6 января 1939 года эксперты узнали о первом успешном делении ядра. Ученые Отто Хан и Фриц Штрасман сообщают в журнале "Naturwissenschaft" об облучении урана нейтронами.
Попытки расщепить атом уже не были новы. В 1919 году физик Эрнест Резерфорд «разбил» первый атом, превратив азот в кислород. Он получил еще один из одного элемента. Однако атом кислорода лишь немного тяжелее атома азота. В последующие годы все знаменитые атомные лаборатории преобразовывали атомы.
Получение энергии путем деления атома уже давно безнадежно
Был установлен закон, согласно которому при бомбардировке атомов образуются только те элементы, которые мало отличаются по весу от исходного элемента. Ученые считали невозможным, чтобы атомное ядро разделилось посередине. Вот почему считалось безнадежным когда-либо высвободить огромную энергию, которая должна была бы возникнуть при разрыве атомного ядра.
Первое деление
Опытные исследователи-экспериментаторы, такие как Энрико Ферми в Риме или Лиза Мейтнер и Отто Хан в Берлине, годами тщетно экспериментировали на этой основе и постоянно сталкивались с новыми противоречиями. В ноябре 1938 года Отто Хан подумал, что знает решение. В Копенгагене он встретился со знаменитым физиком и лауреатом Нобелевской премии Нильсом Бором и спросил его, что он думает о том, чтобы уран стал радием. Хотя радий ненамного легче урана, Бор счел разницу в весе слишком большой.
В 1925 году Лиза Мейтнер и Отто Хан проводили эксперименты в лаборатории Института кайзера Вильгельма в Берлине.Хан вернулся в Берлин и хотел доказать, что его предположение верно. В декабре 1938 года Отто Хан и его коллега Фриц Штрасман попытались получить радий бомбардировкой атомов урана в Химическом институте кайзера Вильгельма в Берлине. Им это не удалось. Но затем произошло совершенно неожиданное:бомбардируя уран ядерными частицами, они обнаружили элемент барий, который вдвое тяжелее урана, поэтому он, должно быть, был создан в результате ядерного деления.
Лиз Мейтнер правильно интерпретирует события
Несколько дней спустя Хан написал об открытии своему коллеге по Институту кайзера Вильгельма, физику Лизе Мейтнер. За несколько месяцев до этого Мейтнер была вынуждена покинуть Германию как еврейка. Вместе со своим племянником Отто Робертом Фришем, который также был физиком, она первой дала физическую интерпретацию деления урана.
В начале 1939 года Отто Хан и его коллега Фриц Штрасман опубликовали результаты своих экспериментов. Статья «Об обнаружении и поведении щелочноземельных металлов, образующихся при облучении урана нейтронами» появилась 6 января 1939 года в журнале «Naturwissenschaft». За свое открытие Отто Хан был удостоен Нобелевской премии по химии в 1944 году.
Ядерная энергия и ядерное оружие
Исследования ядерного деления открыли новую эру – век атомной энергии. Самое интересное в делении ядер того времени заключалось в возможности использовать энергию, запасенную в атомных ядрах. Естественная радиоактивность для этого не годилась. «С другой стороны, при ядерном делении можно увеличить выделение энергии в ядерном процессе в виде цепной реакции. Потому что при каждом делении выделяется несколько нейтронов, которые могут вызвать дальнейшие деления», — говорят, например, в Университете Майнца. /П> Соединенные Штаты активно продвигали разработку ядерного оружия.
На международном уровне и особенно в США это открытие вызвало огромный резонанс. Первый ядерный реактор вступил в строй в Чикаго 2 декабря 1942 года, реализованный под руководством итальянского физика Энрико Ферми. Чтобы воплотить это явление в технологии, потребовалось всего четыре года. Завод в Чикаго не использовался для выработки электроэнергии, а был частью Манхэттенского проекта, целью которого было создание ядерного оружия. Разработка и создание атомной бомбы продвигались вперед с огромными усилиями. Во время Второй мировой войны США впервые применили ядерное оружие.
Технология гражданских реакторов
Мирные применения атомной энергии, например в медицинской диагностике, были в основном известны и применялись после войны. После аварии на ядерном реакторе в Чернобыле в апреле 1986 года технология гражданских реакторов также пришла в упадок. Началась дискуссия о безопасности АЭС, которая продолжается и по сей день.
Радиоактивность и деление ядер
Радиоактивность вездесуща, например, в виде космического излучения. В высоких горах воздух разрежен, и радиоактивное излучение космоса защищено хуже. Однако радиоактивное излучение исходит и от земли, например, от вулканической породы.
Термин радиоактивность описывает свойство некоторых веществ преобразовываться без внешнего воздействия и тем самым испускать характерное излучение. Атомы часто нестабильны. Они самопроизвольно распадаются и испускают ионизирующее, то есть радиоактивное, излучение. Однако распад атомов можно также вызвать искусственно, подав подходящую энергию возбуждения. При облучении нейтронами атомное ядро распадается на два или более значительно более легких атомных ядра.
При этом расщеплении высвобождается кинетическая энергия и интенсивное излучение. Кроме того, образуются два-три нейтрона, которые можно использовать для удара и расщепления других атомных ядер. Это создает лавинообразный процесс распада. Ядерное деление можно использовать для получения энергии, но его также можно использовать в ядерном оружии.
