Глоссарий. Дріс таырыбы Физика тарихы курсына кіріспе
 Скачать 1.58 Mb.
|
|
2.Фермидің тәжірибелері Жасанды радиоактивтіліктің ашылуы кең пікір тудырды Қысқа уақыт ішінде бірқатар жаңа радиоактивті изотоптар алынды. Алайда Э.Ферми мен әріптестерінің зерттеулері ерекше маңызды болды. Ол мүлдем басқа жолды таңдады, ол элементтері нейтрондармен сәулелендіре бастады. Ол нейтрондық шабуылдау ендірілген жүргізілген радиактивтілікті тудырады ма екендігіни анықтамақ болды. Фермидің тәжірибелерінде а-бөлшектер аз бөлінген нейтрондарды алу үшін пайдаланылды. 1934 жылдың 25 наурызына белгіленген бірінші хабарламасында Ферми алюминий мен фторды шабуылдап электрондар шығаратын натрий мен азот изотоптарын алды. Нейтрондық шабуылдау әдісі өте сәтті болды. Ферри осы әдіс арқылы зерттелген 68 элементтердің 47-н активтеді. Резерфорд Ферридің тәжірибесін үлкен қызығушылықпен бақылады. 134 жылы 23 сәуірде Ферриге былай деп жазды: «Сіздің нәтижелеріңіз өте қызықты, және ары қарай осы түрлендірулердің шынайы механизмдері туралы көптеген мәліметтер алатындығымызға күмәнім жоқ». Жаз айларында Ферми, Э.Серге, Э.Амальди Кембриджге Резерфордқа барды және оған «Нейтрондық шабуылдау арқылы келтірілген жасанды радиоактивтілік» деген шолу мақаласын алып барды. Мақалада Рим университетінің физикалық зертханасында жүргізілген тәжірибелер туралы толық есепті қамтыды. Резерфорд Лондон Корольдік одағының президенті ретінде, мақаланы одақ «Еңбектерінде» жариялауға берді. 1934 жылы 22 қазанда Ферми Фундаментальды жаңалық ашты. Нейтрондар көзі мен активтелетін күміс цилиндрдің арасына парафинді сана қойып, Ферми сына нейтронның белсенділігін төмендетпей, керісінше біршама арттыратындығын көрді. Ферми бұл құбылыс парафинде сутегінің болуына байланысты болған шығар деген тұжырым жасады. Бірінші парафинмен, сосын сумен тәжірибе жасай отырып, Ферми нейтрон активтілігін жүз есе ұлғайғандығына көз жеткізген. «Құрамында су бар заттардың нейтрондармен келтірілген белсенділікке ықпалы» деген әріптестерімен бірлесе жазылған мақаласында Ферми бұл құбылыстарды былай түсіндірген: «Стутегі ядродарымен қайтдан соқтығысқан кезде кеде нейтрондар энергиясын тез жоғалтады, бірнеше бірлескен соққылардан кейін нейтрондар ең соңында жылулық қозғалысқа сай келетін энергияға жетіп, дуффизиялаушы газдың молекулалары сияқты қозғалатындыған күтуге болады». Фермидің тәжірибелерінде баяу нейтрондардың көп тиімділігін анықтады. Фермидің - бөлінуінің теориясы Фермидің - бөлінуінің теориясы 1934 жылы Э.Ферми өзінің таңдаған жолымен жүріп,керемет жетістіктерге жетті.Сонымен қатар тәжірибелік нәтижелермен қатар,теориялық жағынан да нәтижелер көрсетті.1933 жылдың өзінде “Ricerca Scientifica” итальяндық журналдың желтоқсан айындағы басылымында Фермидің - бөліну теориясы туралы алдын ала ойлары басылып шыққан болатын. 1934 жылдың басында “Zeitshrift fur Physik”-те оның-сәуленің теориясы атты классикалық еңбегі жарық көрді.