Нове в історії відкриття поділу урану
Дана коротка історія виявлення в грудні 1938 р. ефекту поділу ядер урану під дією нейтронів О. Ганом і Ф. Штрассманном і наведено факт, на який звертав увагу А. Беккерель ще в 1903 р., що неявно свідчив про цей ефект. Дана краткая история обнаружения в декабре 1938 г. эффекта деления ядер урана под...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наука та наукознавство |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30823 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Нове в історії відкриття поділу урану / Ю.О. Храмов // Наука та наукознавство. — 2010. — № 2. — С. 103-107. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860027229101096960 |
|---|---|
| author | Храмов, Ю.О. |
| author_facet | Храмов, Ю.О. |
| citation_txt | Нове в історії відкриття поділу урану / Ю.О. Храмов // Наука та наукознавство. — 2010. — № 2. — С. 103-107. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наука та наукознавство |
| description | Дана коротка історія виявлення в грудні 1938 р. ефекту поділу ядер урану під дією нейтронів О. Ганом і Ф. Штрассманном і наведено факт, на який звертав увагу А. Беккерель ще в 1903 р., що неявно свідчив про цей ефект.
Дана краткая история обнаружения в декабре 1938 г. эффекта деления ядер урана под действием нейтронов О. Ганом и Ф. Штрассманном и приводится факт, на которой обращал внимание А. Беккерель еще в 1903 г., неявно свидетельствовавший об этом эффекте.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:50:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наука та наукознавство, 2010, № 2 103
Вчені та наукова спільнота
У 1932 р. фізики проникнули на но-
вий рівень матерії, в ділянку ядра, вста-
новивши його протонно-нейтронний
склад. Це започаткувало новий етап
у розвитку фізичної науки, на якому
пріоритет продовжувала утримувати
ядерна фізика. У наступні роки тривав
її бурхливий розвиток. У січні 1934 р.,
опромінивши алюміній α -частинками
від полонієвого джерела, Ірен і Фре-
дерік Жоліо-Кюрі в результаті реакції
27 4 30
13 2 15Al He P+n+ → одержали радіоак-
тивний ізотоп фосфору, який, маю-
чи період піврозпаду 3 хв 15 с, випус-
кав позитрони відповідно до реакції
30 30
15 14P Si+e .+→ Це було від криття штуч-
ної радіоактивності, вик ликаної швид-
кими α -частинками [1, с. 279—281].
У виявленому явищі Е.Фермі по-
бачив широкі можливості, як що тільки
для бомбардування з ме тою одержання
радіоактив них ізотопів використовува-
ти не α-частинки, а нейтрони як більш
ефек тив ні «снаряди». Він послідовно
опромінював нейтронами всі хімічні
елементи, починаючи з водню, і 25 бе-
резня 1934 р. одержав наведену (штуч-
ну) радіоактивність фтору нейтронним
бомбардуванням:
19 16 4 16 16
9 7 2 7 8F+n N He; N O+e−→ + → .
У результаті отримане ядро радіо-
активного азоту, випустивши елек-
трон, перетворилося в ядро кисню [2,
т. 1, c. 601—602]:
Продовжуючи регулярне опромінен-
ня нейтронами всіх елементів періодич-
ної системи до урану включно, Е. Фермі
зі співробітниками домігся видатних ре-
зультатів, зокрема було виявлено (1934—
1935) утворення кількох десятків радіоак-
тивних ізотопів, зобов’язаних своїм похо-
дженням нейтронному бомбардуванню,
відкрито явище сповільнення нейтронів
у водневмісних речовинах, зокрема па-
рафіні [2, т. 1, с. 601—683]. Окремо слід
сказати про експерименти з опромінен-
ня нейтронами урану, в яких очікувалась,
на думку Е. Фермі, поява трансуранових
елементів. Про це свідчить і сама назва
їх статті «Можливе утворення елемен-
тів з атомним номером вище 92» [2, т. 1,
с. 605—608]. Зокрема, в ній зазначалося:
«Нам здавалося, що особливу увагу слід приді-
лити важким радіоактивним елементам — торію та
урану, оскільки загальна нестійкість ядер у цій об-
ласті атомних ваг могла би привести до послідовних
перетворень... Досліди показали, що обидва еле-
менти, попередньо очищені від звичайних активних
домішок, можуть сильно активуватися при бомбар-
дуванні нейтронами... Випадок з ураном вивчено
краще. Було добре встановлено наявність періодів
піврозпаду близько 10 с, 40 с, 13 хв, а також ще два
періоди — від 40 хв до 1 доби... Результати з ототож-
нення 13-хвилинної активності зі значною кількістю
важких елементів дозволяють припустити можли-
вість того, що атомний номер відповідного елемента
може бути більшим за 92» [2, т. 1, с. 606—608].
