происходящие в них изменения.
