ट्रिपल आर्ट भन्दा पहिले, अर्थात्, कृत्रिम रेडियोएक्टिभिटी को खोज बारे

भौतिक विज्ञानको इतिहासमा समय-समयमा त्यहाँ "अद्भुत" वर्षहरू छन् जब धेरै शोधकर्ताहरूको संयुक्त प्रयासहरूले सफलता खोजहरूको श्रृंखलामा नेतृत्व गर्दछ। त्यसोभए यो 1820, बिजुलीको वर्ष, 1905, आइन्स्टाइनका चार कागजातहरूको चमत्कारी वर्ष, 1913, परमाणुको संरचनाको अध्ययनसँग सम्बन्धित वर्ष र अन्तमा, 1932, जब प्राविधिक आविष्कारहरू र प्रगतिहरूको श्रृंखला थियो। आणविक शक्ति निर्माण भएको थियो।

नवविवाहित जोडी

इरिना, मारी स्कोडोस्का-क्युरी र पियरे क्युरीकी जेठी छोरी, 1897 मा पेरिसमा जन्मिएको थियो (1)। बाह्र वर्षको उमेरसम्म, उनी घरमा हुर्केका थिए, उनका बच्चाहरूको लागि प्रख्यात वैज्ञानिकहरूले बनाएको सानो "विद्यालय" मा, जसमा लगभग दस विद्यार्थी थिए। शिक्षकहरू थिए: मेरी स्कोलोडोस्का-क्युरी (भौतिकशास्त्र), पॉल लान्गेभिन (गणित), जीन पेरिन (रसायन), र मानविकीहरू मुख्यतया विद्यार्थीहरूका आमाहरूले सिकाउनुहुन्थ्यो। पाठहरू सामान्यतया शिक्षकहरूको घरमा हुन्थ्यो, जबकि बच्चाहरूले भौतिक र रसायन विज्ञान वास्तविक प्रयोगशालाहरूमा अध्ययन गर्थे।

यसरी, भौतिक र रसायन शास्त्र को शिक्षा व्यावहारिक कार्यहरु मार्फत ज्ञान प्राप्ति थियो। प्रत्येक सफल प्रयोगले युवा अनुसन्धानकर्ताहरूलाई खुशी तुल्यायो। यी वास्तविक प्रयोगहरू थिए जसलाई बुझ्न र सावधानीपूर्वक गर्न आवश्यक थियो, र मेरी क्युरीको प्रयोगशालामा बच्चाहरू अनुकरणीय क्रममा हुनुपर्छ। सैद्धान्तिक ज्ञान पनि लिनु पर्यो । विधि, यस विद्यालयका विद्यार्थीहरूको भाग्यको रूपमा, पछि राम्रा र उत्कृष्ट वैज्ञानिकहरू, प्रभावकारी साबित भयो।

2. फ्रेडरिक जोलियट (फोटो हार्कोर्ट द्वारा)

यसबाहेक, इरेनाका बुवा हजुरबुवा, एक डाक्टरले आफ्नो बुबाको अनाथ नातिनीलाई धेरै समय दिनुभयो, रमाइलो गर्दै र उनको प्राकृतिक विज्ञान शिक्षाको पूरक बनाउनुभयो। सन् १९१४ मा, आइरेन अग्रगामी कलेज सेभिग्नेबाट स्नातक भइन् र सोर्बोनमा गणित र विज्ञानको संकायमा प्रवेश गरिन्। यो पहिलो विश्वयुद्धको शुरुवातसँग मेल खायो। सन् १९१६ मा उनी आफ्नी आमासँग मिलेर फ्रेन्च रेड क्रसमा रेडियोलोजिकल सेवाको आयोजना गरे। युद्ध पछि, उनले स्नातक डिग्री प्राप्त गरे। 1914 मा, उनको पहिलो वैज्ञानिक काम प्रकाशित भएको थियो। उहाँ विभिन्न खनिजहरूबाट क्लोरीनको परमाणु द्रव्यमानको निर्धारण गर्न समर्पित हुनुहुन्थ्यो। उनको थप गतिविधिहरूमा, उनले रेडियोएक्टिभिटीसँग व्यवहार गर्दै, आफ्नी आमासँग नजिकबाट काम गरिन्। 1916 मा रक्षा गरिएको उनको डक्टरल शोध प्रबंधमा, उनले पोलोनियम द्वारा उत्सर्जित अल्फा कणहरू अध्ययन गरे।

फ्रेडरिक जोलियोट पेरिस (1900) मा 2 मा जन्म। आठ वर्षको उमेरदेखि उनी सोको स्कूलमा पढे, बोर्डिङ स्कूलमा बस्थे। त्यतिबेला उनले पढाइभन्दा खेलकुदलाई प्राथमिकता दिएका थिए, विशेषगरी फुटबल । त्यसपछि उनले पालैपालो दुईवटा हाई स्कूलमा पढे। इरेन क्युरीले जस्तै, उनले आफ्नो बुबालाई चाँडै गुमाए। 1919 मा उहाँले École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (पेरिस शहरको औद्योगिक भौतिकी र औद्योगिक रसायन विज्ञानको विद्यालय) मा परीक्षा पास गर्नुभयो। उनले 1923 मा स्नातक गरे। उनका प्रोफेसर, पल ल्याङ्गेभिनले फ्रेडरिकको क्षमता र गुणहरूबारे सिके। 15 महिनाको सैन्य सेवा पछि, Langevin को आदेश मा, उनी Radium Institute मा Marie Skłodowska-Curie को व्यक्तिगत प्रयोगशाला सहायक नियुक्त गरियो रकफेलर फाउन्डेशन को अनुदान संग। त्यहाँ उनले आइरेन क्युरीलाई भेटे र 1926 मा युवाहरूले विवाह गरे।

फ्रेडरिकले 1930 मा रेडियोधर्मी तत्वहरूको इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीमा आफ्नो डॉक्टरेट शोध प्रबंध पूरा गरे। अलि पहिले, उनले आफ्नो रुचिलाई आफ्नी पत्नीको अनुसन्धानमा केन्द्रित गरिसकेका थिए, र फ्रेडरिकको डक्टरल शोध प्रबंधको रक्षा गरेपछि, तिनीहरूले पहिले नै सँगै काम गरे। तिनीहरूको पहिलो महत्त्वपूर्ण सफलताहरू मध्ये एक पोलोनियमको तयारी थियो, जुन अल्फा कणहरूको बलियो स्रोत हो, अर्थात्। हेलियम नाभिक।(₂⁴उहाँ)। तिनीहरूले निर्विवाद रूपमा विशेषाधिकार प्राप्त स्थितिबाट सुरु गरे, किनभने यो मेरी क्युरी थियो जसले आफ्नी छोरीलाई पोलोनियमको ठूलो भाग प्रदान गर्यो। तिनीहरूका पछिल्ला सहयोगी ल्यू कोवार्स्कीले तिनीहरूलाई यसरी वर्णन गरे: इरेना "एक उत्कृष्ट प्राविधिक" थिइन्, "उनले धेरै सुन्दर र सावधानीपूर्वक काम गरिन्", "उनले के गरिरहेकी थिइन् भन्ने गहिरोसँग बुझिन्।" उनको श्रीमान् "अझ धेरै चम्किलो, बढि बढ्दो कल्पना" थियो। "तिनीहरूले एकअर्कालाई पूर्ण रूपमा पूरक गरे र यो थाहा थियो।" विज्ञानको इतिहासको दृष्टिकोणबाट, तिनीहरूका लागि सबैभन्दा रोचक दुई वर्ष थिए: 1932-34।

तिनीहरूले लगभग न्यूट्रोन पत्ता लगाए

"लगभग" धेरै महत्त्वपूर्ण छ। तिनीहरूले यो दुखद सत्यको बारेमा चाँडै थाहा पाए। 1930 मा बर्लिन मा, दुई जर्मन - वाल्टर बोथ i ह्युबर्ट बेकर - अल्फा कणहरूसँग बमबारी गर्दा प्रकाश परमाणुहरूले कसरी व्यवहार गर्छन् भनेर अनुसन्धान गरियो। बेरिलियम शिल्ड (₄⁹हुन) अल्फा कणहरूद्वारा बमबारी गर्दा अत्यन्त भेदक र उच्च-ऊर्जा विकिरण उत्सर्जित हुन्छ। प्रयोगकर्ताहरूका अनुसार यो विकिरण बलियो विद्युत चुम्बकीय विकिरण भएको हुनुपर्छ।