Ю.О. Храмов
Нове в історії відкриття поділу урану
Дана коротка історія виявлення в грудні 1938 р. ефекту поділу ядер урану під дією
нейтронів О. Ганом і Ф. Штрассманном і наведено факт, на який звертав увагу
А. Беккерель ще в 1903 р., що неявно свідчив про цей ефект.
© Ю.О. Храмов, 2010
Ю.О. Храмов
Science and Science of Science, 2010, № 2104
В іншій статті з цього циклу Е. Фермі
зі співробітниками продовжує дотриму-
ватися своєї версії:
«У світлі цих експериментів наша гіпотеза
про зв’язок 13-хвилинної і 100-хвилинної наведе-
них активностей урану з трансурановими елемен-
тами одержує нібито подальше підтвердження.
Найпростіше пояснення, яке узгоджується з відо-
мими фактами, полягає в тому, що 15-секундна,
13-хвилинна і 100-хвилинна активності являють
собою продукти ланцюжка розпаду; імовірно,
вони мають атомні номери 92, 93 і 94 відповідно
і атомну вагу 239» [2, т. 1, с. 670].
Це був єдиний випадок, коли
Е. Фермі помилився, і він болісно пере-
живав цю помилку (хоч висновок його
був обережний, а не однозначний).
Для Е. Фермі завжди характерним було
прагнення до одержання тільки чистих
результатів. Насправді ж зафіксовані ак-
тивні продукти були фрагментами роз-
щеплення ядра урану. Однак Е. Фермі
про це навіть не думав, він проігнору-
вав припущення про можливість поділу
ядра урану, хоч на це спеціально увагу
їхньої групи звернула І. Ноддак. Отже
Е. Фермі був тим, хто викликав поділ
ядер урану під впливом нейтронів за
чотири роки до відкриття цього явища
в грудні 1938 р. О. Ганом і Ф. Штрасс-
манном, але неправильно тлумачив.
Фізики зацікавилися експеримента-
ми Фермі. І, як писав В. Герлах, «почалася
завзята чотирирічна гонка за трансуранами (слід
би додати «уявними», оскільки більшість з них
згодом виявилася зовсім не трансуранами). Крім
далемської групи (О. Ган, Л. Мейтнер, Ф. Штрасс-
манн та ін.— авт.), над тією ж проблемою пра-
цювали в Парижі Ірен Кюрі і Жоліо, які відкрили
утворення штучних радіоакктивних ізотопів алю-
мінію і тому проявляли особливий інтерес до ра-
діоактивних штучних трансуранів. В обидві групи
входили провідні радіохіміки та фізики, вони були
особисто пов’язані між собою і водночас відчували
себе конкурентами в змаганні»... [3, c. 53].
Зокрема Ірен Кюрі і П. Савіч,
повто ривши в 1938 р. досліди Фермі і
провівши старанний хімічний аналіз
шма точка урану, виявили в ньому еле-
мент лантан, який займає місце в се-
редині періодичної таблиці [4]. Поява
лантану була настільки неймовірна,
що О. Ган і Ф. Штрассманн виріши-
ли пере вірити досліди Кюрі і Савіча.
Коли вони провели хімічний аналіз
урану, то виявили в ньому, крім лан-
тану, ще й барій — теж елемент серед-
ньої частини таблиці Менделєєва.
Тут ми свідомо пропускаємо всі
драматичні перипетії, які супровод-
жували весь шлях авторів до цьо-
го результату (хвилювання, сумніви,
сподівання, гіпотези, помилки тощо),
які докладно описав В. Герлах в статті
«Як було відкрито поділ урану» [3, c.
53—68]. Зазначимо тільки, що трива-
лий час вони вважали, що в їх експери-
ментах з опромінювання урану і торію
нейтронами утворюються після певних
перетворень (розпадів) у кінцевому ра-
хунку ізотопи радію. Нарешті, в стат-
ті «Про доказ існування і властивості
лужноземельних металів, що виника-
Ф. Жоліо-Кюрі Е. Фермі І. Кюрі П. Савіч
НОВЕ В ІСТОРІЇ ВІДКРИТТЯ ПОДІЛУ УРАНУ
Наука та наукознавство, 2010, № 2 105
ють при опроміненні урана нейтро-
нами», яка надійшла в редакцію жур-
налу «Naturwissensсhaften» 22 грудня
1939 р. і вийшла в першому січневому
1939 р. номері [3, c. 162—165], О. Ган
і Ф. Штрассманн повідомили, що їх
«ізотопи радію» мають властивості ба-
рію. У ній вони, зокрема, писали:
«Як хіміки ми, власне, повинні сказати, що
нова речовина — не радій, а барій; про інші еле-
менти не може бути й мови... Якщо наш «ізотоп
радію» зовсім не радій, то в такому випадку «ізо-
топ актинію» — не актиній, а, ймовірно, лантан...
На основі цих, коротко описаних дослідів, ми як
хіміки повинні змінити раніше наведену схему:
замість Ra, Aс, Th підставити символи Ba, La,
Ce. Як хіміки-ядерники, в певному сенсі близькі
до фізики, ми ще не можемо наважитися на цей
крок, який суперечить всім попереднім уявлен-
ням ядерної фізики» [3, c. 164—165].
А ще днями раніше в листі до Л. Мей-
тнер, яка, переслідувана німецьким фа-
шизмом, вимушена була в липні 1938 р.
переїхати до Данії, О. Ган написав про
одержаний результат: «наші ізотопи ра-
дію поводять себе не як радій, а як барій»
[3, с. 59]. З відповіддю Л. Мейтнер не за-
барилася і вже 21 грудня відповіла:
«Ваші результати з радієм приголомшують.
Процес, що протікає на повільних нейтронах і
приводить до барію!.. Визнати такий незвичай-
ний розпад, здається мені, поки важко, але ми
пережили в ядерній фізиці стільки несподіва-
нок, що вже ні про що не можна сказати прямо:
це неможливо. Втім, чи виключено важкі тран-
суранові елементи?..» [3, c. 60].
І вже 3 січня 1939 р. вона оптиміс-
тично пише О. Гану:
«Тепер я майже впевнена, що Ви справді
відкрили розпад у барій, і вважаю це справді чу-
довим результатом, з яким щиро поздоровляю
тебе і Штрассманна...» [3, c. 62].
Разом зі своїм племінником О. Фрі-
шем вона доходить думки, що при по-
траплянні в ядро урану нейтрона остан-
нє ділиться навпіл, а утворені осколки і
є ядрами барію та лантану. Тільки цим
можна було пояснити появу елементів,
ядра яких вдвічі легші за ядро урану. Тер-
міново підготовлені ними два повідо-
млення в «Природу» невдовзі було опу-
бліковано, і 22 січня 1939 р. О. Ган вже
одержав копії цих публікацій. А 18 люто-
го 1939 р. у тому ж журналі опубліковано
їх статтю «Розпад урану під дією нейтро-
нів — новий тип ядерної реакції» [6].
Така теоретична інтерпретація ре-
зультатів Гана—Штрассманна щодо по-
ділу ядра урану була також підкріплена
переконливим експериментом Фріша
з атомами віддачі. Дослід показав вибу-
ховий характер поділу, який випливав з
того, що продукти поділу розлітаються
в протилежні боки зі значними швидко-
стями [6]. До подібних висновків прий-
шов і Ф. Жоліо-Кюрі, який в звіті Па-
ризькій академії наук від 30 січня 1939 р.
«Експериментальний доказ вибухового
розщеплення ядер урану і торію під дією
нейтронів» [1, с. 353—355] писав:
«Вивчення численних штучних ра діо елементів,
утворюваних під дією нейтронів, приводить до існу-
вання труднощів в інтерпретації, коли припустити,
що утворення цих елементів відбувається так само,
О. Ган Ф. Штрассманн Л. Мейтнер О. Фрі ш
Ю.О. Храмов
Science and Science of Science, 2010, № 2106
як і у випадку більш легких ядер. Припущення про
існування великої кількості ізомерів є сумнівним з
теоретичної точки зору. Крім того, хімічні властивос-
ті деяких з цих радіоелементів не відповідають влас-
тивостям сусідніх з ураном і торієм атомів. Зокрема
І. Кюрі і П. Савіч дуже переконливо показали, що в
урані утворюється радіоелемент, хімічні властивості
якого схожі на хімічні властивості рідкісноземельно-
го елементу і який не може бути ототожнений з акти-
нієм. О. Ган і Ф. Штрассманн виявили радіоелемен-
ти, хімічні властивості яких аналогічні властивостям
лужноземельних елементів, але які не є ізотопами
радію. Ці автори, розглядаючи, як і раніше, відповід-
ні ядерні реакції як реакції, що приводять до радіо-
активних сімей за участю ізотопів радію та актинію,
тим не менш припустили, що, можливо, під дією
нейтронів відбувається поділ ядер урану на осколки...
