Открытие субатомных частиц. Ионы гелия с электрическим зарядом. Электромагнитное излучение, страница 4

Далее они перешли к весьма впечатляющим рассуждениям о том, что подобные гигантские энергии заключены даже в обычных стабильных атомах. Они писали: «Радиоактивные элементы по своим химическим и физическим свойствам ничем не отличаются от других элементов. ...Следовательно, нет никаких оснований полагать, что такими грандиозными запасами энергии обладают лишь радиоактивные элементы». Затем Резерфорд и Содди высказали предположение, что это, по-видимому,, позволило бы разрешить издавна мучавшую людей загадку об источнике энергии звезд: «Природа солнечной энергии... отныне не представляет собой сложной проблемы, если считать, что доступна внутренняя энергия составных частей элементов, т. е. если допустить, что там происходят внутренние изменения атомов».

Резерфорд никогда не сомневался, что процесс радиоактивности подчиняется закону сохранения энергии. Он установил, что энергия, выделяемая при радиоактивном распаде атомов эманации тория, есть не что иное, как энергия, запасенная этими атомами в момент их образования в ходе радиоактивного распада атомов тория X; эта запасенная энергия вместе с энергией, высвобожденной при радиоактивном распаде тория X, в точности равна энергии, запасенной в атомах тория X при их образовании в результате радиоактивного распада атомов материнского элемента — тория. (Это было далеко не очевидно. Среди тех, кто считал, что радиоактивные вещества, возможно, черпают свою энергию из какого-то внешнего источника.) Но каким образом атомы приобретают такие гигантские количества энергии? Откуда берут энергию атомы тория? Почему эта энергия выделяется при последовательных превращениях химического элемента, каждое из которых сопровождается испусканием альфа- или бета-частицы? Ни на один из этих вопросов нельзя было ответить, пока не были открыты атомное ядро и его составные части.



[1] Никакого особого смысла в числе 1/2, или 50 %, не скрыто. Точно так же можно было бы говорить об '/з продолжительности жизни, т. е. времени, в течение которого радиоактивность данного образца какого-то конкретного элемента уменьшилась бы до У» его первоначальной активности, или, что равнозначно, о времени, в течение которого отдельный атом может претерпеть радиоактивный распад с вероятностью 662/з %• Поскольку !/з == (!/2)1,58, треть продолжительности жизни радиоактивного изотопа составляет 1,58 периода полураспада. Чаще всего принято описывать радиоактивный распад, пользуясь понятиями не половины (или трети) времени жизни, а среднего времени жизни, иначе средней продолжительности времени, в течение которого существует атом, прежде чем претерпит радиоактивный распад.

[2] В действительности Резерфорд произвел этот расчет более окольным путем. Чтобы оценить массу альфа-частиц, он воспользовался (тогда плохо известным) значением числа Авогадро и, определив массу, вычислил на ее основании кинетическую энергию отдельной альфа-частицы (а не просто отношение кинетической энергии к массе), после чего поделил ее на массу атома радия (также вычисленную на основе числа Авогадро). Так он Получил выделившуюся энергию, отнесенную к массе образца радия. Легко видеть, что полученный результат совпадает с нашим и в самом деле не зависит от используемого в расчетах значения числа Авогадро,