Arte hirukoitzaren aurretik, hau da, erradioaktibitate artifizialaren aurkikuntzari buruzkoa
Noizean behin fisikaren historian urte "zoragarriak" izaten dira, ikertzaile askoren ahalegin bateratuak aurkikuntza aurrerapen sorta bat dakartenean. Hala gertatu zen 1820, elektrizitatearen urtea, 1905, Einsteinen lau paperen urte miragarria, 1913, atomoaren egituraren azterketari lotutako urtea, eta, azkenik, 1932, aurkikuntza eta aurrerapen tekniko batzuk izan zirenean. fisika nuklearraren sorrera.
ezkonberriak
Ирина, Marie Skłodowska-Curie eta Pierre Curieren alaba zaharrena, Parisen jaio zen 1897an (1). Hamabi urte arte, etxean hazi zen, bere seme-alabentzako zientzialari ospetsuek sortutako "eskola" txiki batean, eta bertan hamar bat ikasle zeuden. Irakasleak hauek ziren: Marie Sklodowska-Curie (fisika), Paul Langevin (matematika), Jean Perrin (kimika), eta humanitateak ikasleen amek ematen zituzten batez ere. Ikasgaiak normalean irakasleen etxeetan izaten ziren, haurrek fisika eta kimika ikasten zuten bitartean benetako laborategietan.
Horrela, fisikaren eta kimikaren irakaskuntza ekintza praktikoen bidez ezagutzak eskuratzea zen. Esperimentu arrakastatsu bakoitzak ikertzaile gazteak poztu zituen. Benetako esperimentuak ziren, ulertu eta kontu handiz egin beharrekoak, eta Marie Curieren laborategiko haurrek ordena eredugarrian egon behar zuten. Ezagutza teorikoak ere lortu behar ziren. Metodoa, eskola honetako ikasleen patua, geroago zientzialari on eta nabarmenak, eraginkorra izan zen.
2. Frederic Joliot (Harcourt erabiltzailearen argazkia)
Gainera, Irenaren aitaren aitonak, medikuak, denbora asko eskaini zion aitaren biloba umezurtzari, ondo pasatzeko eta natur zientzien ikasketak osatuz. 1914an, Irene Collège Sévigné aitzindarian graduatu zen eta Sorbonako matematika eta zientzien fakultatean sartu zen. Honek Lehen Mundu Gerraren hasierarekin bat egin zuen. 1916an, bere amarekin bat egin zuen eta elkarrekin Frantziako Gurutze Gorriaren zerbitzu erradiologikoa antolatu zuten. Gerra ostean, lizentziatura jaso zuen. 1921ean, bere lehen lan zientifikoa argitaratu zen. Hainbat mineralen kloroaren masa atomikoa zehazten aritu zen. Bere jardueretan, bere amarekin estuki lan egin zuen, erradioaktibitateari buruz. 1925ean defendatutako doktorego tesian polonioak igortzen dituen alfa partikulak aztertu zituen.
Frederic Joliot 1900ean Parisen jaioa (2). Zortzi urtetik aurrera Soko eskolan ibili zen, barnetegi batean bizi zen. Garai hartan, kirolak nahiago zituen ikasketak baino, batez ere futbola. Ondoren, txandaka bi institutuetara joaten zen. Irene Curie bezala, goiz galdu zuen aita. 1919an École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris-en (Paris Hiriko Industria Fisika eta Industria Kimikako Eskola) gainditu zuen azterketa. 1923an graduatu zen. Bere irakasleak, Paul Langevinek, Fredericken gaitasun eta bertuteen berri izan zuen. 15 hilabeteko zerbitzu militarraren ondoren, Langevinen aginduz, Marie Skłodowska-Curie-ren laborategiko laguntzaile pertsonal izendatu zuten Radium Institutuan, Rockefeller Fundazioaren beka batekin. Han ezagutu zuen Irene Curie, eta 1926an ezkondu ziren gazteak.
