МИР АТОМА

ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Советский учёный Д. В. Скобельцын изучал с по­мощью камеры Вильсона приходящие на З'емлю из глу­бин мирового пространства «космические лучи». Камера была помещена между полюсами больших магнитов. Про­летавшие сквозь неё сверху вниз заряженные частички отклонялись магнитными силами и это позволяло опреде­лить знак их заряда. Кроме того, по характеру «жирности» следа можно было судить о массе частиц. Скобельцын обратил внимание на некоторые совершенно необычные следы. Следы, о которых мы говорим, по своему харак­теру («жирности») явно принадлежали электронам, но отклонялись они так, как будто несли положительный заряд.

Дальнейшие исследования показали, что эти следы действительно принадлежат частицам, обладающим всеми свойствами электронов, но имеющим положительный электрический заряд.

Новая частица была названа позитроном.

В обычных условиях позитрон очень недолговечен. Сталкиваясь с электроном, он может вместе с ним превра­титься в пару фотонов. Фотон, обладающий достаточной энергией, столкнувшись с другим фотоном, электроном или атомным ядром, может в свою очередь превратиться, как принято говорить, в «пару» — в электрон и позитрон.

По каким законам происходят такие удивительные пре­вращения вещества?

Ещё задолго до этого открытия было установлено, что определённому количеству энергии соответствует опреде­лённая масса 1), и обратно. Новые частички можно соз­дать, если имеется достаточное количество энергии.

Рис. 26. Рождение маленького «ливня» при прохождении быст­рых заряженных частиц через три свинцовые пластинки в ка­мере Вильсона.

подпись: 
рис. 26. рождение маленького «ливня» при прохождении быстрых заряженных частиц через три свинцовые пластинки в камере вильсона.
В соответствии с этим пары электрон — позитрон мо­гут «рождаться» при любых столкновениях двух ча­стиц — квантов излучения с частицами или квантов меж­ду собой; хватило бы только необходимой для этого энер­гии. Другими словами, две новые частички могут воз­никнуть, если имеется запас энергии, соответствующий массе рождаемых частиц.

Обладающие огромной энергией частички космиче­ских лучей иногда рождают при столкновениях не пару, но много тысяч частиц. Осо­бенно много новых частиц рождается при многочислен­ных столкновениях, испыты­ваемых быстрыми частица­ми в плотном веществе, на­пример свинце. Рождение такого «ливня» частиц в ка­мере Вильсона приведено на фотографии[3] (рис. 26).

Всё физическое и фило­софское значение этих фак­тов огромно Учёные начали свой путь в мир малых ве­личин с атомов, которые представлялись когда-то неде­лимыми и вечными. Шаг за шагом они проникли в тайны
атома, разбили его на элементарные частицы — элек­троны, протоны, нейтроны. И вот, оказывается, что и эле­ментарные частицы — электроны, позитроны, а также кванты света не вечны, могут превращаться друг в друга!

Эти превращения элементарных частиц всех сортов, как мы увидим, оказались не исключением, а правилом.

А ведь за много лет до этих открытий, поразивших весь учёный мир (ещё в 1909 году), Владимир Ильич Ленин писал:

«Признание каких-либо неизменных элементов, «неиз­менной сущности вещей» и т. п. не есть материализм, а есть метафизический, т. е. антидиалектический мате­риализм». Может ли быть лучшее доказательство пра­вильности диалектического материализма, чем такое ге­ниальное предвидение!

Вернёмся к превращениям элементарных частиц, про­исходящих при радиоактивном распаде.

Все альфа-частицы, вылетающие из ядер, обладают одной и той же скоростью. Значит, все они обладают оди­наковой энергией.

Ну а бета-частицы? Здесь сразу возникает два важ­ных вопроса.

В ядре нет электронов. Откуда же берутся выбрасы­ваемые бета-частицы?

Ядра до распада все одинаковы; получившиеся после распада ядра также одинаковы между собой. Значит, в момент распада они лишаются одинакового количества энергии. Почему же бета-частицы уносят с собой различ­ные количества энергии?