Ферми өзінің теориясында ядроның нейтрино және протондық-нейтрон моделіне өмір берген болатын. Ферми I дәрежелі зерттеуші және терең теоретикті өз бойында үйлестіре білді. Бруно Понтекорва “ атақты италяндық физик Энрико Ферми, ғалымдар арасында өз орны бар және де біздің кезімізде ғылыми зерттеулерде қалыпқа айналған тар мамандар арасында Ферми ерекше әмбебап физик болды. ХХ ғасыр теориялық физиканы,тәжірибелік физиканы, астрономияны, технологиялық физиканы дамытуда Фермидің келіп үлес қосуы-ғажайып жағдай”-деді. Энрико Ферми 1901 жылы 29 қыркүйекте Римде, қызметшілер отбасында дүниеге келген. Нақты ғылымға деген дарыны Фермиден ерте байқалды. 1918-1922 жылдары Пизадағы қарапайым мектепте оқыды. Одан кейін Рим университетінің физикалық институтына Корбина доцентінің жіберуімен сол университетте химиктерге математикадан мұғалім болды. 1923 жылы Германияға Макс Борнға іс-сапармен барады. Фермидің өзіне деген сенімінің күшейуіне 1924 жылы Лейденде қыркүйек – желтоқсан айларында болған кезінде Эренфест рухани қолдау арқылы артты. Римге соң 1925-1926 жылы жылдары Флорорент университетінде жұмыс істеді. Осы жерде ол алгаш «еркін доцент» ғылым дәрежесін алып кванттық статистика жұмысын бастады. 1926 жылы желтоқсанда Рим университтетінің теориялық физика кафедрасының профессоры қызыметіне тағайындалды. Осы жерде жас физиктер ұйымын құрды, құрамында: Разетти, Амалди, Сегри, Пантекорю және т.б болды. Римде ол 1938 жылға дейін жұмыс жасады. Әйелі еврей ұлтынан болғаннан кейін фашистік жүйе қауіп төндіріп тұрады. Сондықтан Нобель Стокгольмға отбасымен барып, қайтадан кері қайтпай Нью-Йоркке көшіп кетті, сонда Колумбия университетінің профессоры болды. Ферми ол кезде атом энергиясын алуда көп жұмыс жасады. Оның басқаруымен 1942 жылы 2 желтоқсанда Чикагода бірінші радиолық реактор іске қосылды. Ферми атом бомбасын сынауда көп үлес қосты. Ол Херосимадағы бомбалауды «әдемі физика» деп атай отырып, Жапонияға атомдық бомбасының қолдайтын ғалымдардың арасында болды. Соғыстан кейін Шикаго университетінің профессоры болып, жаңадан құрылған ядролық мәселелер институтының құрамында болды. Ферми 1954 жылы 29 қарашада қайтыс болды. №28 дәріс Дәріс тақырыбы: Ядролық изомерияның ашылуы Дәріс жоспары 1. Ядролық изомерияның ашылуы. 2. Уранды бөлу. 3. Ядроларды бөлу реакциясын іске асыру Уранның бөлінуі. Уранның ыдырауының тарихына тоқтала кетейік. Бұл жаңалық бірқатар ізденулер мен қателердің түйіні болып табылады. Фермидің трансурандық мақаласынан кейін неміс химигі Ида Ноддак химиялық журналда, ядролар нейтрондардың әсерінен, бомбылаушы элементтермен көршілес келмейтін изотоптарға ыдырайтынын айқындайтын мақаласын шығарды. Алайда Ферми, Ган және басқа да физиктер Ноддактың тұжырымдамасын қате деп таныды. Ферми және оның қызметкерлері, жасанды радиобелсенділік бойынша алған нәтижелерді сараптай келе Н. Бор, нейтронды қармаумен айқындалатын ядролық үрдісті, бір – бірінен тәуелсіз екі деңгейге бөлу керек деген тұжырымға келді. Бірінші деңгей, нейтронның ядромен қармалануын «мықты тұрақтылығымен сипатталатын, құрамдас жүйенің түзілуіне» әкеліп соғудан тұрады. Бұл «компаунд - ядро» қоздырулы күйінде тұрады, дегенмен энергия ядроның бүкіл бөлшектерінің арасында бөлінеді. Кейіннен, бұл энергия гамма – сәулелену күйінде бөліне алады, не болмаса «ядроның беттік қабатындағы бір бөлшекте (ол бөлшек ядродан бөлініп кете алатындай) қайта шоғырлана алады». Бордың теориясындағы ең маңызды болып табылатыны, ол ядроны күрделі жүйе ретінде қарастыруы. Нейтрон ядроның белгілі – бір бөлшегімен энергия алмаспайды, ол ядроны құрайтын бөлшектердің барлығына энергияны береді. Бордың теориясы жайлы КСРО ғылым академиясының физика – математикалық бөлімінің сессиясында, 1936 жылдың наурызында И. Е. Тамм атомдық ядроның мәселелері жайындағы баяндамасында мәлімет берген болатын. Я. И. Френкель баяндама бойышна сөз сөйлей келе, «күрделі ядро кейбір деңгейінде өзара тығыз байланысты көптеген бөлшектерден тұратын сұйық немесе қатты дегене ұқсайды» деп пайымдаған. Нейтрон өзінің энергиясын бөлшектердің жиынтығы болып табылатын ядроға береді. Бұл энергияны жылулық энергия ретінде қарастыруға болады. Олай болса осы жүйенің күйі, айтылған энергиямен бөлшектердің санына сәйкес белгілі бір температурамен сипатталатын болады. Қыздырылған ядроның буланыуына белгілі бір мүмкіндігі бар, ол булану бізге ядродан ұшып шыққан нейтрон не протон немесе α-бөлшек ретінде көрінеді. Алайда, Бор да, Френкель де ядроны сұйық тамшы ретінде айқындайтын идеяны жалғастырған емес, олар ядроны «қатты дене» қалпында қарастыруын жалғастыра берді. Тәжірбиешілер де, теоретиктер де ядроның бөліну құбылысына өте жақын келді, бірақ ядролық реакциялардың барлық үрдістерімен көздері алданған олар, мәселенің толық қандылығын байқай алған емес. Фермимен алынған нәтижелердің әсерінен пайда болған қиын жағдайдын шешімі 1938 жылы алынды. Жағдайдың күрделілігі изотоптардың молшылығымен пайымдалған. Уранды нейтрондармен бомбылаудың нәтижесінде алынатын өнімдердің тізімін реттеу оңай шаруа болған емес. Ганмен және Штрассманмен байқалған жалған радий, шынымен де радийдің барлық қасиеттеріне ие болған. Жаңа элементті анықтау бойынша қойылған көптеген тәжірбиелердің нәтижесінде 1938 жылдың 20 желтоқсанында, олар бомбылаудың өнімдерінің ішінде барийдің бар екеніне толық көз жеткізді. Ганмен Штрассманның «уранды нейтрондармен сәулелендіру кезінде жер-сілтілік металлдардың пайда болатының дәлелдемесі және олардың қасиеттері жайлы» мақаласы 1939 жылдың қаңтарында шыққан болатын. Бірақ мақаланың шығуына дейін Ган өзінің нәтижелерін пайымдайтын хатын Л. Метнерге жіберген болатын. Сол кезде Мейтнерге рождестволық демалыстарға бола, Бордың қарамағында жұмыс істейтін Отто Фриш атты бауыры келген болатын. Мейтнер Фришке Ганның хатын көрсетіп, оның хаттың мазмұнына деген скептикалық көз – қарасына, мәселенің маңыздылығын пайымдап, ураннан барийдің алынғанын түсіндіріп бері керек деді. Шаңғымен серуендей жүріп, олар тапсырманы шешкен болатын: ядро бөлшектерге (осколкілерге) бөлініп, электростатикалық тебінудің әсерінен 200 МэВ шамасындағы энергияға ие болады, бұл өз алдында массаның дефектісімен байланысты энергияны құрайтын болады. Коппенгаганге оралып Фриш осы жаңалықтың интерпритациясы жайлы, Америкаға кетіп бара жатқан Борға баяндап береді. Алайда Фриштің әнгімесінің басталысымен Бор бірден «Біз қандай мақұлық болғанбыз! Біз оны бұрын байқау керектінбіз». Фриш, «бөліну бөлшектерінің ионизациялануымен пайда болатын үлкен импульстарды еш қиындықсыз байқауға болатын» иондалған камерамен сәйкесінше тәжірбие жүргізді. 