ट्रिपल आर्टच्या आधी, म्हणजेच कृत्रिम रेडिओएक्टिव्हिटीच्या शोधाबद्दल

भौतिकशास्त्राच्या इतिहासात वेळोवेळी अशी "अद्भुत" वर्षे आहेत जेव्हा अनेक संशोधकांच्या संयुक्त प्रयत्नांमुळे अनेक यशस्वी शोधांची मालिका होते. 1820, विजेचे वर्ष, 1905, आइन्स्टाईनच्या चार पेपरचे चमत्कारिक वर्ष, 1913, अणूच्या संरचनेच्या अभ्यासाशी संबंधित वर्ष आणि शेवटी, 1932, जेव्हा तांत्रिक शोध आणि प्रगतीची मालिका होती. अणुऊर्जा निर्माण झाली. भौतिकशास्त्र.

नवविवाहित जोडपे

इरीना, मेरी स्कोडोव्स्का-क्युरी आणि पियरे क्युरी यांची मोठी मुलगी, 1897 मध्ये पॅरिसमध्ये जन्मली (1). वयाच्या बाराव्या वर्षापर्यंत, तिचे पालनपोषण तिच्या मुलांसाठी प्रख्यात शास्त्रज्ञांनी तयार केलेल्या एका छोट्याशा "शाळेत" घरी झाले, ज्यामध्ये सुमारे दहा विद्यार्थी होते. शिक्षक होते: मेरी स्कोलोडोस्का-क्युरी (भौतिकशास्त्र), पॉल लॅन्गेविन (गणित), जीन पेरिन (रसायनशास्त्र), आणि मानवता हे मुख्यतः विद्यार्थ्यांच्या मातांनी शिकवले होते. धडे सामान्यतः शिक्षकांच्या घरी होते, तर मुलांनी भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्राचा अभ्यास वास्तविक प्रयोगशाळांमध्ये केला.

अशा प्रकारे, भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्राचे शिक्षण म्हणजे व्यावहारिक कृतींद्वारे ज्ञान संपादन करणे. प्रत्येक यशस्वी प्रयोगाने तरुण संशोधकांना आनंद दिला. हे खरे प्रयोग होते ज्यांना समजून घेणे आणि काळजीपूर्वक पार पाडणे आवश्यक होते आणि मेरी क्युरीच्या प्रयोगशाळेतील मुले अनुकरणीय क्रमाने असणे आवश्यक होते. सैद्धांतिक ज्ञानही आत्मसात करावे लागले. ही पद्धत, या शाळेतील विद्यार्थ्यांच्या नशिबी, नंतर चांगले आणि उत्कृष्ट शास्त्रज्ञ म्हणून, प्रभावी ठरली.

2. फ्रेडरिक जोलिओट (हारकोर्टचा फोटो)

शिवाय, इरेनाचे आजोबा, एक डॉक्टर, त्यांनी आपल्या वडिलांच्या अनाथ नातवासाठी खूप वेळ दिला, मजा केली आणि तिच्या नैसर्गिक विज्ञान शिक्षणाला पूरक. 1914 मध्ये, आयरीनने अग्रगण्य Collège Sévigné मधून पदवी प्राप्त केली आणि सॉर्बोन येथील गणित आणि विज्ञान शाखेत प्रवेश केला. हे पहिल्या महायुद्धाच्या प्रारंभाशी जुळले. 1916 मध्ये ती तिच्या आईमध्ये सामील झाली आणि त्यांनी एकत्रितपणे फ्रेंच रेड क्रॉसमध्ये रेडिओलॉजिकल सेवा आयोजित केली. युद्धानंतर, तिला बॅचलर पदवी मिळाली. 1921 मध्ये, तिचे पहिले वैज्ञानिक कार्य प्रकाशित झाले. विविध खनिजांपासून क्लोरीनच्या अणू वस्तुमानाचे निर्धारण करण्यात ते समर्पित होते. तिच्या पुढील क्रियाकलापांमध्ये, तिने तिच्या आईसोबत जवळून काम केले, किरणोत्सर्गीतेचा सामना केला. तिच्या डॉक्टरेट प्रबंधात, 1925 मध्ये बचाव केला, तिने पोलोनियमद्वारे उत्सर्जित अल्फा कणांचा अभ्यास केला.

