Путешествия и открытия        10 февраля 2015        73         0

Таинственные лучи

Парижский профессор Беккерель делал опыты со светящимися веществами. Эти вещества могут сами светиться в темноте. Совсем как лесные жучки-светляки по ночам — не горят, а светятся. Будто в каждом запрятан крошечный электрический фонарик. Только днем нужно хорошенько прогреть эти вещества на солнце. Тогда они будут светиться ярче.

И вот Беккерель задумал исследовать этот не совсем обычный свет, захотел подробнее узнать его свойства. Может быть, он проходит сквозь все непрозрачное, например, через толстую черную бумагу?

Беккерель насыпал светящиеся вещества в стеклянные трубочки, а трубочки клал на фотографическую пластинку, завернутую в плотную черную бумагу, и все это выставлял для проверки на яркое солнце: солнечные лучи не смогут пройти через такую бумагу, если в ней нигде нет ни щелочки. А вот пройдет ли сквозь нее холодный свет «светляков»?.. Нет, ни разу во время опытов на пластинке ничего не отпечатывалось.
Таинственные лучи

Но однажды профессор решил испытать новое вещество, в котором содержалось немного металла урана. Для опыта он, как обычно, поместил крупинку вещества в стеклянную трубочку — пробирку. Но не успел в этот день подержать ее на солнце. И поэтому отложил свой опыт до завтра. А пробирку сунул в шкаф, где лежала фотопластинка, завернутая в непроницаемую для света бумагу. И забыл об опыте. А когда через несколько дней вспомнил о нем, то все же проявил фотопластинку в проявителе — просто на всякий случай. И вдруг заметил на фотопластинке отпечаток крупинки уранового вещества.

Это было до того неожиданно, что Беккерель самому себе не поверил: может быть, ему попалась испорченная фотопластинка? Он хорошо помнил, что не выставлял пробирку на солнце, и поэтому вещество в ней не должно светиться…

Он положил пробирку на другую пластинку, тоже завернутую в плотную бумагу. И снова на пластинке отпечаталась урановая крупинка. Теперь Беккерель не сомневался: уран испускал какие-то странные, невидимые глазом лучи. Человек их не видел, а фотопластинка «разглядела». Они проходили даже сквозь непрозрачную черную бумагу.

Это произошло не так давно, более ста лет назад. Но сразу вслед за парижским профессором многие физики стали изучать загадочные лучи.

Пьер и Мари Кюри открыли новое вещество и назвали его радий, что значит лучистый. Лучи радия были такими же, как урановые, но гораздо сильнее. С ними было опасно иметь дело: стоило человеку подержать крупинку радия на ладони, как на коже появлялся волдырь. Будто от ожога. Листья растений вблизи радия желтели и высыхали.

С тех пор все вещества, излучавшие такие же или похожие лучи, стали называть радиоактивными веществами.

Когда ученые поставили на дороге невидимых лучей стенку-экран, выкрашенный специальной краской, на этом экране стали вспыхивать и гаснуть блестящие искорки. Значит, таинственные лучи были не похожи на обычный солнечный свет, льющийся непрерывно. Они, эти лучи, вылетали из пробирки с веществом отдельными «кусочками», частичками, словно пули из пулемета. Там, где «пуля» попадала в экран, на мгновение вспыхивала искра. Но ведь любое вещество состоит из атомов. Значит, из атомов радиоактивных веществ вылетали какие-то частички, которые сами еще мельче атомов?..

Это было совсем странно, необъяснимо! До сих пор люди думали, что атомы — твердые шарики. Но «шарики» оказались вовсе не шариками, а скорее орешками: внутри них было что-то запрятано!..

Как бы их «раскусить», эти орешки?..

