|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
reakcja rozszczepienia. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe W 1938 roku I. Joliot-Curie i P. Savich zauważyli, że w uranie aktywowanym metodą Fermi, istnieje pierwiastek podobny do lantanu. Eksperymenty te powtórzyli w tym samym roku O. Hahn i F. Strassman, którzy potwierdzili wyniki swoich francuskich kolegów i ustalili, że nowym pierwiastkiem, który zauważyli, był właśnie lantan. Wraz z Hahnem i Strassmannem w Instytucie Cesarza Wilhelma w Berlinie pracowała Lisa Meitner, absolwentka Uniwersytetu Wiedeńskiego, utalentowana teoretyczka i specjalistka w dziedzinie fizyki atomowej. Ale będąc Żydówką niemieckiego pochodzenia, została zmuszona do ucieczki do Danii w Kopenhadze do Nielsa Bohra i Otto Frischa, innego niemieckiego fizyka. A potem wydarzenia są szczegółowo opisane w książce „Świat atomu”: „W spokojnej twórczej atmosferze Instytutu Fizyki Teoretycznej szybko zapomniała o niepokojach i lękach z minionych dni. Teraz problem atomu jądro ponownie stało się dla niej najważniejsze. Dwa dni przed wyjazdem Lise Meitner otrzymała list od Otto Hahna, w którym pisał o badaniach nad radioaktywnym barem. Po przeczytaniu listu odruchowo zacisnęła pięści. Chciała go zmiażdżyć i wyrzucić. W środku wszystko się zagotowało: „Bzdury! Co za bzdury!” Kiedy pierwsze podniecenie minęło, pomyślała: „Jeżeli Hahn twierdzi, że uran zamienia się w bar, to może rzeczywiście tak jest. Nie można się mylić. Prawdopodobnie Irene Curie miała rację…” Meitner mógł wątpić w pracę innych, ale wyniki Ghana – NIE. Oznacza to, że neutrony powodują jakiś nowy rodzaj transformacji jądra uranu. Wzięła ołówek i szybko zaczęła pisać. Symbole matematyczne, którymi wypełniła arkusz, byłyby dla zwykłego człowieka niezrozumiałe. Jądro atomu uranu rozpadło się na około dwie części. W liście Gan użył słowa „podział”. Teraz to nie jest takie ważne, ważny jest sam fakt. Czy można zrozumieć możliwość takiego rozszczepienia na podstawie znanych praw fizyki? Już pierwsze obliczenia, które wykonała, dały pozytywną odpowiedź. Meitner czuła się niepewnie – co jeśli się myli?” Lisa prosi o sprawdzenie obliczeń Otto Frischa. Przejrzał zmiętą kartkę, wyjął ołówek, przykucnął i zaczął szybko robić obliczenia. - Ale to cudowne i niesamowite. Masz rację! Frisch wsunął prześcieradło do kieszeni. - Wracamy. Musimy wszystko natychmiast sprawdzić. Więc ich wakacje skończyły się, zanim jeszcze się zaczęły. Uroczystości zapowiadały się niezwykle wesoło, ale teraz nie byli zainteresowani. Zamknęli się w pokoju, w którym rozpoczęło się jedno z najwybitniejszych studiów teoretycznych. Czekały ich ogromne trudy. Niekończące się obliczenia, złożone i czasochłonne wnioski, weryfikacja uzyskanych wyników, porównanie z wyprowadzonymi wzorami i wzorami... Nie zauważyli, jak minęło siedem dni i jak nadszedł rok 1939. Nowy rok przyniósł nową teorię. Meitner i Frisch jako pierwsi podali teoretyczne wyjaśnienie wyników uzyskanych przez Hahna i Strassmanna. Jeśli ich wnioski się potwierdzą i wszystko okaże się poprawne, ludzkość podąży nową ścieżką, będzie miała nowe źródło energii. Byli w pełni świadomi, że dokonali epokowego odkrycia, więc pospieszyli z przygotowaniem artykułów. Artykuł Lise Meitner i Otto Frischa zatytułowany „Rozszczepienie uranu przez neutrony: nowy typ reakcji jądrowej” trafił do druku 16 stycznia 1939 r. I ukazał się w Prirodzie miesiąc później. Wkrótce ukazał się tu kolejny ich artykuł – „Produkty rozszczepienia jądra uranu”, a następnie praca Frischa na temat wyników eksperymentów przeprowadzonych w Danii. W rzeczywistości zjawisko to zostało wyjaśnione niemal