Поділ ядра урану під дією нейтрона на більш легкі
елементи енергетично можливий, як показує крива
мас-дефектів. Поділ на два осколки, атомні номери
яких близькі до 50, відповідає звільненню енергії від
100 до 150 МеВ. Залишаючи відкритим питання про
механізм поділу, можна показати теоретично, що він
можливий... Згідно з останніми даними, серед утво-
рюваних речовин, які входять до складу цих елемен-
тів, повинні бути лужноземельні і рідкісноземельні
елементи. Можна, наприклад, припустити, що ядро
урану-239 поділяється на цезій-141 і рубіцій-98... До-
слід показує, що аналогічне явище спостерігається у
випадку торію... Отже, сукупність результатів роботи
свідчить, що утворювані в урані і торії радіоелемен-
ти, які хіміки вимушені ототожнювати з такими ато-
мами, як барій або рідкісні землі, одержуються вна-
слідок екзоенергетичного розщеплення ядер урану і
торію під дією нейтронів».
Таким чином, Ф. Жоліо-Кюрі та
О. Фріш незалежно не тільки довели
факт поділу ядра урану нейтроном, але і
дійшли надзвичайно важливого для по-
дальшого розвитку ядерної фізики ви-
сновку, що саме при цьому виді ляється
значна енергія, ядро урану розпадається
на два осколки шля хом вибуху.
Як бачимо, в історії з виявленням поді-
лу ядер урану завжди фігурує барій, з яким
кінець кінцем автори відкриття хімічно
ототожнили радіоізотопи радію, одержані
при опроміненні урану нейтронами. Саме
появу барію було кваліфіковано як свід-
чення поділу урану, а прелюдією до цього
були безпосередньо досліди з ураном гру-
пи Фермі та Кюрі—Савіча. Однак згадай-
мо ще більш ранню історію. Аналіз праць
А. Беккереля з радіоактивності, роздуми
над названими експериментами приве-
ли автора статті до думки, що в усіх цих
випадках мало місце явище поділу ядер
урану. Тільки в експериментах з опромі-
нюванням урану нейтронами воно було
спровоковано людиною (і лише обґрунту-
вання їх уможливило зробити правильний
висновок), а у випадку з А. Беккерелем
поділ ядер урану здійснювала природа,
яка сама утворювала цей барій — один із
свідків поділу та його продукт. Відкриття
процесу спонтанного поділу ядер урану в
1940 р. Г.М. Фльоровим і К.А. Петржаком
свідчить на користь цього припущення
[7]. Наведемо слова А. Беккереля з його
Нобелівської лекції 1903 р. «Про радіоак-
тивність — нову властивість матерії»:
«Крім урану і торію, тільки радій має характе-
ристики, що дають можливість вважати його еле-
ментом, властивості якого споріднені з властивос-
тями барію, проте відмінні від них. Слід зауважи-
ти, що цю речовину так і не було знайдено, навіть
як залишковий елемент у звичайних барієвих мі-
нералах, і що вона зустрічається тільки в уранових
мінералах, де міститься разом з барієм. Цей факт
теж може мати певне значення, яке стане ясним
для нас дещо пізніше» [8, c. 66].
А. Беккерель
НОВЕ В ІСТОРІЇ ВІДКРИТТЯ ПОДІЛУ УРАНУ
Наука та наукознавство, 2010, № 2 107
І знову цей барій. Таким чином,
можна стверджувати, що до експери-
ментів Гана — Штрассманна з їх інтер-
претацією Л. Мейтнер окремі вчені, в
тому числі А. Беккерель, стикалися з
процесом поділу урану, однак «про-
ходили» повз цей ефект. Такі випадки
в історії науки, зокрема фізики, непо-
одинокі. Хоч та сама історія свідчить,
що кожне відкриття повинно дозріти,
цьому сприяє як рівень експеримен-
тальної техніки, так і здобутки теорії, і
з часом випадкові відкриття зникають,
нині відкриття навіть планують. Дивно
тільки, що слова Беккереля ніхто з його
послідовників, у тому числі й француз
Ф. Жоліо-Кюрі, який робив деякі екс-
курси в історію, правда недалеку, не зга-
дував. Отже, історію науки треба знати,
щоб адекватно і об’єктивно реконстру-
ювати процес наукового пізнання. Ха-
рактерно в цьому висловлювання відо-
мого фізика-теоретика А. Салама.