На пути невидимых частичек, вылетавших из радия, ученые ставили сильный магнит — частички искривляли свой путь. Заставляли частички пролетать между двух заряженных электричеством пластинок — они притягивались к пластинкам…

Все вы, наверно, видели или даже держали в руках батарейку для карманного фонаря. А каждый ли замечал, что с одного бока на батарейке нарисован крестик (знак плюс), а с другого — черточка (минус). Замечали? Так вот, электричество бывает разное: положительное (крестик) и отрицательное (черточка). Таким положительным и отрицательным электричеством (только гораздо сильнее, чем от батарейки) и были заряжены пластинки, между которыми пролетали частички. И вот что при этом оказалось: одни частицы, тяжелые (их назвали альфа-частицами), подлетали к пластинке со знаком минус; а другие, легкие (их назвали бета-частицами), — к пластинке со знаком плюс. Значит, в самих этих альфа и бета-частицах тоже есть электричество: ведь отрицательное электричество всегда притягивается к положительному, а положительное — к отрицательному. Ученые догадались: заряженные электричеством частички живут внутри атомов. Оттуда и вылетают.

Но почему кусок дерева, или железа, или любого другого вещества не «дергает» нас, когда мы берем его в руки? Так, как это случается, если нечаянно коснемся голых электрических проводов…

Ответ простой: в каждом атоме вещества столько же положительных электрических зарядов-частиц, сколько и отрицательных. Получается, будто целый атом ничем не заряжен: положительные и отрицательные частички в нем уравновешивают друг друга, как чашки весов. И только когда эти частички разлетаются в разные стороны, мы замечаем, что они заряжены.

Но, пожалуй, самый простой и самый интересный опыт проделал англичанин Резерфорд. Он загородил дорогу альфа-частичкам не просто черной бумагой, а металлической пластинкой из золота. А позади пластинки поставил экран. И случилось чудо: тяжелые альфа частички пролетали сквозь сплошную золотую пластинку, как сквозь дырявое решето. Лишь некоторые из них отклонялись от своего прямого пути, и тогда на экране искорка вспыхивала не в центре, где ей полагалось, а сбоку.

Резерфорд не мог успокоиться, пока не додумался, почему так получается. Ведь если бы атомы вещества были похожи на шарики или на орешки с твердой скорлупой, альфа-частицы непременно натыкались бы на них и отскакивали от золотой пластинки обратно. Словно пули от непробиваемого щита. Значит, атомы вовсе не шарики?.. Они не сплошные?..

И Резерфорд догадался, что атом устроен иначе — в середине атома совсем мало места занимает твердое и тяжелое ядро. В ядре — положительные электрические заряды, их назвали протонами. А вокруг ядра, как Земля и другие планеты вокруг Солнца, кружатся, летают легкие электроны — частички, заряженные отрицательным электрическим зарядом. Положительные протоны притягивают к себе отрицательные электроны и не дают им далеко улетать. А электроны все же не падают на протоны, на ядро, потому что все время кружатся вокруг него. Как будто камешек на ниточке. Его крутят вокруг пальца, а он и не падает и не улетает: привязан.

Получается, что атом и на шарик не похож, и на орешек тоже.

С тех пор как Резерфорд до этого додумался, прошло несколько лет. Ученые сделали еще много опытов, построили очень хитрые приборы, и среди них такие, которые могли фотографировать полет и столкновение разных атомных частичек. Сами частички на фотографиях, конечно, не видны, зато видны их следы. Ученые открыли, что, кроме протонов, в ядрах атомов есть еще и нейтроны — ничем не заряженные частички. Узнали, из каких сортов атомов построены молекулы разных веществ: и простых веществ — элементов, и очень сложных веществ. И мы теперь можем нарисовать любой атом.

Вот, например, один из самых простых атомов — атом гелия. Ядро состоит из двух протонов и двух нейтронов. А вокруг ядра кружатся всего два электрона.

Атом кислорода сложнее: в ядре 8 протонов и 8 нейтронов, а вокруг — 8 электронов.

А вот атом обыкновенного, всем вам знакомого алюминия: в нем 13 протонов, 14 нейтронов — это, конечно, в ядре, а вокруг ядра кружатся 13 электронов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *