Кстати, за открытие альфа и бета излучения он получил Нобелевскую премию по химии. В своей речи при получении премии он язвительно сказал: «Мне приходилось дело с весьма различными трансмутациями во времени, но быстрейшая из всех, какие я встречал, это мое собственное превращение из физика в химика – оно произошло в одно мгновение». Возможно это произошло из-за того, что само понятие атом принадлежало словарю и физиков и химиков, хотя ни те ни другие еще не умел его расшифровать.
Однако главная его заслуга в открытии строения атома. Вот как это произошло.
Шел 1910 год. То было время непрерывного изучения альфа-лучей. Эксперименты Резерфорда, начатые еще в Канаде вслед за открытием законов радиоактивности, позволили установить природу альфа-лучей. Оказалось, что это дважды ионизированные атомы гелия (голые ядра без электронных оболочек), вылетающие при радиоактивном распаде с колоссальной скоростью – 10000 км/с. поскольку относительная атомная масса альфа частиц равна 4, а заряд +2, они, как тяжелые снаряды проникают в толщу вещества и могут кое-что «рассказать» об устройстве материи.
Резерфорда удивляло, что альфа-частицы, пронизывая мишени (обычно листки металлической фольги), отклонялись на самые разные углы. Очевидно, внутри вещества действуют мощные электрические поля: ведь только они могут искривлять траектории массивных заряженных частиц.
И вот в 1909 году наступил тот зимний день, когда Марсден (молодой сотрудник Резерфорда по исследованиям) остановил на университетской лестнице Резерфорда и совсем буднично произнес: «Вы были правы, профессор: они возвращаются…».
«Они» возвращались редко: в среднем одна альфа-частица из восьми тысяч. Отражение от мишени означало, что альфа-частица встретила на своем пути достойную преграду – массивную и положительно заряженную: только такая может с силой оттолкнуть от себя прилетевшую гостью. Редкость события говорила о крайне малых размерах преграды. И потому, немногие альфа-частицы попадают в сердцевину.
После этого события, Резерфорд, «забыв остановиться», представил в своем воображении планетарный атом: вокруг положительно заряженного ядра, как планеты вокруг Солнца, вращаются отрицательно заряженные электроны.
С осмотрительной точностью сказал тогда Резерфорд, что знает только как выглядит атом, а не как он устроен. По законам классической физики, атом не мог иметь подобного строения: вращаясь вокруг ядра, электроны должны излучать, а значит, терять энергию и неизбежно подать на ядро. В общем, Резерфорд увидел обреченный атом.
Спасение пришло в 1913 году. В Манчестере появился 28-летний датчанин Нильс Бор – тихий теоретик и дерзкий мыслитель. Он принес с собой то недостающее новое – идеи теории квантов. Планетарный атом – детище безумного эксперимента и могучей интуиции – навсегда утвердился на квантовом основании.
Наконец, революция закончилась открытиями Пьер Кюри и Марии Склодовской- Кюри.
Несколько слов о них.
Пьер Кюри (1859-1906). Родился в семье врача. Первоначальное образование получил дома, а в 16 лет стал студентом Сорбонны. После присуждения ему в 1877 году магистерской степени он 22 года преподавал в школе физики и химии. Пьер Кюри внес значительный вклад в различные области физики. Вместе с братом Жаком Пьер Кюри открыл прямой пьезоэлектрический эффект (1980 г.) Также они открыли обратный пьезоэлектрический эффект. Жак и Пьер Кюри сконструировали первый пьезоэлектрический датчик для измерения малых электрических зарядов и слабых токов.
Пьер Кюри разработал теорию образования кристаллов, сформулировал общий принцип их роста, ввел понятие поверхностной энергии кристаллических граней (1884-1885 гг.). Изучая симметрию кристаллов, он выдвинул принцип, названный его именем, который позволяет устанавливать симметрию кристалла, находящегося под внешним воздействием.
П. Кюри исследовал влияние температуры на магнитные свойства тел. В 1895 году он обнаружил, что у диамагнетиков магнитная восприимчивость не зависит от температуры, а у парамагнетиков – обратнопропорциональна ей (закон Кюри).
1895 год ознаменовался открытием температуры, выше которой теряют свои свойства и скачкообразно изменяются другие свойства железа.