«Коли я розмірковую про минулі часи,— пи-
сав він,— мене більш за все дивує те, наскільки
ми були не інформовані спочатку не тільки про
праці один одного, але і про раніше представле-
ні» [9, c. 19].
І наводить результати, одержані в
30-х роках, які йому стали відомі тільки
в 70-х, важливі для його теорії електро-
слабкої взаємодії, і робить висновок:
«Мораль всього сказаного, можливо, в тому,
що якісна ідея не пробиває собі дорогу в фізиці,
поки не з’являються можливості для її кількісної
перевірки» [9, c. 19].
До того ж в історії фізики зафіксо-
вано випадки, коли вчені не уявляють
до кінця, що відкрили, не можуть чітко
пояснити одержаний факт або дають
йому помилкове тлумачення, подекуди
відкриття, особливо радикальне, дуже
рідко відразу сприймається науковою
спільнотою, якій потрібний час, щоб
адаптуватися до нової ідеї, теорії тощо,
щоб вони проникли в колективну сві-
домість. У зв’язку з цим відомий теоре-
тик Ф. Дайсон писав:
«Велике відкриття, коли воно тільки
з’являється, майже напевно виникає в заплута-
ній, неповній і незв’язній формі. Самому від-
кривачу воно зрозуміло тільки наполовину, для
всіх решти — повна таємниця» [10, c. 96].
Але згодом все стає на своє місце,
єдине, що може виникнути — це бо-
ротьба за пріоритет, проте і тут час ста-
вить свою крапку.
1. Фредерик Жолио-Кюри. Избранные труды.— М.: Изд-во АН СССР, 1957.
2. Ферми Э. Научные труды.— М.: Наука, 1971—1972.— 2 т.
3. Нейтрон: предыстория, открытие, последствия.— М.: Наука, 1975.
4. Curie I., Savitch P. // J. Rhys. et radium, 1938, 9, 355.
5. Meitner L., Frisch O. // Nature, 1939, 141, р. 239.
6. Frisch O. // Nature, 1939, 143, p. 275.
7. Flerov G.N., Petrjak K.A. // Phys. Rev., 1940, 58, p. 89.
8. Нобелевские лекции по физике. 1901—1921.— М.— Ижевск, 2002.
9. На пути к единой теории поля.— М.: «Знание», 1980.
10. Дайсон Ф. Новаторство в физике // Элементарные частицы.— М.: Физ-мат. лит., 1963.
Отримано 11.05.2010
Ю.А. Храмов
Новое в истории открытия деления урана
Дана краткая история обнаружения в декабре 1938 г. эффекта деления ядер урана под действием
нейтронов О. Ганом и Ф. Штрассманном и приводится факт, на которой обращал внимание
А. Беккерель еще в 1903 г., неявно свидетельствовавший об этом эффекте.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-30823 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0374-3896 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:50:37Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Храмов, Ю.О. 2012-02-14T19:21:18Z 2012-02-14T19:21:18Z 2010 Нове в історії відкриття поділу урану / Ю.О. Храмов // Наука та наукознавство. — 2010. — № 2. — С. 103-107. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 0374-3896 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30823 Дана коротка історія виявлення в грудні 1938 р. ефекту поділу ядер урану під дією нейтронів О. Ганом і Ф. Штрассманном і наведено факт, на який звертав увагу А. Беккерель ще в 1903 р., що неявно свідчив про цей ефект. Дана краткая история обнаружения в декабре 1938 г. эффекта деления ядер урана под действием нейтронов О. Ганом и Ф. Штрассманном и приводится факт, на которой обращал внимание А. Беккерель еще в 1903 г., неявно свидетельствовавший об этом эффекте. uk Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України Наука та наукознавство Вчені та наукові спільноти Нове в історії відкриття поділу урану Новое в истории открытия деления урана Article published earlier |
| spellingShingle | Нове в історії відкриття поділу урану Храмов, Ю.О. Вчені та наукові спільноти |
| title | Нове в історії відкриття поділу урану |
| title_alt | Новое в истории открытия деления урана |
| title_full | Нове в історії відкриття поділу урану |
| title_fullStr | Нове в історії відкриття поділу урану |
| title_full_unstemmed | Нове в історії відкриття поділу урану |
| title_short | Нове в історії відкриття поділу урану |
| title_sort | нове в історії відкриття поділу урану |
| topic | Вчені та наукові спільноти |
| topic_facet | Вчені та наукові спільноти |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30823 |
| work_keys_str_mv | AT hramovûo novevístoríívídkrittâpodíluuranu AT hramovûo novoevistoriiotkrytiâdeleniâurana |