Frederick-ek elementu erradioaktiboen elektrokimikari buruzko doktorego-tesia amaitu zuen 1930ean. Pixka bat lehenago, bere interesak emaztearen ikerketetara bideratu zituen jada, eta Frederick-en doktorego-tesia defendatu ostean, elkarrekin lanean hasi ziren. Haien lehen arrakasta garrantzitsuetako bat alfa partikulen iturri sendoa den polonioa prestatzea izan zen, hau da. helio nukleoak.(24Bera). Posizio ukaezin pribilegiatu batetik abiatu ziren, Marie Curie izan baitzen alabari polonio zati handi bat hornitu ziona. Lew Kowarskyk, geroko kolaboratzaileak, honela deskribatu zituen: Irena «teknikari bikaina» zen, «oso ederki eta kontu handiz lan egin zuen», «sakon ulertzen zuen egiten ari zena». Senarrak «irudimen liluragarriagoa eta goragokoagoa» zuen. «Era primeran osatu zuten elkar eta bazekiten». Zientziaren historiaren ikuspuntutik, interesgarrienak bi urte izan ziren haientzat: 1932-34.
Ia neutroia aurkitu zuten
"Ia" asko inporta du. Laster jakin zuten egia triste honen berri. 1930ean Berlinen, bi alemaniar - Walter Bothe i Hubert Becker - Atomo argiek alfa partikulaz bonbardatzen dituztenean nola jokatzen duten ikertu du. Beriliozko ezkutua (49Be) alfa partikulaz bonbardatzen denean, erradiazio oso sarkorra eta energia handikoa igortzen du. Esperimentatzaileen arabera, erradiazio horrek erradiazio elektromagnetiko indartsua izan behar zuen.
Etapa honetan, Irena eta Frederick arazoari aurre egin zioten. Haien alfa partikulen iturria inoizko indartsuena izan zen. Hodei-ganbera bat erabili zuten erreakzio-produktuak behatzeko. 1932ko urtarrilaren amaieran, publikoki jakinarazi zuten gamma izpiak zirela hidrogenoa zuen substantzia batetik energia handiko protoiak kanporatzen zituztenak. Oraindik ez zuten ulertzen zer zuten eskuetan eta zer gertatzen zen.. Irakurri ondoren James Chadwick (3) Cambridgen berehala ekin zion lanari, pentsatuz ez zela batere gamma erradiazioa, Rutherfordek zenbait urte lehenago iragarritako neutroiak baizik. Esperimentu batzuen ondoren, neutroiaren behaketaz konbentzitu zen eta bere masa protoiaren antzekoa dela aurkitu zuen. 17ko otsailaren 1932an "The Possible Existence of the Neutroi" izeneko Nature aldizkariari ohar bat bidali zion.
Benetan neutroi bat zen, nahiz eta Chadwickek neutroi bat protoi batek eta elektroi batek osatzen zutela uste zuen. 1934an bakarrik ulertu eta frogatu zuen neutroia oinarrizko partikula bat dela. Chadwicki Fisikako Nobel Saria eman zioten 1935ean. Aurkikuntza garrantzitsu bat galdu zutela konturatu arren, Joliot-Curies-ek alor honetan ikertzen jarraitu zuten. Erreakzio honek neutroiez gain gamma izpiak sortzen zituela konturatu ziren, beraz, erreakzio nuklearra idatzi zuten:
, non Ef gamma-kuantuaren energia den. Antzeko esperimentuak egin ziren 919F.
Berriro irekitzea galdu du
Positroia aurkitu baino hilabete batzuk lehenago, Joliot-Curie-k, besteak beste, bide kurbatu baten argazkiak zituen, elektroi bat balitz bezala, baina elektroiaren kontrako noranzkoan bihurrituz. Argazkiak eremu magnetiko batean kokatutako laino-ganbera batean atera dira. Horretan oinarrituta, bikoteak elektroiak bi norabidetan doazela hitz egin zuen, iturritik eta iturrira. Izan ere, "iturbururantz" norabidearekin lotutakoak positroiak ziren, edo iturritik urruntzen ziren elektroi positiboak.
Bien bitartean, Estatu Batuetan 1932ko uda amaieran, Carl David Anderson (4), Suediako etorkinen semeak, izpi kosmikoak aztertu zituen hodei-ganbera batean eremu magnetikoaren eraginez. Izpi kosmikoak kanpotik heltzen dira Lurrera. Andersonek, partikulen norabidea eta mugimendua ziurtatzeko, ganbararen barnean partikulak plaka metaliko batetik pasatu zituen, eta bertan energiaren zati bat galdu zuten. Abuztuaren 2an arrasto bat ikusi zuen, dudarik gabe elektroi positibo gisa interpretatu zuena.