फ्रेडरिक जॉलियट पॅरिसमध्ये 1900 मध्ये जन्म झाला (2). वयाच्या आठव्या वर्षापासून तो सो येथील शाळेत गेला, बोर्डिंग स्कूलमध्ये राहत होता. त्यावेळी त्यांनी अभ्यासापेक्षा खेळाला प्राधान्य दिले, विशेषत: फुटबॉल. त्यानंतर त्याने दोन उच्च माध्यमिक शाळांमध्ये प्रवेश घेतला. आयरीन क्युरी प्रमाणेच त्याने वडिलांना लवकर गमावले. 1919 मध्ये त्यांनी École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (पॅरिस शहरातील औद्योगिक भौतिकशास्त्र आणि औद्योगिक रसायनशास्त्र विद्यालय) येथे परीक्षा उत्तीर्ण केली. त्यांनी 1923 मध्ये पदवी प्राप्त केली. त्याचे प्राध्यापक, पॉल लॅन्गेव्हिन, फ्रेडरिकच्या क्षमता आणि गुणांबद्दल शिकले. 15 महिन्यांच्या लष्करी सेवेनंतर, लॅन्गेव्हिनच्या आदेशानुसार, त्यांना रॉकफेलर फाउंडेशनच्या अनुदानाने रेडियम इन्स्टिट्यूटमध्ये मेरी स्कोडोव्स्का-क्युरी यांचे वैयक्तिक प्रयोगशाळा सहाय्यक म्हणून नियुक्त करण्यात आले. तेथे तो आयरीन क्युरीला भेटला आणि 1926 मध्ये तरुणांनी लग्न केले.

फ्रेडरिकने 1930 मध्ये किरणोत्सर्गी घटकांच्या इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री या विषयावर डॉक्टरेट प्रबंध पूर्ण केला. थोड्या अगोदर, त्याने आधीच आपल्या पत्नीच्या संशोधनावर आपले स्वारस्य केंद्रित केले होते आणि फ्रेडरिकच्या डॉक्टरेट प्रबंधाचा बचाव केल्यानंतर, त्यांनी आधीच एकत्र काम केले. त्यांच्या पहिल्या महत्त्वाच्या यशांपैकी एक म्हणजे पोलोनियमची तयारी, जो अल्फा कणांचा मजबूत स्रोत आहे, म्हणजे. हेलियम केंद्रक.(₂⁴तो). त्यांनी निर्विवादपणे विशेषाधिकार असलेल्या स्थितीपासून सुरुवात केली, कारण मेरी क्युरीनेच तिच्या मुलीला पोलोनियमचा मोठा भाग पुरवला होता. त्यांचे नंतरचे सहकारी, ल्यू कोवार्स्की यांनी त्यांचे वर्णन खालीलप्रमाणे केले: इरेना "एक उत्कृष्ट तंत्रज्ञ" होती, "तिने अतिशय सुंदर आणि काळजीपूर्वक काम केले", "ती काय करत आहे हे तिला खोलवर समजले." तिच्या पतीला "अधिक चमकदार, अधिक वाढणारी कल्पनाशक्ती" होती. "त्यांनी एकमेकांना उत्तम प्रकारे पूरक केले आणि ते माहित होते." विज्ञानाच्या इतिहासाच्या दृष्टिकोनातून, त्यांच्यासाठी सर्वात मनोरंजक दोन वर्षे होती: 1932-34.

त्यांनी जवळजवळ न्यूट्रॉनचा शोध लावला

"जवळजवळ" खूप महत्त्वाचे आहे. हे दुःखद सत्य त्यांना लवकरच कळले. 1930 मध्ये बर्लिनमध्ये दोन जर्मन - वॉल्टर बोथे i ह्युबर्ट बेकर - अल्फा कणांचा भडिमार झाल्यावर प्रकाश अणू कसे वागतात याचा तपास केला. बेरिलियम शील्ड (₄⁹व्हा) अल्फा कणांचा भडिमार करताना अत्यंत भेदक आणि उच्च-ऊर्जा विकिरण उत्सर्जित होते. प्रयोगकर्त्यांच्या मते, हे विकिरण मजबूत इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन असावे.

या टप्प्यावर, इरेना आणि फ्रेडरिकने समस्या हाताळली. त्यांचा अल्फा कणांचा स्रोत आतापर्यंतचा सर्वात शक्तिशाली होता. प्रतिक्रिया उत्पादनांचे निरीक्षण करण्यासाठी त्यांनी क्लाउड चेंबरचा वापर केला. जानेवारी 1932 च्या शेवटी, त्यांनी जाहीरपणे घोषित केले की हे गॅमा किरण आहेत ज्यांनी हायड्रोजन असलेल्या पदार्थातून उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन बाहेर काढले. त्यांच्या हातात काय आहे आणि काय चालले आहे हे त्यांना अजून समजले नाही.. वाचल्यानंतर जेम्स चॅडविक (३) केंब्रिज येथे तो ताबडतोब कामाला लागला, असा विचार केला की ते गामा रेडिएशन नसून रदरफोर्डने कित्येक वर्षे अगोदर वर्तवलेले न्यूट्रॉन आहे. प्रयोगांच्या मालिकेनंतर, त्याला न्यूट्रॉनच्या निरीक्षणाची खात्री पटली आणि त्याला असे आढळले की त्याचे वस्तुमान प्रोटॉनसारखे आहे. 3 फेब्रुवारी 17 रोजी त्यांनी नेचर या जर्नलमध्ये "न्यूट्रॉनचे संभाव्य अस्तित्व" या शीर्षकाची नोंद सादर केली.

तो प्रत्यक्षात न्यूट्रॉन होता, जरी चाडविकचा असा विश्वास होता की न्यूट्रॉन हा प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनपासून बनलेला आहे. केवळ 1934 मध्ये त्याला समजले आणि ते सिद्ध केले की न्यूट्रॉन हा एक प्राथमिक कण आहे. चॅडविक यांना १९३५ मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. त्यांनी एक महत्त्वाचा शोध चुकवला आहे हे लक्षात असूनही, जोलिओट-क्युरींनी या क्षेत्रात त्यांचे संशोधन चालू ठेवले. त्यांच्या लक्षात आले की या प्रतिक्रियेमुळे न्यूट्रॉन व्यतिरिक्त गॅमा किरण तयार होतात, म्हणून त्यांनी आण्विक प्रतिक्रिया लिहिली:

, जेथे Ef ही गॅमा-क्वांटमची ऊर्जा आहे. सोबतही असेच प्रयोग केले गेले ₉¹⁹F.

पुन्हा ओपनिंग हुकले

पॉझिट्रॉनचा शोध लागण्याच्या काही महिन्यांपूर्वी, जोलिओट-क्यूरी यांच्याकडे इतर गोष्टींबरोबरच वक्र मार्गाची छायाचित्रे होती, जसे की तो इलेक्ट्रॉन आहे, परंतु इलेक्ट्रॉनच्या विरुद्ध दिशेने फिरत आहे. चुंबकीय क्षेत्रात असलेल्या धुक्याच्या खोलीत छायाचित्रे घेण्यात आली आहेत. याच्या आधारे, जोडप्याने इलेक्ट्रॉन्स स्त्रोतापासून आणि स्त्रोताकडे दोन दिशेने जाण्याबद्दल बोलले. खरं तर, "स्रोताकडे" दिशेशी संबंधित असलेले पॉझिट्रॉन किंवा पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रॉन स्त्रोतापासून दूर जात होते.

दरम्यान, 1932 च्या उन्हाळ्याच्या उत्तरार्धात युनायटेड स्टेट्समध्ये, कार्ल डेव्हिड अँडरसन (4), स्वीडिश स्थलांतरितांचा मुलगा, चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली क्लाउड चेंबरमध्ये वैश्विक किरणांचा अभ्यास केला. वैश्विक किरण बाहेरून पृथ्वीवर येतात. अँडरसन, कणांची दिशा आणि हालचाल याची खात्री करण्यासाठी, चेंबरच्या आत कण धातूच्या प्लेटमधून पार केले, जिथे त्यांची काही उर्जा गमावली. 2 ऑगस्ट रोजी, त्याने एक पायवाट पाहिली, ज्याचा त्याने निःसंशयपणे सकारात्मक इलेक्ट्रॉन म्हणून अर्थ लावला.

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की डिरॅकने यापूर्वी अशा कणाच्या सैद्धांतिक अस्तित्वाची भविष्यवाणी केली होती. तथापि, अँडरसनने वैश्विक किरणांच्या अभ्यासात कोणत्याही सैद्धांतिक तत्त्वांचे पालन केले नाही. या संदर्भात, त्याने त्याचा शोध अपघाती म्हटले.

पुन्हा, जोलिओट-क्युरी यांना निर्विवाद व्यवसाय करावा लागला, परंतु त्यांनी या क्षेत्रात पुढील संशोधन केले. त्यांना आढळले की गॅमा-रे फोटॉन जड न्यूक्लियसजवळ अदृश्य होऊ शकतात, एक इलेक्ट्रॉन-पॉझिट्रॉन जोडी तयार करतात, वरवर पाहता आइन्स्टाईनच्या प्रसिद्ध सूत्र E = mc2 आणि ऊर्जा आणि गती संवर्धनाच्या नियमानुसार. नंतर, फ्रेडरिकने स्वत: सिद्ध केले की इलेक्ट्रॉन-पॉझिट्रॉन जोडी गायब होण्याची प्रक्रिया आहे, ज्यामुळे दोन गॅमा क्वांटा वाढतात. इलेक्ट्रॉन-पॉझिट्रॉन जोड्यांमधून पॉझिट्रॉन व्यतिरिक्त, त्यांच्याकडे परमाणु प्रतिक्रियांमधून पॉझिट्रॉन होते.

5. सातवी सोल्वे परिषद, 1933

पुढच्या रांगेत बसलेली: इरेन जोलिओट-क्युरी (डावीकडून दुसरी),

मारिया स्कोडोव्स्का-क्युरी (डावीकडून पाचवी), लिसे मेटनर (उजवीकडून दुसरी).

कृत्रिम रेडिओएक्टिव्हिटी

कृत्रिम किरणोत्सर्गाचा शोध ही तात्कालिक कृती नव्हती. फेब्रुवारी 1933 मध्ये, अॅल्युमिनियम, फ्लोरिन आणि नंतर अल्फा कणांसह सोडियमचा भडिमार करून, जोलिओटने न्यूट्रॉन आणि अज्ञात समस्थानिक मिळवले. जुलै 1933 मध्ये, त्यांनी घोषित केले की, अल्फा कणांसह अॅल्युमिनियमचे विकिरण करून, त्यांनी केवळ न्यूट्रॉनच नव्हे तर पॉझिट्रॉनचे देखील निरीक्षण केले. आयरीन आणि फ्रेडरिक यांच्या मते, इलेक्ट्रॉन-पॉझिट्रॉन जोड्या तयार झाल्यामुळे या अणुविक्रियेतील पॉझिट्रॉन्स तयार होऊ शकले नाहीत, परंतु ते अणू केंद्रकातून आले पाहिजेत.

5-22 ऑक्टोबर 29 रोजी ब्रुसेल्स येथे सातवी सोल्वे परिषद (1933) झाली. तिला "अणू केंद्रकांची रचना आणि गुणधर्म" असे म्हटले गेले. यात जगातील या क्षेत्रातील नामवंत तज्ज्ञांसह ४१ भौतिकशास्त्रज्ञांनी भाग घेतला होता. जोलिओटने त्यांच्या प्रयोगांचे परिणाम नोंदवले, असे नमूद केले की अल्फा किरणांसह बोरॉन आणि अॅल्युमिनियमचे विकिरण केल्याने पॉझिट्रॉन किंवा प्रोटॉनसह न्यूट्रॉन तयार होतो.. या परिषदेत लिसा मीटनर अ‍ॅल्युमिनियम आणि फ्लोरिनच्या एकाच प्रयोगात तिला समान परिणाम मिळाले नसल्याचे तिने सांगितले. स्पष्टीकरणात, तिने पॉझिट्रॉनच्या उत्पत्तीच्या आण्विक स्वरूपाबद्दल पॅरिसमधील जोडप्याचे मत सामायिक केले नाही. तथापि, जेव्हा ती बर्लिनमध्ये कामावर परतली, तेव्हा तिने हे प्रयोग पुन्हा केले आणि 18 नोव्हेंबर रोजी, जोलिओट-क्युरी यांना लिहिलेल्या पत्रात तिने कबूल केले की आता तिच्या मते, पॉझिट्रॉन खरोखरच न्यूक्लियसमधून बाहेर पडतात.

याशिवाय या परिषदेत फ्रान्सिस पेरिन, पॅरिसमधील त्यांचे समवयस्क आणि चांगले मित्र, पॉझिट्रॉन्सच्या विषयावर बोलले. प्रयोगांवरून हे ज्ञात होते की त्यांनी नैसर्गिक किरणोत्सर्गी क्षयातील बीटा कणांच्या स्पेक्ट्रमप्रमाणेच पॉझिट्रॉनचा सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त केला. पॉझिट्रॉन आणि न्यूट्रॉनच्या उर्जेचे पुढील विश्लेषण पेरिन या निष्कर्षापर्यंत पोहोचले की येथे दोन उत्सर्जन वेगळे केले पाहिजेत: प्रथम, अस्थिर न्यूक्लियसच्या निर्मितीसह न्यूट्रॉनचे उत्सर्जन आणि नंतर या केंद्रकातून पॉझिट्रॉनचे उत्सर्जन.

परिषदेनंतर जॉलियटने हे प्रयोग सुमारे दोन महिने थांबवले. आणि मग, डिसेंबर 1933 मध्ये, पेरिनने या विषयावर आपले मत प्रकाशित केले. त्याच वेळी, डिसेंबरमध्ये देखील एनरिको फर्मी बीटा क्षय सिद्धांत मांडला. हे अनुभवांच्या स्पष्टीकरणासाठी एक सैद्धांतिक आधार म्हणून काम केले. 1934 च्या सुरुवातीस, फ्रेंच राजधानीतील जोडप्याने त्यांचे प्रयोग पुन्हा सुरू केले.

11 जानेवारीला, गुरुवारी दुपारी फ्रेडरिक जॉलियटने अॅल्युमिनियम फॉइल घेतला आणि त्यावर 10 मिनिटे अल्फा कणांचा भडिमार केला. प्रथमच, त्याने शोधण्यासाठी गीगर-मुलर काउंटर वापरले, आणि धुके चेंबर नाही, पूर्वीप्रमाणे. फॉइलमधून अल्फा कणांचा स्त्रोत काढून टाकल्यामुळे, पॉझिट्रॉनची मोजणी थांबली नाही, काउंटर त्यांना दाखवत राहिले, फक्त त्यांची संख्या झपाट्याने कमी झाली हे पाहून त्याला आश्चर्य वाटले. त्याने अर्धायुष्य 3 मिनिटे 15 सेकंद ठरवले. मग त्याने फॉइलवर पडणाऱ्या अल्फा कणांची उर्जा त्यांच्या मार्गात लीड ब्रेक लावून कमी केली. आणि त्यात कमी पॉझिट्रॉन मिळाले, परंतु अर्धे आयुष्य बदलले नाही.