16 қаңтар күні Фриш пен Мейтнер мақалаларын шағарды, онда алғаш рет «бөліну» термині қолданылған, бұл терминді Фришке Американдық биолог Арнольд табуға көмектескентін. 1939 жылы 26 қаңтарда Вашингтонда болған теоретикалық физика бойынша конференцияда Бор уранның ыдырауы туралы жаңалықты айтқан болатын. Сол күні, физиктер баяндаманың аяқталғанын күтпей, айтылған жаңалықты өздерінің зертханаларында тексеру үшін, конференциядан кете бастады. Бөліну туралы зерттеулерді Ф. Жолио да жүргізген болатын. 1939 жылдың 30 қаңтарында ол нейтрондардың әсерінен уранның және торийдің ядроларының ыдырауының тәжербиелік дәлелдері туралы Париждік ғылым академиясына хабарлаған болатын. 1939 жылдың 20 ақпанында Вильсон камерасының әдісімен, бөлінудің фотографиясын алып, уранның ядроларының бөлінуін айқын көрсеткен болатын. Сол жылдың 8 наурызында Хальбонмен және коварскиймен біріге отырып «Nature» уранның ядорлық жарылысы кезінде нейтрондардың бөлінуі туралы хоборлаған мақаласын басып шығарған болатын. 1940 жылдың 28 шілдесінде Н. Бор және Дж. Уиллер «Ядролардың бөліну механизмі» атты мақалаларын басып шығарған, ол мақалада «бөліну механизмінің түсініктемесі, сұйық тамшы моделінің негізінде жасалған болатын». Олар баяу нейтрондардың әсерінен уран-235 изотоптарының бөлінуі жүретінін көрсеткен болатын. Ядролық бөлінудіңтізбекті реакциясы Игорь Васильевич Курчатов 1903 жылы 12 қаңтарда Сим ауылында,Оңтүстік Оралда,орманшының көмекшісі Курчатовтың отбасында дүниеге келді.Игорь гимназияға оқуға түскен кезде,оның отбасы Сібірге көшіп келеді.Курчатовтың үлкен қызының ауруының кесірінен Симферопольға көшеді.1920жылы көктемде Курчатов гимназияны бітірген соң,Таврическ университетіне оқуға түседі.1920 жылы Крымде Совет үкіметі орнады.Оқу қиын болды.Аштық және қырғын білдірді.Курчатов ешқандай жұмысқа құлшынбады,өзінің өмір сүруіне.Ол қаражұмысшы,балалар үйінің тәрбиешісі,көлік тұрақ жайының диспечері,кинотеатрдың күзетші болды.1923 жылы Курчатов университеттіерте аяқтап,білімін жалғастыру үшін Петрогод қаласына,политехникалық институтқа түси үшін шешім қабылданды.Мұнда ол кеме құрастырушы факультетінің 3 курсы болып түсті.Материалдық питерский студенттерінің жағдайы қиын болды.Осында оның болашақ білім жолы басталды.1924жылы радиоактивті қар мақаласы басылып шықты.1924жылы политехникалық институтта оқуы тоқталып,аға физик обсерватории Н.Н.Калитина мен Курчатов Феодосиға Гидрометеорологиялық орталыққа экспедицияға барды.Курчатов күнделікті өзінің жұмысынан басқада зерттеу жұмыстарын атқарды.Ол өзінің зерттеушілерін статья қырылып жариялады.1924жылы күзде Баку қаласына келді.Оны асисент қызметіне оқытушысы Таврическ университетіне шақырады. Солжерде Курчатовтың университеттегі жолдасыК.Д.Сидельников жұмыс істеді.Әпкесі Мария Дмитриевна кейін Игорь Васильеевичтің әйелі болды.Бакуде Курчатов қатты дененің электролизін жұмысын жариялады.Ол өзінің физикалық атағын сезініп,және өзін үлкен физикада сынамақ болып шешім қабылдады.Физиканың сол уақытта орталығы сол жылдары Ленинград физика техникалық институт болған.Оны Иоффе құрған.Сол жерге Бакудің К.Д.Сидельников жәнеКурчатовта барды.1925жылы 1-қыркүйекте Физика техникалық институтына жұмысқа қабылдады.Ленинградта алғашқы бірінші болып,Бакинскии физиктерінің Ленинградта Курчатовтың және Сидельниковтың металдық фольгадан электрондардың жай өтуі атты статьясы жарияланды.Курчатов кристалдан токтың өтуінің жаңа әдісін ойлап тапты.Өткізу мақсатында Курчатов және Кобеко ерітінді тұзын қолданды.Осылайша Курчатовтың жаңа диэлектрик сыныбы ашылып,ол сигнетоэлектрикам деп аталды.Өзінің электрлі қабілетімен сигнетоэлектрик ферромагнетиктің толық анологы болды.Көпжылдық зерттеуінің нәтижесінде сигнетоэлектрик құбылысы аяқталып,1933жылы жарияланды.Курчатов техникалық физикалық зерттеуге үлкен маңызды жаңалық ашты ғылымға.Оның ағасы Борис Васильевич Курчатов және үлкен білімділер бірге жұмыс істеді.Ол өмірінің соңына дейін,осы ауданда жұмыс істей алар еді.Бірақ 1932жылы бірінші орынға ядролық физика қойылды.Физика техникалық институтта 1932жылы қарашада ядролық семинар болды. , Оны А.И.Алиханов,Д.Д.Иваненко,И.В.Курчатов,Д.В.Скобельцын басқарды.Сол уақытта Курчатовтың қызығушылығы ядролық физикаға аудан 1933ж 24-30 қыркүйекте Ленинградта Оргкомитет бірінші Совет одағының атомдық ядролық конференцияның басқарушысы және семинардың белсенді қатысушысы болды. 1932жылы КСРО да ядролық физика күнің белгіледі.Шындық,революцияға дейін Ресейде радиоактивтілік геофизика және геохимиялық жұмыс басталды.Әсіресе В.И.Вернодсконың зерттеуі маңызды болып табылды.Курчатовтың келуіне байланысты ядорлық физика тамыды.Көпвольтты үдеу бірліктері дами бастады.Осындай үдеу Харковь қаласында Украйындық физика техникалық институттарда салынды.Курчатов Ленинградтағы физика техникалық институтта үдеу құрылуына жетекшілік етті.Курчатов ЛФТИ және УФТИ де ғана емес,сонымен қатар педагогикалық және Ленинградтағы педагогикалық ядролық физика ғылым саласында жұмыс істеді. 1935жылы ядролық физиканың фундаменті қаланып,ашылды.Осылайша 2 изомерлі ядролық бром ашылды.Ашылған ядролық изомер шетелдік зерттеушілердің қызығушылығын тудырды.Жас советтік ядролық физика білімнің буынының өсуіне алып келді.1935ж Курчатовтың атомдық ядроның қимыл іс әрекетін көрсетті. Атомдық ядро туралы бүкіл одақтық конференцияда 20-26 қыркүйекте аралығында Мәскеуде өтті.4 жыл аралығында болған бірінші конференциядан бері көптеген ғылыми жұмыстар жүргізілді.Конференцияға атақты француз космостық сәулелерді зерттеуші Оже,В.Паули,Вилям,Пайтерлс қатысты.Бұл конференцияда Курчатов өзінің юаяу нейтрондардың жұтылуы туралы эксперименттін және өзінің әріптестерімен бірге ашқан нейтрондардың резонанстық жұтылуы туралы айтты.2 ші конференциядан соң атомдық ядро туралы Кеңес өтті.Кеңестің ұйымдастырушысы және белсенді қатысушысы Курчатов болды.Кеңестің басты мәселесі ядроның бөлінуі туралы болатын 1939ж Кеңеске Курчатовтың әріптестері ядроның бөлінуі туралы тақырыпта докладтарын қорғады.А.И.Лейпунский доклады уранның бөлінуі туралы тақырыпта жазылды.Ол өзінің доклодында септік реакцияның бөлу мүмкіндігін ерекше атап өтті.1940ж 20-26 қарашада Мәскеуде өткен атомдық ядроның физикасы туралы кеңесте Курчатовтың шәкірті Г.Н.Флеров уран ядросының өз бетінше бөлінуі туралы доклад жасады.Бұл мәселе Курчатовтың кеңесімен жүргізілді.Ол септік реакцияның болу жолдарын түсіндірді.