Aipatzekoa da Diracek aurrez aurreikusten zuela halako partikula baten existentzia teorikoa. Hala ere, Andersonek ez zuen inolako printzipio teorikorik jarraitu izpi kosmikoei buruzko ikerketetan. Testuinguru horretan, ustekabekotzat jo zuen bere aurkikuntza.
Berriz ere, Joliot-Curie-k ukaezina den lanbide bati eutsi behar izan zion, baina ikerketa gehiago egin zituen arlo honetan. Gama izpien fotoiak nukleo astun batetik gertu desager daitezkeela ikusi zuten, elektroi-positroi bikotea osatuz, itxuraz Einsteinen E = mc2 formula ospetsuaren eta energiaren eta momentuaren kontserbazioaren legearen arabera. Geroago, Frederickek berak frogatu zuen elektroi-positroi bikote baten desagerpen prozesu bat dagoela, bi gamma-quanta sortuz. Elektroi-positroi bikoteetako positroiez gain, erreakzio nuklearren positroiak zituzten.
5. Solvayko zazpigarren konferentzia, 1933
Lehen lerroan eserita: Irene Joliot-Curie (bigarrena ezkerretik),
Maria Skłodowska-Curie (bosgarrena ezkerretik), Lise Meitner (bigarrena eskuinetik).
erradioaktibitate artifiziala
Erradioaktibitate artifizialaren aurkikuntza ez zen berehalako ekintza bat izan. 1933ko otsailean, aluminioa, fluorra eta gero sodioa alfa partikulaz bonbardatuz, neutroiak eta isotopo ezezagunak lortu zituen Joliotek. 1933ko uztailean, aluminioa alfa partikulaz irradiatuz, neutroiak ez ezik, positroiak ere behatu zituztela iragarri zuten. Irene eta Frederick-en arabera, erreakzio nuklear honetako positroiak ezin ziren elektroi-positroi bikoteen sorreraren ondorioz sortu, baizik eta nukleo atomikotik etorri behar ziren.
5ko urriaren 22-29an Bruselan ospatu zen Solvay-ren zazpigarren konferentzia (1933). "Nukleo atomikoen egitura eta propietateak" izena zuen. Bertan 41 fisikarik hartu zuten parte, munduan arlo honetako aditurik nabarmenenak barne. Joliotek haien esperimentuen emaitzen berri eman zuen, eta esan zuen boroa eta aluminioa alfa izpiekin irradiatzeak positroi edo protoi bat duen neutroia sortzen duela.. Jardunaldi honetan Lisa Meitner Esan zuen aluminioarekin eta fluorarekin egindako esperimentu berdinetan ez zuela emaitza bera lortu. Interpretazioan, ez zuen Parisko bikotearen iritzia partekatzen positroien jatorriaren izaera nuklearrari buruz. Hala ere, Berlinera lanera itzuli zenean, berriro egin zituen esperimentu hauek eta azaroaren 18an, Joliot-Curie-ri gutun batean, onartu zuen orain, bere ustez, positroiak benetan nukleotik agertzen direla.
Horrez gain, hitzaldi hau Francis Perrin, Parisko haien pare eta lagun ona, positroien gaiari buruz hitz egin zuen. Esperimentuen bidez jakin zen positroien espektro jarraitua lortzen zutela, desintegrazio erradioaktibo naturalean beta partikulen espektroaren antzekoa. Positroi eta neutroien energien azterketa gehiago Perrin-ek hemen bi emisio bereizi behar zirela ondorioztatu zuen: lehenik, neutroien igorpena, nukleo ezegonkor baten eraketarekin batera, eta gero nukleo horretatik positroien igorpena.
Konferentziaren ostean Joliotek esperimentu hauek gelditu zituen bi hilabetez. Eta gero, 1933ko abenduan, Perrinek gaiari buruzko bere iritzia plazaratu zuen. Aldi berean, abenduan ere bai Enrico Fermi beta desintegrazioaren teoria proposatu zuen. Horrek esperientziak interpretatzeko oinarri teoriko gisa balio zuen. 1934 hasieran, Frantziako hiriburuko bikoteak esperimentuei ekin zieten berriro.