jednocześnie pod koniec 1938 i na początku 1939 roku przez kilku fizyków. W niecały miesiąc w czterech laboratoriach na całym świecie – w Kopenhadze, Nowym Jorku, Waszyngtonie i Paryżu. Wspomniano już Hahna i Strassmanna, Meitnera i Frischa. W lochach Uniwersytetu Columbia John Dunning i dwaj asystenci również przeprowadzają rozszczepienie jądra uranu. Oprócz nich w laboratorium Collège de France w Paryżu para Irene i Frédéric Joliot-Curie wraz ze swoimi współpracownikami Pavle Savichem, Hansem Halbanem i Lwem Kovarskim doszli do tego samego odkrycia. Zgodnie z tym wyjaśnieniem, bombardowany przez neutrony atom uranu doświadcza nowego typu rozszczepienia, w którym uderzony przez neutron atom dzieli się na dwie mniej więcej równe części. Zjawisku temu nadano wkrótce nazwę rozszczepienie. Joliot-Curie natychmiast zdała sobie sprawę z ogromnego znaczenia tego nowego typu rozpadu atomowego. W jądrach lekkich pierwiastków liczba protonów i neutronów jest w przybliżeniu taka sama, a wraz ze wzrostem liczby atomowej wzrasta względna liczba neutronów. Jeśli w jądrze uranu stosunek liczby neutronów do liczby protonów wynosi 1,59, to dla pierwiastków środka układu okresowego waha się od 1,2 do 1,4. Oznacza to, że jeśli atom uranu rozpada się na dwie części, całkowita liczba neutronów we fragmentach rozszczepienia musi, aby osiągnąć stabilność samych fragmentów rozszczepienia, być mniejsza niż liczba neutronów zawartych w pierwotnym jądrze. Rozszczepienie atomu uranu uwalnia neutrony, które z kolei mogą powodować rozszczepienie innych atomów. W ten sposób istnieje możliwość zajścia reakcji łańcuchowej podobnej do chemicznych reakcji łańcuchowych w wybuchu. F. Perrin w tym samym 1939 roku dokonał i opublikował pierwsze obliczenia „masy krytycznej” potrzebnej do rozpoczęcia reakcji łańcuchowej. To prawda, to była tylko wstępna ocena. Dziś wiadomo, że żadna ilość zwykłego uranu nie może wywołać reakcji łańcuchowej. Neutrony powstałe w wyniku rozszczepienia atomów uranu-235 są absorbowane przez tak zwane „wychwytywanie rezonansu” przez atomy uranu-238, tworząc uran-239. Ten ostatni w wyniku dwóch kolejnych rozpadów przechodzi w neptun i pluton. Tylko dla takich substancji rozszczepialnych, jak uran-235 i pluton, istnieje masa krytyczna. Obliczenie utraty masy podczas rozszczepienia atomu uranu pozwoliło ponadto przewidzieć, że procesowi rozszczepienia musi towarzyszyć wyzwolenie ogromnej energii 165 MeV. Idee Joliot-Curie zostały wkrótce potwierdzone eksperymentalnie. Udowodniono, że jądro uranu wychwytuje powolne neutrony, a następnie następuje rozszczepienie. Niels Bohr po teoretycznych rozważaniach doszedł do wniosku, że to nie zwykły uran o masie 238 ulega rozszczepieniu, ale jego izotop o masie 235. W 1940 r. A.O. Nier potwierdził eksperymentalnie przewidywania Bohra, stwierdzając również, że innym łatwo rozszczepialnym atomem jest atom plutonu. Pomysł wykorzystania energii atomowej do celów wojskowych został wysunięty przez grupę zagranicznych naukowców, którzy uciekli przed faszyzmem do Stanów Zjednoczonych, z których wymieniani są L. Szilard, E. Wigner, E. Teller, W. R. Weisskopf, E. Fermi w raporcie. Grupie tej udało się zainteresować prezydenta Stanów Zjednoczonych Roosevelta. Ci naukowcy wykorzystali Einsteinktóry napisał list do prezydenta. W rezultacie Roosevelt zdecydował się zapewnić państwowe wsparcie dla tych badań i zostały one natychmiast sklasyfikowane. „Wysiłki zmierzające do wytworzenia energii atomowej w dużych ilościach miały dwa różne cele: kontrolowane powolne uwalnianie energii na potrzeby przemysłu i stworzenie super-wysokiego materiału wybuchowego” – pisze Gliozzi.