Fysik

Upptäckten av radioaktivitet


Införandet

Nästan alla har hört talas om upptäckten av radioaktivitet, som är ett fenomen genom vilket atomkärnor genomgår transformationer och avger strålning, som i processen kan bilda nya kemiska element. Det sägs ofta att detta fenomen av misstag upptäcktes av Henri Becquerel 1896. Det hände allt eftersom Becquerel förvarade en uranförening med en fotografisk platta i en låda, sedan avslöjade plattan och märkte tecken på strålning.

Historien är inte riktigt så. Det kunde knappast sägas att Becquerel upptäckte radioaktivitet; och vad han faktiskt upptäckte var inte resultatet av en slump.

Detta kapitel kommer att visa vad Becquerels verk var, den långa och krångliga vägen som ledde till upptäckten av radioaktivitet och diskutera svårigheterna att förstå de fakta som observerades. Det här avsnittet är mycket lärorikt eftersom det tydligt visar hur teoretiska förväntningar kan påverka sina egna observationer, vilket får forskaren att se saker som inte finns.

Strålningen av självlysande kroppar

Upptäckten av röntgenstrålningar lockade nästan direkt en hel del arbete vid Paris Academy of Sciences och var huvudmotivationen för Becquerels tidiga arbete. I detta avseende står den hypotes som Poincaré framhöll att det fanns ett samband mellan emissionen av röntgenstrålar och fluorescensen i det glas som röntgenröret gjordes på.

"Det är därför glaset som avger Roentgen-strålarna, och det avger att de blir fluorescerande. Vi kanske undrar om några kroppar vars fluorescens är tillräckligt intensiva inte skulle släppa ut, förutom ljusstrålar, Roentgen-röntgenstrålar, vad de än skulle vara." vara orsaken till deras fluorescens. Fenomenen skulle då inte vara förknippade med en elektrisk orsak. Det är inte mycket troligt, men det är möjligt och utan tvekan lätt att verifiera. "

Det är jakten på detta förhållande mellan fluorescens och röntgenstrålar som kommer att leda till Becquerels studier. Enligt vår nuvarande kunskap finns det inget direkt samband mellan röntgenstrålning och luminescens. Men det är tack vare denna falska ledning som många upptäckter kommer att göras.

Flera verk relaterade till Roentgens upptäckt presenterades vid akademin i de tidiga sessionerna 1896. Vid sessionen den 02/03/1896 rapporterar Nodon att en bågblixten inte producerar röntgenstrålar, men Moreau rapporterar att de släpps ut av högspänningsavladdningen. av en induktionsspole utan användning av ett vakuumrör och därför utan katodstrålar. Benoist och Hurmuzescu noterar att röntgenstrålarna kan avge ett elektroskop. Den andra veckan (10/02/1896) verkar det första arbetet för att testa Poincarés förslag.

Under denna session presenterar Poincaré för akademin ett verk av Charles Henry. Han testar inledningsvis om fosforescerande zinksulfid kan förbättra effekten av röntgenstrålar och konstaterar att om ett metalliskt föremål delvis är belagt med ett skikt av zinksulfid, blir röntgenbilden av det objektet starkare och tydligare i det belagda området. än i regionen utan zinksulfid. Dessutom hävdar Henry att han använder samma ljus som produceras genom att bränna ett magnesiumtejp i laboratoriet att ha samma effekt som radiografi genom att helt enkelt täcka föremålet med ett lager av zinksulfid. Poincares hypotes tycktes bekräftas.

Följande vecka (17/02/1896), mitt i den vanliga utbredningen av röntgenstudier, kommer ett verk av Niewenglowski som bekräftar och breddar Henrys resultat. Den använder ett annat fosforescerande material - kalciumsulfid. Här är din beskrivning:

"Efter att ha lindat ett ark vanligt känsligt papper (fotopapper) med flera lager svart eller rött nålpapper placerade jag två mynt ovanför och täckte en av halvorna (av arket) med en glasplatta med fosforescerande pulver (kalciumsulfid). Efter fyra eller fem timmars exponering för solen hade hälften av det känsliga papperet som direkt mottagit solstrålning förblivit intakt och visade inga tecken på myntet som placerats ovanför, vilket tyder på att det svarta eller röda papperet inte hade korsats av solen. ljus. Halvan som bara fick solens strålar genom den fosforescerande plattan var helt svart, med undantag för den del som motsvarar ett av mynten, som producerade en vit silhuett på svart bakgrund.

Om jag bara placerade ett skikt med tunt rött papper, så att solens strålar kunde passera, fann jag att den del av det känsliga papperet som fick solstrålning först efter att det passerade genom det fosforescerande lagret svartnade mycket snabbare än det andra. "

Niewenglowskis observationer bekräftade Charles Henry: de fosforescerande materialen verkade avge röntgenstrålar när de upplystes. Ännu mer: Niewenglowski studerar effekten av fosforescens av kalciumsulfid placerad på ett mörkt ställe efter att ha fått solljus och drog slutsatsen att även i detta fall fortsatte materialet att avge strålning som kan passera genom svart papper:

"Jag kunde också konstatera att ljuset som avges från det fosforescerande pulvret, som tidigare var upplyst av solen i mörkret, kunde passera genom flera lager av rött papper och dölja ett känsligt papper som separerades från dem av de papperslagren. ".

Ytterligare en vecka går. Vid sessionen den 24/02/1896 tillkännagav Piltchikof att användning av ett starkt lysrörssubstans inuti Crookes-röret, där katodstrålar träffade glasväggen, observerade en stor ökning av röntgenintensiteten, vilket tillåter röntgenstrålar inom 30 sekunder (tidigare krävdes flera minuter). Poincarés förslag resulterade därför redan i viktiga tekniska tillämpningar. Alla dessa resultat kommer att förvåna varje modern fysiker. Ingen effekt liknande den som beskrivs av sådana författare är för närvarande känd. Experimenten borde inte ha gett de observerade resultaten. Vad hände? Det är inte känt.

I samma session på akademin visas Henri Becquerels första verk om ämnet.