ЯК МОЖНА БАЧИТИ РАДІОАКТИВНІ РОЗПАД
Давно було відомо, що пари води, що є в повітрі, легко «конденсуються», тобто збираються в крихітні крапельки туману на заряджених порошинках, а також на іонах. Відбувається це ось чому. Коли молекула води піддається дії електричних сил якогось заряду, наприклад іона, то заряджені частинки, у тому числі складається сама молекула, злегка зміщуються від своїх звичайних положень. Заряди, однойменні із зарядом іона, відштовхуються від нього, різноіменні притягуються. Через війну заряди частинок молекули води, які мають іншим знаком, ніж заряд іона, зміщуються до іону, однойменні, навпаки, відсуваються. Сили тяжіння молекули до іона виявляються більшими, ніж сили відштовхування від нього - молекула притягується до іона і прилипає до нього. Частка, що вийшла, як і раніше виявляється зарядженою - адже до іону приєдналася нейтральна молекула, не здатна знищити заряд іо-на. Тому до частинки прилипатимуть нові й нові молекули — всі, розташовані поблизу, як це зображено малюнку 20.
Що станеться, якщо в посудині з повітрям, насиченим водяними парами, пройдеться швидка заряджена частка, наприклад альфа - або бета-частка? Зіткнувшись, вона зриватиме у молекул електрони, що зустрічаються їй, утворюючи, таким чином, х'*) уздовж усього свого шляху безліч заряджених атомів — іонів. Ці іони не встигнуть «розбігтися», як до них прилипне безліч молекул *чу 1 ''N'-'•4 В°ДИ* Маленька крихітна /п^ крапелька води застрягне там, де
Мал. 20. Схема утворення крапельки води на іоні.
Від удару частинки, що пролетіла, утворився іон. В результаті шлях швидкої зарядженої частинки виявиться позначеним тоненькою білою ниткою туману, що складається з крапель води. Ця ниточка чудово видно ілегко може бути сфотографовано.
Мал. 21. Сліди альфа- та бета-частинки в камері Вільсона.
На фотографії (рис. 21) показані шляхи альфа- та бета-частки. На їхній вигляд вчені легко визначають, якій частинці належить, як заведено говорити,
"слід": важкі альфа-частинки з подвійним зарядом роблять набагато більше руйнувань на своєму шляху, і сліди, що залишаються ними, набагато "жирніше", ніж сліди бета-часток.
По довжині сліду в камері Вільсона можна визначити також із достатньою точністю енергію та швидкість, якою мала частка в момент попадання в камеру. Адже частка, виробляючи іони своєму шляху, гальмується, втрачає свою швидкість. Її швидкість зменшується доти, доки руйнація зустрічних молекул буде їй не під силу. У цей момент слід частки обір-веться, і про те, що сталося з нею надалі, ми зможемо тільки здогадуватися. Чим більша швидкість, а значить, і енергія частки, що влетіла в камеру, тим більшу роботу вона зможе зробити, тобто тим довшим буде її слід. У повітрі чи камері Вільсона шлях цей сягає десятків сантиметрів. У твердому тілі і рідини атоми розташовані набагато щільніше, ніж у газі, і частинка, що несе, на кожному відрізку шляху відчуває набагато більше зіткнень, ніж у газі.
Крім камери Вільсона, фізикам вдалося побудувати прилад, що дозволяє вважати кількість частинок, що пролітають. Він дуже простий(Рис. 22).
Це — трубочка, по осі якої простягнута тонка тяганина. І в цьому приладі основна робота випадає на частку іонів, створюваних частинкою всередині трубочки, але їхня роль при цьому зовсім інша. Стінки трубочки і нитка дуже заряджаються. Але все ж таки ці заряди трохи менші, ніж це потрібно для того, щоб дією електричних сил, що створюються ними, почали утворюватися в достатній кількості вільні електрони та іони. Отже, електричний струм між ниткою та трубочкою через газ не може піти.
Що станеться, якщо крізь таку трубочку, пронизавши її тонкі стінки, пронесеться швидка заряджена частка? На своєму шляху вона, як і в камері Вільсона, створюватиме безліч зарядів — іонів та електронів. Ці заряди, розганяючись електричними силами, що діють між ниткою та стінками трубочки, створюватимуть у свою чергу нові і нові заряди. Електрони понесуться до позитивно зарядженої нитки, позитивні іони - до негативно зарядженої трубки. Миттєво через трубочку потече сильний струм. Зазвичай заряди на трубочку подаються за допомогою особливого пристрою, що дозволяє струму текти через трубочку лише незначні частки секунди. Коли струм припиниться, атоми, що втратили електрони, і вільні електрони з'єднуються, і трубочка буде готова до дії знову.
Таким чином, кожна частинка, що пролітає крізь трубочку, викликає в ній короткий «поштовх» струму. Його можна посилити і використовувати для керування будь-яким автоматом, наприклад, що вважає ці поштовхи струму. Так автоматично перераховуються частинки, що пролітають крізь трубочку-лічильник.
Трубочку-лічильник дуже часто поєднують з камерою Вільсона так, що частка проходить через обидва прилади. Поштовх струму в лічильнику використовується для керування фотографічним апаратом,що робить фотографію сліду в камері. Таким чином автоматично фотографуються шляхи всіх частинок, що проходять через прилади.
Але найкращий спосіб вивчити всі явища, що відбуваються при проходженні швидких заряджених частинок через речовину, природний розпад атомів і будь-які їх штучні перетворення винайдений ленінградськими вченими Мисовським і Ждановим. Вони скористалися тим, що швидкі заряджені частинки діють на фотографічну платівку так само, як і промені світла. Якщо виявити платівку, крізь яку пронеслася така частинка, ми побачимо в мікроскопі тоненьку чорну ниточку вздовж її шляху. У твердій речовині шлях частинок набагато коротший, ніж у газі. Тому за досить товстому шарі світлочутливої речовини (емульсії) цей шлях можна простежити цілком. Якщо, наприклад, в саму речовину емульсії ввести радіоактивні атоми, то розпад атома виявиться «сфотографованим» у всіх подробицях. Можна виміряти довжину шляхів заряджених частинок, що вилітають з атома, і напрями їх руху. По їх дії на емульсію (густоті почорніння) та довжині сліду визначають їхню енергію та масу.
На малюнку 23 показано "фотографія" розпаду ядра під ударом дуже швидкої частинки.
Немає способу, який дозволив би отримати таку наочну, точну та докладну картину перетворення
Атомів, як спосіб товстошарових платівок Мисовського-Жданова.
Всі ці способи роблять вивчення ядер набагато наочнішими, ніж дослідження в десятки тисяч р-аз великих за розмірами атомів! Вони допомогли здійснити да-
Мал. 23. Вибух ядра під ударом дуже швидкої частки. Видно, що один із осколків розпадається на дві альфа-частинки («молотоподібний» слід).