यस चरणमा, इरेना र फ्रेडरिकले समस्याको सामना गरे। तिनीहरूको अल्फा कणहरूको स्रोत सबैभन्दा शक्तिशाली थियो। तिनीहरूले प्रतिक्रिया उत्पादनहरू अवलोकन गर्न क्लाउड चेम्बर प्रयोग गरे। जनवरी 1932 को अन्त्यमा, तिनीहरूले सार्वजनिक रूपमा घोषणा गरे कि यो गामा किरणहरू थिए जसले हाइड्रोजन युक्त पदार्थबाट उच्च-ऊर्जा प्रोटोनहरू बाहिर निकाले। उनीहरुको हातमा के छ र के भइरहेको छ भन्ने कुरा उनीहरुले अझै बुझेका छैनन् ।। पढे पछि जेम्स चाडविक (3) क्याम्ब्रिजमा उनले तुरुन्तै काम गर्न थाले, यो सोचेर कि यो गामा विकिरण होइन, तर रदरफोर्डले धेरै वर्ष अघि भविष्यवाणी गरेको न्यूट्रोन हो। प्रयोगहरूको एक श्रृंखला पछि, उनी न्यूट्रोनको अवलोकनमा विश्वस्त भए र पत्ता लगाए कि यसको द्रव्यमान प्रोटोनसँग मिल्दोजुल्दो छ। 17 फेब्रुअरी, 1932 मा, उनले नेचर जर्नलमा "न्यूट्रोनको सम्भावित अस्तित्व" शीर्षकको नोट पेश गरे।

यो वास्तवमा एक न्यूट्रोन थियो, यद्यपि चाडविकले विश्वास गरे कि न्यूट्रोन प्रोटोन र इलेक्ट्रोन मिलेर बनेको थियो। केवल 1934 मा उनले न्युट्रोन एक प्राथमिक कण हो भनेर बुझे र प्रमाणित गरे। चाडविकलाई सन् १९३५ मा भौतिकशास्त्रको नोबेल पुरस्कार प्रदान गरिएको थियो। तिनीहरूले महत्त्वपूर्ण खोज गुमाए भन्ने महसुस भए तापनि, जोलियट-क्युरीहरूले यस क्षेत्रमा आफ्नो अनुसन्धान जारी राखे। तिनीहरूले महसुस गरे कि यो प्रतिक्रियाले न्यूट्रोनहरू बाहेक गामा किरणहरू उत्पादन गर्दछ, त्यसैले तिनीहरूले परमाणु प्रतिक्रिया लेखे:

, जहाँ Ef गामा-क्वान्टमको ऊर्जा हो। साथमा पनि यस्तै प्रयोगहरू गरिएको थियो ₉¹⁹F.

फेरि खोल्न छुटेको छ

पोजिट्रोन पत्ता लगाउनुभन्दा केही महिना अघि, जोलियट-क्युरीले अन्य चीजहरूका बीचमा, घुमाउरो बाटोको फोटोहरू राखेका थिए, मानौं यो इलेक्ट्रोन हो, तर इलेक्ट्रोनको विपरित दिशामा घुमिरहेको थियो। तस्बिरहरू चुम्बकीय क्षेत्रमा अवस्थित कुहिरो कक्षमा खिचिएका थिए। यसको आधारमा, जोडीले इलेक्ट्रोनहरू स्रोतबाट र स्रोतमा दुई दिशामा जाने कुरा गरे। वास्तवमा, "स्रोत तर्फ" दिशासँग सम्बन्धित व्यक्तिहरू पोजिट्रोनहरू थिए, वा स्रोतबाट टाढा सर्दै सकारात्मक इलेक्ट्रोनहरू थिए।

यसैबीच, सन् १९३२ को गर्मीको अन्त्यतिर संयुक्त राज्य अमेरिकामा, कार्ल डेभिड एन्डरसन (4), स्विडेनी आप्रवासीहरूको छोराले चुम्बकीय क्षेत्रको प्रभावमा क्लाउड चेम्बरमा ब्रह्माण्डीय किरणहरू अध्ययन गरे। ब्रह्माण्ड किरणहरू बाहिरबाट पृथ्वीमा आउँछन्। एन्डरसन, कणहरूको दिशा र आन्दोलनको बारेमा निश्चित हुन, चेम्बर भित्र धातुको प्लेटबाट कणहरू पार गरे, जहाँ तिनीहरूले केही ऊर्जा गुमाए। अगस्ट 2 मा, उनले एउटा ट्रेल देखे, जसलाई उनले निस्सन्देह सकारात्मक इलेक्ट्रोनको रूपमा व्याख्या गरे।

यो ध्यान दिन लायक छ कि डिराकले पहिले यस्तो कणको सैद्धान्तिक अस्तित्वको भविष्यवाणी गरेका थिए। यद्यपि, एन्डरसनले ब्रह्माण्डीय किरणहरूको आफ्नो अध्ययनमा कुनै पनि सैद्धान्तिक सिद्धान्तहरू पालना गरेनन्। यस सन्दर्भमा, उनले आफ्नो खोज आकस्मिक भने।

फेरि, जोलियट-क्युरीले एक निर्विवाद पेशाको साथ राख्नु पर्यो, तर यस क्षेत्रमा थप अनुसन्धान गरे। तिनीहरूले पत्ता लगाए कि गामा-रे फोटनहरू भारी न्यूक्लियसको नजिक हराउन सक्छन्, एक इलेक्ट्रोन-पोजिट्रोन जोडी बनाउँछन्, स्पष्ट रूपमा आइन्स्टाइनको प्रसिद्ध सूत्र E = mc2 र ऊर्जा र गतिको संरक्षणको नियम अनुसार। पछि, फ्रेडरिक आफैंले प्रमाणित गरे कि त्यहाँ इलेक्ट्रोन-पोजिट्रोन जोडी हराउने प्रक्रिया हो, जसले दुई गामा क्वान्टालाई जन्म दिन्छ। इलेक्ट्रोन-पोजिट्रोन जोडीहरूबाट पोजिट्रोनहरू बाहेक, तिनीहरूसँग परमाणु प्रतिक्रियाहरूबाट पोजिट्रोनहरू थिए।

5. सातौं सोल्वे सम्मेलन, 1933

अगाडिको पङ्क्तिमा विराजमान: इरेन जोलियट-क्युरी (बायाँबाट दोस्रो),

मारिया Skłodowska-Curie (बायाँबाट पाँचौं), Lise Meitner (दायाँबाट दोस्रो)।

कृत्रिम रेडियोधर्मिता

कृत्रिम रेडियोएक्टिभिटी को खोज एक तात्कालिक कार्य थिएन। फेब्रुअरी 1933 मा, अल्फा कणहरूसँग एल्युमिनियम, फ्लोरिन र त्यसपछि सोडियम बमबारी गरेर, जोलियटले न्यूट्रोन र अज्ञात आइसोटोपहरू प्राप्त गरे। जुलाई 1933 मा, तिनीहरूले घोषणा गरे कि, अल्फा कणहरूसँग एल्युमिनियम विकिरण गरेर, तिनीहरूले न्युट्रोन मात्र होइन, तर पोजिट्रोन पनि अवलोकन गरे। इरेन र फ्रेडरिकका अनुसार, यस आणविक प्रतिक्रियामा पोजिट्रोनहरू इलेक्ट्रोन-पोजिट्रोन जोडीहरूको गठनको परिणामको रूपमा गठन हुन सकेन, तर परमाणु न्यूक्लियसबाट आउनुपर्थ्यो।