На первый вопрос ответили советские физики Д. Д. Иваненко и В. А. Амбарцумиан. Они поняли, что выбрасываемые из ядра бета-частицы рождаются в ядре в момент распада так же, как квант света рождается в электронной оболочке атома.

Второй вопрос долго не находил ответа. Многие зару­бежные физики-идеалисты высказывали мысль, что в яд­рах энергия может рождаться «из ничего» и бесследно исчезать. С таким «объяснением» загадки бета-распада согласиться, конечно, нельзя.

Что же происходит на самом деле?

При бета-распаде все ядра теряют одинаковую энер­гию. Но электрон уносит не всю, а только часть этой энер­гии. Значит, вместе с электроном из ядра вылетает ещё одна частичка, которая и уносит остальную энергию. Мы никогда не «видим» этой частички. Значит, она не обла­дает электрическим зарядом, а масса её так мала, что она легко ускользает из всех приборов.

Так, благодаря правильной материалистической поста­новке задачи вошла в науку новая, ещё никем не «виден­ная», но без сомнения существующая мельчайшая элемен­тарная частичка «нейтрино».

В наши дни существование нейтрино доказано на опыте. Масса её так мала, что измерить её пока ещё не удалось.

Итак, что происходит в ядре при бета-распаде?

За счёт содержащейся в ядре энергии ядро рождает электрон и нейтрино. При этом ядро теряет отрицатель­ный заряд. Его положительный заряд увеличивается на единицу. Значит, один из нейтронов ядра превращается при этом в протон!

Вспомните теперь, что масса нейтрона чуть превы­шает массу атома водорода, то-есть массу протона и электрона, вместе взятых. Поэтому учёные полагают, что и свободно движущийся, не находящийся в ядре нейтрон «радиоактивен», то-есть распадается на протон, электрон, и нейтрино.

Протон в свою очередь может излучить позитрон и нейтрино, превращаясь при этом в нейтрон. Однако масса протона меньше, чем масса этих трёх частиц. Поэтому свободный протон такого превращения совершить не мо­жет. Зато протон, находящийся в ядре, может совершить это превращение за счёт энергии своих соседей — других частиц, связанных с ним в ядре. Ниже мы приведём при­мер такого превращения.

Наш список элементарных частиц был бы неполным, если бы мы не упомянули особых частиц — мезонов и ва­ритронов, рождаемых в земной атмосфере быстрыми ко­смическими частицами.

Ещё задолго до их открытия физики, изучая ядерные силы, предугадывали существование частичек с массой, примерно в двести раз большей массы электрона. Ча­стички этого сорта действительно были обнаружены в ко­смических лучах и получили название мезонов.

Однако действительность оказалась богаче, чем это думали учёные. Оказалось, что существует несколько сор­тов мезонов, обладающих разными массами. Бывают

Мезоны положительно заряженные и отрицательно заря­женные. Кроме того, учёные предполагают, что суще­ствуют незаряженные мезоны. Мезоны недолговечны и очень скоро после своего рождения распадаются. Поло­жительно заряженные превращаются в позитрон и нейтри­но, отрицательно заряженные — в электрон и нейтрино.

Варитроны открыты советскими физиками Алихановым и Алиханяном. Учёные полагают, что это одна частица, способная менять, «варьировать» свою массу. А масса эта может меняться от обычных значений для массы мезонов до масс, превышающих в несколько раз даже массу про­тона.

Это открытие советской науки в 1948 году удостоено Сталинской премии первой степени.

Мы видим на этих примерах, что физика наших дней, как это и предсказывал великий Ленин, не знает вечных, неизменных элементарных частичек.

Так подтверждает наука правильность философии диалектического материализма.

МИР АТОМА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рыло время, когда говорили, что физика — это техника " завтрашнего дня. Теперь это неверно. Физика — это не только наука, изучающая мир, — это основа техники сегодняшнего дня. Раскрывая …

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

Обстреливая ядра нейтронами, быстрыми протонами, дейтронами, гелиевыми ядрами, можно осуществить множество ядерных превращений. При этом получаются не только атомы известных устойчивых изотопов, но и но­вые, неустойчивые, то-есть радиоактивные атомы. На …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.