Hain zuzen, urtarrilaren 11n, ostegun arratsaldean, Frédéric Joliotek aluminiozko papera hartu eta alfa partikulaz bonbardatu zuen 10 minutuz. Lehen aldiz, Geiger-Muller kontagailua erabili zuen detektatzeko, eta ez laino-ganbera, lehen bezala. Harriduraz ohartu zen alfa partikulen iturria paperetik kendu ahala, positroien zenbaketa ez zela eten, kontagailuek erakusten jarraitzen zutela, haien kopurua esponentzialki gutxitzen zela bakarrik. Erdi-bizitza 3 minutu eta 15 segundokoa izango zela zehaztu zuen. Ondoren, paperaren gainean erortzen ziren alfa partikulen energia murriztu zuen haien bidean berunezko balazta bat jarriz. Eta positroi gutxiago lortu zituen, baina erdibizitza ez zen aldatu.
Ondoren, boroa eta magnesioa esperimentu berdinak jasan zituen, eta esperimentu horietan 14 minutu eta 2,5 minutuko erdibizitza lortu zituen, hurrenez hurren. Ondoren, hidrogenoarekin, litioarekin, karbonoarekin, berilioarekin, nitrogenoarekin, oxigenoarekin, fluorarekin, sodioarekin, kaltzioarekin, nikelarekin eta zilarrekin egin zituzten esperimentuak, baina ez zuen aluminioarekin, boroarekin eta magnesioarekin gertatzen den antzeko fenomenorik ikusi. Geiger-Muller kontagailuak ez ditu partikula kargatu positiboak eta negatiboak bereizten, beraz, Frédéric Joliot-ek egiaz elektroi positiboekin lan egiten duela ere egiaztatu zuen. Alderdi teknikoa ere garrantzitsua izan zen esperimentu honetan, hau da, alfa partikulen iturri indartsu baten presentzia eta partikula kargatuen kontagailu sentikor baten erabilera, Geiger-Muller kontagailua adibidez.
Aurrez Joliot-Curie bikoteak azaldu bezala, positroiak eta neutroiak aldi berean askatzen dira ikusitako eraldaketa nuklearrean. Orain, Francis Perrinen iradokizunei jarraituz eta Fermiren gogoetak irakurrita, bikoteak ondorioztatu zuen lehen erreakzio nuklearrak nukleo ezegonkorra eta neutroi bat sortu zituela, eta ondoren nukleo ezegonkor horren beta gehi desintegrazioa. Beraz, honako erreakzio hauek idatz ditzakete:
Joliot-ek ohartu ziren sortutako isotopo erradioaktiboek bizitza erdi laburregia zutela naturan egoteko. 15ko urtarrilaren 1934ean eman zituzten euren emaitzen berri, "A New Type of Radioactivity" izeneko artikuluan. Otsail hasieran, bildutako kantitate txikietatik lehenengo bi erreakzioetatik fosforoa eta nitrogenoa identifikatzea lortu zuten. Handik gutxira bonbardaketa nuklearren erreakzioetan isotopo erradioaktibo gehiago ekoiz zitezkeela iragartzen zen, protoi, deuteroi eta neutroien laguntzaz ere. Martxoan, Enrico Fermik apustua egin zuen halako erreakzioak laster neutroiak erabiliz egingo zirela. Laster berak irabazi zuen apustua.
Irena eta Frederick Kimikako Nobel Saria eman zieten 1935ean "elementu erradioaktibo berrien sintesia"gatik. Aurkikuntza honek isotopo artifizialki erradioaktiboak ekoizteko bidea ireki zuen, oinarrizko ikerketan, medikuntzan eta industrian aplikazio garrantzitsu eta baliotsu asko aurkitu baitituzte.
Azkenik, aipatzekoa da AEBetako fisikariak, Ernest Lawrence Berkeleyko lankideekin eta Pasadenako ikerlariekin, horien artean praktiketan ari zen poloniar bat. Andrei Sultan. Kontadoreen pultsuen zenbaketa ikusi zen, nahiz eta azeleragailuak jada funtzionatzeari utzi zion. Ez zitzaien gustatu zenbaketa hau. Hala ere, ez ziren konturatu fenomeno berri garrantzitsu batekin ari zirela eta erradioaktibitate artifizialaren aurkikuntza besterik ez zutela falta...