सेभेन्थ सोल्भे सम्मेलन (५) अक्टोबर २२-२९, १९३३ मा ब्रसेल्समा भयो। यसलाई "द स्ट्रक्चर एण्ड प्रोपर्टीज अफ एटोमिक न्यूक्ली" भनियो। यसमा विश्वमा यस क्षेत्रका सबैभन्दा प्रमुख विशेषज्ञहरू सहित 5 भौतिकशास्त्रीहरूले भाग लिएका थिए। जोलियटले आफ्नो प्रयोगको नतिजा रिपोर्ट गरे, बोरोन र एल्युमिनियमलाई अल्फा किरणहरूद्वारा विकिरण गर्दा पोजिट्रोन वा प्रोटोनसँग न्युट्रोन उत्पादन हुन्छ।। यस सम्मेलनमा लिसा मेइटनर एल्युमिनियम र फ्लोरिनको एउटै प्रयोगमा उस्तै नतिजा नआएको उनले बताइन् । व्याख्यामा, उनले पोजिट्रोनको उत्पत्तिको आणविक प्रकृतिको बारेमा पेरिसका जोडीको राय साझा गरेनन्। यद्यपि, जब उनी बर्लिनमा काममा फर्किइन्, उनले फेरि यी प्रयोगहरू गरे, र नोभेम्बर 18 मा, जोलियट-क्युरीलाई पत्रमा, उनले स्वीकार गरे कि अब, उनको विचारमा, पोजिट्रोनहरू साँच्चै न्यूक्लियसबाट निस्कन्छ।

साथै, यो सम्मेलन फ्रान्सिस पेरिन, तिनीहरूका साथी र पेरिसका असल साथी, पोजिट्रोनको विषयमा बोलेका थिए। प्रयोगहरूबाट यो थाहा थियो कि तिनीहरूले पोजिट्रोनको निरन्तर स्पेक्ट्रम प्राप्त गरे, प्राकृतिक रेडियोएक्टिभ क्षयमा बीटा कणहरूको स्पेक्ट्रम जस्तै। पोजिट्रोन र न्यूट्रोनहरूको ऊर्जाको थप विश्लेषण पेरिन निष्कर्षमा पुगे कि यहाँ दुईवटा उत्सर्जनहरू छुट्याउनुपर्दछ: पहिलो, न्यूट्रोनको उत्सर्जन, एक अस्थिर न्यूक्लियसको गठनसँगै, र त्यसपछि यो न्यूक्लियसबाट पोजिट्रोनहरूको उत्सर्जन।

सम्मेलन पछि जोलियटले करिब दुई महिनाको लागि यी प्रयोगहरू रोके। र त्यसपछि, डिसेम्बर 1933 मा, पेरिनले यस विषयमा आफ्नो विचार प्रकाशित गरे। एकै समयमा, डिसेम्बरमा पनि एनरिको फर्मी बीटा क्षय को सिद्धान्त प्रस्तावित। यसले अनुभवहरूको व्याख्याको लागि सैद्धान्तिक आधारको रूपमा सेवा गर्यो। प्रारम्भिक 1934 मा, फ्रान्सेली राजधानीबाट दम्पतीले आफ्नो प्रयोगहरू पुनः सुरु गरे।

ठ्याक्कै ११ जनवरी, बिहीबार दिउँसो, फ्रेडरिक जोलियटले एल्युमिनियम पन्नी लिए र १० मिनेटसम्म अल्फा कणहरूले बमबारी गरे। पहिलो पटक, उनले पत्ता लगाउनको लागि गेइगर-मुलर काउन्टर प्रयोग गरे, न कि फग चेम्बर, पहिले जस्तै। उसले पन्नीबाट अल्फा कणहरूको स्रोत निकाल्दा, पोजिट्रोनहरूको गणना रोकिएन, काउन्टरहरूले तिनीहरूलाई देखाउन जारी राखे, केवल तिनीहरूको संख्या द्रुत रूपमा घटेको देखेर उनी छक्क परे। उनले हाफ लाइफ ३ मिनेट १५ सेकेन्ड तय गरे । त्यसपछि उसले पन्नीमा झर्ने अल्फा कणहरूको उर्जालाई तिनीहरूको बाटोमा लिड ब्रेक राखेर कम गर्यो। र यसले कम पोजिट्रोनहरू पायो, तर आधा-जीवन परिवर्तन भएन।