Курчатовтың тағы бір жұмысы жаңа қуатты сиклотронды жасап шығару болатын. 1942ж 1-ші қаңтарда жаңа сиклотрон іске қосылуға тиіс болды.Бірақ Курчатовтың жоспарына соғыс кедергі келтірді.Сол кездегі белгілі ғалымдар Курчатов,Флеров,Петржак пен Панасюск армияға шақырылды.Курчатовтың ендігі жұмысы әскери теңіз флотының кемелерінің минадан қорғану жолдары болатын.Ол соғыс жағдайында Қара теңіздегі флотта жұмыс жасады.1941ж қарашада Курчатовты Кавказ жағалауына жіберді,ол желтоқсан айында Казань қаласына жіберілді,онда физика техникалық институт жұмыс жасайтын жәнеде институттың жұмысы соғыс мәселерімен тығыз байланысты болатын.1942ж күзінде Курчатовты Мәскеуге шақыртты.Мәскеуге шақыртудың себебі атомдық энергия туралы жұмысты тапсыру болатын.Ол сол кездегі ең жауапты жұмыс еді.Курчатов терең ойымен Казань қаласына қайта оралды.1943ж қаңтар айында оны қайта Мәскеуге шақырды.Курчатов Мурманск қаласына Комитеттің шешімен командир болып жіберілді.Солтүстік флотта атқарған соңғы жұмысы осы еді. 1943ж 5 наурызда Курчатов Мәскеуге қайта келді.Мәскеуде атомдық мәселені шешуде үлкен белсеніспен кірісті.Бұл мәселеде шешілмеген мәселе өте көп еді.Яғни қарамағында істейтін мамандар жинау,өнеркәсіппен байланыс орнату және т.б.Курчатовтың таңқаларлық ұйымдастыру талантының арқасында бұл мәселелердің шешілуіне жол ашты.1946ж 26-шы желтоқсанда алғаш рет европамен Азия континентінде уран ядросының бөлінуі өткен септік реакция атомдық энергия институтында жүзеге асты.Ал 1949ж тамыз айында Курчатовтың басшылығымен атомдық бомбаны тәжірибе жүзінде алғаш рет қолданды.1953ж тамызда сутегі бомбасының толығымен жасалғандығы туралы мәліметті ТАСС КЕңес одағына баяндады.1953ж 12 тамызда сутегі бомбасы алғаш рет қолданды.Атомдық бомбаны жасаған соң Курчатов Отанына оны бейбіт мақсатта қолдану үшін жұмыс жасады.Оның басшылығымен Обнинск қаласында бірінші атомдық электростанция құру туралы жоспар жүзеге асырылды. Ол 1954ж 27шілдеде іске қосылды.1955ж мамыр айында Мәскеуде Кеңес одағының ғылыми академиясының сессиясы өтті.Онда ядролық физика саласында жүргізілген жұмыстар жайлы айтылды.Осы жылдың тамыз айында Женева қаласында Бірінші Бүкіл халықтық конференция өтті.Онда атом энергиясын тек бейбіт мақсатта қолдану жайында шешім қабылданды.Кеңес одағы ғылыми академиясының мүшесі Д.И.Блохинуев өзінің атомдық электростанциясының жұмыс істеу принципі туралы докладың ең алғашқы болып қорғады.Бұл мәселе Курчатовты да толғандырды.Ол Англяға қайта келген соң 1956ж 10-мамырда Правда газетінде атом энергиясының маңызы туралы жазды.Яғни халыққа энергия жетіспеушілігінің бірден бір шешімі,ол термоядролық тез болып табылады деді.Бұл мәселені шешуде Курчатов өзінің өмірген арнады.Сондықтан Игорь Васильевичтің денсаулығына сызат түсті.1957ж қараша айында Курчатов инсультқа ұшырады.Бірақ денсаулығына қарамастан ғылымен айналысуын тоқтатпады. 1960ж Харковь қаласында А.И.Лейпунск,К.Д,Сидельников,А.К.Вальтера атты достарымен кездесті.Оның соңғы туындысы 1960ж 7-ақпанда жарық көрді және ол сол жылы өмірден өтті. «Мен Кеңес Одағының жоғарғы Кеңесінде жұмыс істегеніме және де Ресей елінде туылғаныма,өмір бойы атом туралы ғылыммен айналысқаныма бақыттымын» деді-Курчатов. |