Мария Склодовская –Кюри (1867-1934). Она появилась на свет в учительской семье в Варшаве (Королевство Польское в то время входило в Российскую империю). Мария прекрасное успевала в школе, но высшее образование для женщин в России тогда было несбыточной мечтой, и Мария 8 лет работала гувернанткой, отсылая почти все заработанные деньги сестре Брониславе в Париж, где та изучала медицину. В 1891 году сестра получила диплом и вышла замуж. В том же году Мария отправилась к ней Париж и поступила в Сорбонну. В 1893 году она заняла первое место на итоговых экзаменах по физике, а 1894 году – второе место на экзаменах по математике
Знаменательная встреча Пьера Кюри и Марии Склодовской произошла в 1894, а 24 июля 1895 года они вступили в брак.
Сразу после открытия Беккерелем радиоактивности (1896 год) супруги Кюри начали планомерное исследование радиоактивных материалов, проводя эксперименты буквально в сарае. Несколько лет Марии Кюри за работу не платили, и только в 1904 году, когда Пьер Кюри стал профессором физики в Сорбонне, ее взяли на должность ассистентки. В действительности же совместная работа супругов была сотрудничеством равных. Перемыв тонны урановой руды, они сумели выделить из нее новый элемент – полоний ( названный в честь Полонии – латинизированного названия Польши, родины Марии), а из урановой смолки – радий ( от лат. Radio – «испускаю лучи») .
В 1903 году Мария Склодовская-Кюри стала первой женщиной, удостоиной во Франции докторской степени.
После получения Нобелевской премии супругами Кюри, для Пьера в Сорбонне была учреждена кафедра физики и лаборатория (1904 год), позже преобразованная в Радиевый институт. Кюри часто болел. По-видимому, сказывалась работа с радиоактивными материалами. От пожелтевших листков из лабораторный журналов супругов Кюри и поныне исходит сильное радиоактивное излучение, опасное для здоровья .
Пьер Кюри погиб в результате несчастного случая: 19 апреля 1906 года он переходил улицу, поскользнулся и попал под проезжавший мимо экипаж.
На руках Марии Кюри остались две дочери: Ирен и Ева.
Кафедра физики в Сорбонне учрежденная для Пьера, перешла к Марии. В 1910 году мадам Кюри опубликовала фундаментальную книгу о радиоактивности, а через четыре года возглавила Лабораторию радиоактивности в только что открытом Радиевом Институте (Париж). Во время Первой мировой войны на частные пожертвования Мария и Ирен оборудовала передвижные госпиталя рентгеновскими установками и возглавила радиологическую службу Общества Красного Креста.
После окончания войны Мария выступала в разных странах с лекциями о проблемах науки. Благодаря ее усилиям в Радиевом институте удалось собрать большой запас радиоактивных материалов для исследовательских целей (до создания первых ускорителей). Именно эти материалы в немалой степени способствовали открытию Ирен и Фредериком Жолио-Кюри искусственной радиоактивности.
В честь супругов Кюри названы: внесистемная единица измерения активности изотопов – кюри (Ки) и химический элемент с атомным номером 96 – Cm (кюрий), а в честь родины Марии – Полоний 84-ый элемент.
В вышеописанных биографиях обозначены основные открытия Пьера и Марии Кюри. Но главные из них это открытие радия и полония, Написание Марией книги по радиоактивности.
На этом, конечно, не закончилась революция, начавшаяся на рубеже веков, но это были ее основные поворотные моменты. О ценности и значимости этих событий говорит уже то, что все ученые, так или иначе внесшие вклад в дело большой физики, были удостоены Нобелевской премии.
А результаты этой революции мы пожинаем до сих пор.
Однако в нашем рассказе мы упустили не менее важные открытия в физике тех лет – открытие Эйнштейном относительности (Специальная теория относительности (1905 год) и Общая теория относительности (1916 год)). Это уже открытие совсем другой области физики.
И еще одно, последнее. Эта революция обязана своим появлением математике, ведь без сформировавшегося математического аппарата не было бы всех этих открытий, которые требовали сложнейших расчетов. Следовательно, развитие физики спровоцировало и развитие математики, но это уже совсем другая история.
Список использованной литературы:
1. Физика, Энциклопедия для детей, М., Аванта+, 2000 год.
2. История физики, П.С. Кудрявцев, М., Просвещение, 1956 год.