त्यसपछि उनले बोरोन र म्याग्नेसियमलाई एउटै प्रयोगको अधीनमा राखे, र क्रमशः 14 मिनेट र 2,5 मिनेटको यी प्रयोगहरूमा आधा-जीवन प्राप्त गरे। त्यसपछि, हाइड्रोजन, लिथियम, कार्बन, बेरिलियम, नाइट्रोजन, अक्सिजन, फ्लोरिन, सोडियम, क्याल्सियम, निकल र चाँदीको साथ त्यस्ता प्रयोगहरू गरियो - तर उनले एल्युमिनियम, बोरोन र म्याग्नेसियमको लागि समान घटना अवलोकन गरेनन्। Geiger-Muller काउन्टरले सकारात्मक र नकारात्मक चार्ज कणहरू बीच भेद गर्दैन, त्यसैले Frédéric Joliot ले पनि प्रमाणित गरे कि यसले वास्तवमा सकारात्मक इलेक्ट्रोनहरूसँग व्यवहार गर्दछ। यस प्रयोगमा प्राविधिक पक्ष पनि महत्त्वपूर्ण थियो, अर्थात्, अल्फा कणहरूको बलियो स्रोतको उपस्थिति र गेइगर-मुलर काउन्टर जस्ता संवेदनशील चार्ज गरिएको कण काउन्टरको प्रयोग।

पहिले जोलियट-क्युरी जोडी द्वारा व्याख्या गरिए अनुसार, निरीक्षण गरिएको आणविक परिवर्तनमा पोजिट्रोन र न्यूट्रोनहरू एकै साथ रिलीज हुन्छन्। अब, फ्रान्सिस पेरिनका सुझावहरू पछ्याउँदै र फर्मीको विचारहरू पढ्दै, दम्पतीले निष्कर्ष निकाले कि पहिलो आणविक प्रतिक्रियाले एक अस्थिर न्यूक्लियस र एक न्यूट्रोन उत्पादन गर्यो, त्यसपछि त्यो अस्थिर न्यूक्लियसको बीटा प्लस क्षय भयो। त्यसैले तिनीहरूले निम्न प्रतिक्रियाहरू लेख्न सक्छन्:

जोलियट्सले देखे कि परिणामस्वरूप रेडियोएक्टिभ आइसोटोपहरू प्रकृतिमा अवस्थित हुनको लागि धेरै छोटो आधा-जीवन थियो। तिनीहरूले जनवरी 15, 1934 मा "रेडियो सक्रियताको नयाँ प्रकार" शीर्षकको लेखमा आफ्नो नतिजा घोषणा गरे। फेब्रुअरीको सुरुमा, तिनीहरूले सङ्कलन गरिएको सानो मात्राबाट पहिलो दुई प्रतिक्रियाहरूबाट फस्फोरस र नाइट्रोजन पहिचान गर्न सफल भए। चाँडै त्यहाँ एक भविष्यवाणी थियो कि परमाणु बमबारी प्रतिक्रिया मा अधिक रेडियोधर्मी आइसोटोप उत्पादन गर्न सकिन्छ, प्रोटोन, deuterons र न्यूट्रोन को सहयोग संग। मार्चमा, एनरिको फर्मीले यस्तो प्रतिक्रियाहरू छिट्टै न्युट्रोन प्रयोग गरेर गरिने दावी गरे। उसले चाँडै नै बाजी जित्यो।

इरेना र फ्रेडरिकलाई "नयाँ रेडियोधर्मी तत्वहरूको संश्लेषण" को लागि 1935 मा रसायनशास्त्रमा नोबेल पुरस्कार प्रदान गरिएको थियो। यस खोजले कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोपको उत्पादनको लागि मार्ग प्रशस्त गर्‍यो, जसले आधारभूत अनुसन्धान, औषधि र उद्योगमा धेरै महत्त्वपूर्ण र बहुमूल्य अनुप्रयोगहरू फेला पारेको छ।

अन्तमा, यो संयुक्त राज्य अमेरिकाका भौतिकशास्त्रीहरू उल्लेख गर्न लायक छ, अर्नेस्ट लरेन्स बर्कलेका सहकर्मीहरू र पासाडेनाका अनुसन्धानकर्ताहरूसँग, जसमध्ये एक पोल थिए जो इन्टर्नशिपमा थिए। आन्द्रेई सुल्तान। एक्सलेरेटरले काम गर्न छाडे पनि काउन्टरहरूले दालको गणना गरेको देखियो। उनीहरूलाई यो गणना मन परेन। यद्यपि, उनीहरूले महसुस गरेनन् कि उनीहरूले एउटा महत्त्वपूर्ण नयाँ घटनासँग काम गरिरहेका थिए र उनीहरूसँग कृत्रिम रेडियोएक्टिभिटीको खोजको अभाव थियो ...