„Drugi cel był całkowicie pilny w tym tragicznym okresie świata Jednak bardzo szybko naukowcy zdali sobie sprawę, że najszybszą drogą do osiągnięcia drugiego celu jest osiągnięcie pierwszego. Bomba atomowa wymagała ogromnych ilości uranu-235, który jest bardzo trudny do oddzielenia. Powolne wytwarzanie energii nie wymaga wcześniejszej separacji, potrzebne są tylko duże ilości uranu, a jako produkt uboczny powstaje pluton. „Stos atomowy”, tak nazwany, być może ze względu na prostotę jego konstrukcji. Ta nazwa ma obecnie znaczenie tylko historyczne, ponieważ została zastąpiona bardziej odpowiednią nazwą „nuklearny słup". Pierwotnym celem stosu atomowego nie było pozyskiwanie energii, ale wytwarzanie plutonu w ilościach potrzebnych do wytworzenia bomby atomowej. Ważnym problemem było zmniejszenie liczby neutronów wychwytywanych przez uran-238 w wyniku rezonansu; wypadają z reakcji łańcuchowej, chociaż są przydatne jako wzbogacacze, czyli w produkcji uranu-239, który następnie zamienia się w neptun i pluton. Dlatego konieczne było jak najszybsze usunięcie neutronów prędkich z masy uranu, odebranie ich energii kinetycznej i ponowne skierowanie ich do uranu w postaci neutronów termicznych, aby spowodować rozszczepienie uranu-235. Tę funkcję moderatorów mogłyby pełnić atomy tych lekkich pierwiastków w zderzeniu, z którymi neutrony tracą znaczną część swojej energii, nie powodując jednocześnie zmian w tych atomach. Do tej pory znaleziono tylko dwie substancje odpowiednie do tych celów: ciężki wodór (w postaci ciężkiej wody) i węgiel. Ciężka woda jest bardzo droga, więc zdecydowaliśmy się na węgiel w postaci grafitu. Pierwszy kocioł atomowy, czyli reaktor jądrowy, o naprzemiennych warstwach uranu i grafitu, zaprojektowany i skonstruowany przez Fermiego we współpracy z Andersonem, Zinnem, L. Woodsem i G. Weilem, rozpoczął pracę 2 grudnia 1942 roku na korcie tenisowym Uniwersytet w Chicago. Jego moc wynosiła 0,5 wata. Dziesięć dni później podniesiono go do 200 watów. Była to pierwsza instalacja energetyki jądrowej, która obecnie stała się jedną z najbardziej rozwiniętych gałęzi współczesnego przemysłu.” Na zewnętrznej ścianie kortu tenisowego na Uniwersytecie w Chicago znajduje się tablica pamiątkowa. Napis na tablicy głosi: „Tutaj, 2 grudnia 1942 r., Człowiek po raz pierwszy przeprowadził reakcję łańcuchową i to oznaczało początek opanowania uwolnionej energii jądrowej”. Pierwsza instalacja pilotażowa umożliwiła przeprowadzenie dokładnych badań eksperymentalnych procesu produkcji plutonu. Doprowadziło to do wniosku, że metoda ta daje realną możliwość wytwarzania plutonu w ilości wystarczającej do zbudowania bomby atomowej. Pod koniec 1943 roku projekt bomby atomowej wszedł w fazę realizacji. Pierwsza eksperymentalna eksplozja została pomyślnie przeprowadzona o 17:30 w dniu 16 lipca 1945 roku w bazie lotniczej Alamogordo, około 200 kilometrów od Albuquerque, na pustkowiu Nowego Meksyku. Autor: Samin D.K.
▪ Ilość
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Nowa zasada umieszczania baterii w pojazdach elektrycznych ▪ Naukowcy łączą komórki mózgowe i chip krzemowy ▪ Bezprzewodowe słuchawki nauszne Baseus D03 ▪ Inteligentne soczewki kontaktowe
▪ sekcja strony Aforyzmy znanych osób. Wybór artykułu ▪ artykuł DNA. Historia i istota odkryć naukowych ▪ artykuł Jaki słynny rosyjski obraz powstał pod wpływem walki byków? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Artysta-projektant lalek dla przedsiębiorstwa teatralno-rozrywkowego. Opis pracy ▪ artykuł Przywracanie wyblakłego atramentu na pergaminie. Proste przepisy i porady
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony