La radiactividad como evidencia de la compleja estructura de los átomos (Zaritsky AN)

Hoy en día, la física nuclear es una de las áreas de la física con mayor desarrollo dinámico. Además, casi todos los habitantes de nuestro planeta se enteraron de la terrible tragedia en la central nuclear de Chernobyl en 1986. Este evento mostró a todo el mundo lo peligroso que puede ser el llamado "átomo pacífico". Por lo tanto, en esta sección hablaremos sobre una sección muy interesante, pero a menudo peligrosa, de la ciencia física.

Hace unos 2500 años, el antiguo filósofo griego Demócrito introdujo la suposición de que todas las sustancias están formadas por los llamados átomos, que en la traducción significaban "indivisibles".

Pero ya desde mediados del siglo XIX, como resultado de una multitud de experimentos, comenzaron a surgir datos que lo colocaron bajo este supuesto e indicaron la presencia de una estructura atómica compleja.

El impulso a la investigación activa en el campo de la estructura atómica fue el descubrimiento de los rayos X, después de lo cual muchos científicos se interesaron en este tema. Después de realizar una gran cantidad de experimentos, algunos científicos llegaron a la conclusión de que los rayos X pueden ocurrir durante la luminiscencia a corto plazo de ciertas sustancias después de ser iluminados por la luz solar. Tales sustancias incluyen, por ejemplo, ciertas sales de uranio. Uno de ellos fue utilizado por el físico francés Becquerel para verificar el fenómeno descrito.

En 1896, tomó granos de sal de uranio, los puso en una placa fotográfica envuelta en papel negro y la llevó al sol durante varias horas (una placa fotográfica es un material fotográfico fotosensible, un sustrato sólido (generalmente vidrio) recubierto con una emulsión fotosensible, Fig. 1 ).

La figura 1. foto placa

Después del desarrollo, aparecieron manchas oscuras en él, que demostraron la presencia de radiación por la sal de uranio, que pasa a través del papel negro. Entonces el científico decidió cambiar ligeramente las condiciones del experimento, pero el clima lo impidió, y puso la placa fotográfica y la sal de uranio sobre la mesa, y entre ellos colocó una cruz de cobre. Cuando el clima no mejoró después de unos días, Becquerel decidió desarrollar una placa y descubrió que el contorno de la cruz aparecía en ella. Esto demostró que la luz solar no tiene relación con el efecto, y la sal de uranio en sí, sin la influencia de factores externos, emite radiación invisible.

Más tarde, dicha radiación se denominará radioactiva (del latín. Radiación y actividad efectiva), la capacidad de algunas sustancias para la radiación radiactiva (radioactividad) y las sustancias químicas cuyos núcleos son propensos a dicha radiación (elementos radiactivos).

Más tarde, en 1898, los científicos franceses, galardonados con el Premio Nobel Pierre Curie y Maria Skladovskaya-Curie descubrieron dos nuevos elementos radiactivos, el radio y el polonio, cuya radiación era mucho más fuerte.

Después del descubrimiento de los elementos radiactivos, comenzó el estudio de la naturaleza física de su radiación. En 1899, bajo el liderazgo del físico inglés Ernest Rutherford, se descubrió que la radiación radiactiva es heterogénea, es decir, como resultado, se emiten varias partículas.

En la imagen puedes ver el diagrama de este experimento.

La figura 2. Experiencia

Se colocó una sustancia radiactiva en un recipiente de plomo con una pequeña abertura. El plomo permite proteger la radiación en todas las direcciones, excepto el agujero. El haz de radiación que salió del orificio primero cayó en el fuerte campo magnético del imán permanente y luego en una placa fotográfica colocada frente al orificio. En la placa fotográfica después de la manifestación, se detectaron tres puntos oscuros, lo que testificó la división de la radiación radiactiva en tres componentes.

La figura 3. Ilustración de la experiencia.

En primer lugar, dos puntos, desviados en diferentes direcciones de la propagación rectilínea del haz, indicaron la presencia de cargas opuestas en las partículas en estos rayos. El tercer punto estaba ubicado enfrente del agujero, de esto se concluyó que la radiación de este haz no tenía carga.

Partículas cargadas en paquetes que Rutherford pudo explorar. Positivamente cargados eran los núcleos de los átomos de helio, los llamó partículas α, la carga negativa resultó ser electrones de rápido movimiento, que él llamó partículas β.

En 1900, el físico francés Paul Willard descubrió que el componente de la radiación, que no tenía carga, se llamaba radiación γ. El estudio de estos rayos mostró que son ondas electromagnéticas de frecuencia y energía extremadamente altas.

Entonces, una vez más, enumeremos todas las partículas que se liberan durante el proceso de radiación radiactiva:

- Partículas α - flujo del núcleo de helio ;

- Partículas β - una corriente de electrones rápidos a una velocidad comparable a la velocidad de la luz;

- Radiación γ - Radiación electromagnética de alta frecuencia.

Como resultado, el fenómeno de la radiactividad fue la base para suponer que los átomos tienen una composición compleja.

En la lección de hoy, aprendimos sobre la historia del descubrimiento de la radiactividad, así como sobre los experimentos de Rutherford, a través de los cuales se descubrieron tres tipos de radiación radiactiva.

En la próxima lección veremos modelos de átomos y otros experimentos de Rutherford.

Referencias

1. Bronstein MP Átomos y electrones. "Biblioteca" Quantum "". Cuestión 1.- M .: Ciencia, 1980.
2. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Física: libro de texto para el grado 9 de la escuela secundaria. - M .: "Iluminación".
3. Kitaygorodsky A.I. Física para todos. Fotones y núcleos. Libro 4. - M .: Ciencia.
4. Rutherford E. Trabajos científicos seleccionados. Radiactividad. - M .: Ciencia.
5. Rutherford E. Trabajos científicos seleccionados. La estructura del átomo y la transformación artificial de los elementos. - M .: Ciencia.
6. Filatov E.N. Física 9. Parte 1. Cinemática. - La Escuela Superior de Asuntos Exteriores de Avangard.

Enlaces adicionales recomendados a recursos de Internet

1. Youtube.com ( Fuente de ).

La tarea

1. ¿Quién observó por primera vez la radiación radiactiva del uranio?
2. ¿Cómo fueron llamados los nuevos elementos químicos capaces de radiación espontánea descubiertos por los cónyuges Curie?
3. ¿Qué es la radiactividad?
4. ¿Quién introdujo por primera vez el término "radiactividad"?