МИР АТОМА

КАК МОЖНО ВИДЕТЬ РАДИОАКТИВНЫИ РАСПАД

Давно было известно, что имеющиеся в воздухе пары воды легко «конденсируются», то-есть собираются в кро­шечные капельки тумана на заряженных пылинках, а также на ионах. Происходит это вот по какой причине. Когда молекула воды подвергается действию электриче­ских сил какого-нибудь заряда, например иона, то заря­женные частицы, из которых состоит сама молекула, слегка смещаются от своих обычных положений. Заряды, одноимённые с зарядом иона, отталкиваются от него, раз­ноимённые — притягиваются. В результате заряды части­чек молекулы воды, обладающие другим знаком, чем заряд иона, смещаются к иону, одноимённые, наоборот, отодвигаются. Силы притяжения молекулы к иону оказы­ваются больше, чем силы отталкивания от него — моле­кула притягивается к иону и прилипает к нему. Получив­шаяся частичка попрежнему оказывается заряженной — ведь к иону присоединилась нейтральная молекула, не способная уничтожить заряд ио-на. Поэтому к частичке будут прилипать новые и новые молекулы — все, рас­положенные поблизости, как это изображено на ри­сунке 20.

Что произойдёт, если в сосуде с воздухом, насыщенным водяными парами, пронесётся быстрая заряженная ча­стица, например альфа - или бета-частица? Сталкиваясь, она будет срывать у встречающихся ей молекул элек­троны, образуя, таким образом, х'*) вдоль всего своего пути множество заряженных атомов — ионов. Эти ионы не успеют «разбежаться», как к ним прилипнет множество молекул *чу 1 ’'N'-'•4 В°ДЫ* Образовавшаяся крошечная /п ^ капелька воды застрянет там, где

От удара пролетевшей частички об­разовался ион. В результате путь быстрой заряженной частички ока­жется отмеченным тоненькой белой ниточкой тумана, состоящей из капе­лек воды. Эта ниточка прекрасно видна и легко может быть сфотографирована.

На этом принципе построен прибор, носящий назва­ние камеры Вильсона. С её помощью учёные могут видеть во всех подробностях путь частички, раз­меры которой не превышают тысяче­миллиардных долей миллиметра, путь, проходимый в мил­лиардные доли се­кунды со скоростью в десятки и сотни тысяч километров!

На фотографии (рис. 21) показаны пути альфа - и бета- частицы. По их виду учёные легко опре­деляют, какой части­це принадлежит, как принято говорить,

«след»: тяжёлые аль­фа-частицы с двойным зарядом производят гораздо больше разрушений на своём пути, и следы, оставляемые ими, гораздо «жирнее», чем следы бета-частиц.

По длине следа в камере Вильсона можно определить также с достаточной точностью энергию и скорость, кото­рой обладала частица в момент попадания в камеру. Ведь частица, производя ионы на своём пути, тормозится, те­ряет свою скорость. Её скорость уменьшается до тех пор, пока разрушение встречных молекул будет ей уже не под силу. В этот момент след частицы обор-вётся, и о том, что произошло с ней в дальнейшем, мы сможем только дога­дываться. Чем больше скорость, а значит, и энергия вле­тевшей в камеру частицы, тем большую работу она сможет произвести, то-есть тем длиннее будет её след. В воздухе или камере Вильсона путь этот достигает десятков санти­метров. В твёрдом теле и жидкости атомы расположены гораздо плотнее, чем в газе, и несущаяся частица на ка­ждом отрезке пути испы­тывает гораздо больше столкновений, чем в газе.

Поэтому и путь частицы в твёрдом теле в сотни раз короче, чем в газе.

Кроме камеры Виль­сона, физикам удалось построить прибор, позво­ляющий считать число пролетающих частиц. Он очень прост (рис. 22).

Это — трубочка, по оси которой протянута тонкая про­волочка. И в этом приборе основная работа выпадает на долю ионов, создаваемых частицей внутри трубочки, но роль их при этом совсем другая. Стенки трубочки и нить очень сильно заряжаются. Но всё же эти заряды немного меньше, чем это нужно для того, чтобы действием созда* ваемых ими электрических сил начали образовываться в достаточном количестве свободные электроны и ионы. Значит, электрический ток между нитью и трубочкой че­рез газ пойти не может.

Что произойдёт, если сквозь такую трубочку, пронзив её тонкие стенки, пронесётся быстрая заряженная ча­стица? На своём пути она будет, как и в камере Вильсона, создавать множество зарядов — ионов и электронов. Эти заряды, разгоняясь электрическими силами, действую­щими между нитью и стенками трубочки, будут создавать в свою очередь всё новые и новые заряды. Электроны
понесутся к положительно заряженной нити, положитель­ные ионы — к отрицательно заряженной трубке. Мгновен­но через трубочку потечёт сильный ток. Обычно заряды на трубочку подаются с помощью особого устройства, позволяющего току течь через трубочку только ничтож­ные доли секунды. Когда ток прекратится, атомы, поте­рявшие электроны, и свободные электроны соединяются, и трубочка будет готова к действию опять.

Таким образом, каждая пролетающая сквозь трубочку частичка вызывает в ней короткий «толчок» тока. Его можно усилить и использовать для управления каким-либо автоматом, например, считающим эти толчки тока. Так автоматически пересчитываются частички, пролетающие сквозь трубочку-счётчик.

Трубочку-счётчик очень часто объединяют с камерой Вильсона так, что частица проходит через оба прибора. Толчок тока в счётчике используется для управления фо­тографическим аппаратом, производящим фотографию следа в камере. Таким образом, автоматически фотогра­фируются пути всех частиц, проходящих через приборы.

Но наилучший способ изучить все явления, происходя­щие при прохождении быстрых заряженных частичек че­рез вещество, естественный распад атомов и любые искус­ственные их превращения изобретён ленинградскими учё­ными Мысовским и Ждановым. Они воспользовались тем, что быстрые заряженные частички, как мы уже знаем, действуют на фотографическую пластинку так же, как и лучи света. Если проявить пластинку, сквозь которую про­неслась такая частичка, то мы увидим в микроскопе то­ненькую чёрную ниточку вдоль её пути. В твёрдом веще­стве путь частичек много короче, чем в газе. Поэтому при достаточно толстом слое светочувствительного вещества (эмульсии) этот путь можно проследить целиком. Если, например, в само вещество эмульсии ввести радиоактив­ные атомы, то распад атома окажется «сфотографирован­ным» во всех подробностях. Можно измерить длину путей вылетающих из атома заряженных частиц и направления их движения. По их действию на эмульсию (густоте почер­нения) и длине следа определяют их энергию и массу.

На рисунке 23 показана «фотография» распада ядра под ударом очень быстрой частички.

Нет способа, который позволил бы получить такую наглядную, точную и подробную картину превращения

Атомов, как способ толстослойных пластинок Мысовского- Жданова.

Все эти способы делают изучение ядер гораздо более наглядными, чем исследование в десятки тысяч р-аз боль­ших по размерам атомов! Они помогли осуществить дав-

Нишнюю мечту учёных — искусственное превращение эле­ментов и, больше того, воочию наблюдать такое превра­щение!