मग त्याने बोरॉन आणि मॅग्नेशियमचे समान प्रयोग केले आणि अनुक्रमे 14 मिनिटे आणि 2,5 मिनिटांच्या या प्रयोगांमध्ये अर्धे आयुष्य मिळवले. त्यानंतर, हायड्रोजन, लिथियम, कार्बन, बेरिलियम, नायट्रोजन, ऑक्सिजन, फ्लोरिन, सोडियम, कॅल्शियम, निकेल आणि चांदीसह असे प्रयोग केले गेले - परंतु त्याने अॅल्युमिनियम, बोरॉन आणि मॅग्नेशियम सारखीच घटना पाहिली नाही. Geiger-Muller काउंटर सकारात्मक आणि नकारात्मक चार्ज कणांमध्ये फरक करत नाही, म्हणून Frédéric Joliot ने देखील सत्यापित केले की ते सकारात्मक इलेक्ट्रॉनांशी संबंधित आहे. या प्रयोगात तांत्रिक बाबी देखील महत्त्वाची होती, म्हणजे अल्फा कणांच्या मजबूत स्त्रोताची उपस्थिती आणि गीगर-मुलर काउंटरसारख्या संवेदनशील चार्ज कण काउंटरचा वापर.

जॉलियट-क्युरी जोडीने पूर्वी स्पष्ट केल्याप्रमाणे, निरीक्षण केलेल्या अणु परिवर्तनामध्ये पॉझिट्रॉन आणि न्यूट्रॉन एकाच वेळी सोडले जातात. आता, फ्रान्सिस पेरिनच्या सूचनांचे पालन करून आणि फर्मीच्या विचारांचे वाचन करून, जोडप्याने निष्कर्ष काढला की पहिल्या आण्विक अभिक्रियाने अस्थिर न्यूक्लियस आणि न्यूट्रॉनची निर्मिती झाली, त्यानंतर त्या अस्थिर न्यूक्लियसचा बीटा प्लस क्षय झाला. म्हणून ते खालील प्रतिक्रिया लिहू शकतात:

जोलिओट्सच्या लक्षात आले की परिणामी किरणोत्सर्गी समस्थानिकांचे निसर्गात अस्तित्व फारच कमी अर्धायुष्य होते. त्यांनी 15 जानेवारी 1934 रोजी "रेडिओएक्टिव्हिटीचा एक नवीन प्रकार" या लेखात त्यांचे निकाल जाहीर केले. फेब्रुवारीच्या सुरुवातीस, गोळा केलेल्या थोड्या प्रमाणात पहिल्या दोन प्रतिक्रियांमधून फॉस्फरस आणि नायट्रोजन ओळखण्यात त्यांना यश आले. प्रोटॉन, ड्युटरॉन आणि न्यूट्रॉनच्या मदतीने आण्विक बॉम्बस्फोट प्रतिक्रियांमध्ये अधिक किरणोत्सर्गी समस्थानिकांची निर्मिती केली जाऊ शकते अशी भविष्यवाणी लवकरच झाली. मार्चमध्ये, एनरिको फर्मीने एक पैज लावली की अशा प्रतिक्रिया लवकरच न्यूट्रॉन वापरून केल्या जातील. त्याने लवकरच पैज जिंकली.

इरेना आणि फ्रेडरिक यांना 1935 मध्ये "नवीन किरणोत्सर्गी घटकांच्या संश्लेषणासाठी" रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. या शोधामुळे कृत्रिमरित्या किरणोत्सर्गी समस्थानिकांच्या निर्मितीचा मार्ग मोकळा झाला, ज्यांना मूलभूत संशोधन, औषध आणि उद्योगात अनेक महत्त्वाचे आणि मौल्यवान अनुप्रयोग सापडले आहेत.

शेवटी, यूएसए मधील भौतिकशास्त्रज्ञांचा उल्लेख करणे योग्य आहे, अर्नेस्ट लॉरेन्स बर्कलेच्या सहकाऱ्यांसह आणि पासाडेना येथील संशोधकांसह, ज्यांमध्ये एक पोल होता जो इंटर्नशिपवर होता आंद्रेई सुलतान. प्रवेगकांनी आधीच काम करणे बंद केले असले तरी काउंटरद्वारे डाळींची मोजणी सुरू असल्याचे दिसून आले. त्यांना ही संख्या आवडली नाही. तथापि, त्यांना हे समजले नाही की ते एका महत्त्वाच्या नवीन घटनेला सामोरे जात आहेत आणि त्यांच्याकडे कृत्रिम रेडिओएक्टिव्हिटीचा शोध कमी आहे ...