Сибирские огни, 1955, № 5

так как при химической реакции проис­ ходит превращение одной молекулы в другую, но сами атомы при этом оста­ ются неизменными. Очевидно, что естест­ венная радиоактивность связана не с из­ менением внешней оболочки атома, а с изменением его ядра. Это становится по­ нятным, если учесть, что так называемые альфа-частицы, вылетающие из радиоак­ тивного вещества, представляют собой ядра лёгкого элемента гелия. Радиоактивность объясняется тем, что ядра радия, урана и некоторых других тяжёлых элементов являются неустой­ чивыми. Они без всякого внешнего воз­ действия, только под влиянием внутрен­ них причин изменяются, выбрасывают альфа-частицы (ядра гелия) и превраща­ ются в новые ядра. Такой процесс полу­ чил название радиоактивного распада. Естественно ожидать, что перестройка ядра в процессе радиоактивного распада должна сопровождаться высвобождением части внутриядерной энергии подобно тому, как перестройка внешней оболоч­ ки при горении сопровождается высво­ бождением части химической энергии. Действительно, было обнаружено, что радиоактивное излучение нагревает окру­ жающие тела. Так, например, излучение одного грамма радия в течение одного часа может нагреть 140 граммов воды на один градус. Правда, это небольшая величина. Но в течение часа распадает­ ся всего около 0 ,00 0 0 0 0 0 5 грамма ра­ дия. Если бы все атомы одного грамма радия испытали радиоактивный распад, то высвободившаяся энергия оказалась бы равной энергии, которая получается при сгорании 375000 граммов первосорт­ ного каменного угля. Появилась заманчивая мысль — найти такие процессы, которые вызывали бы, подобно горению, цепную реакцию ядер- ных превращений с высвобождением хотя бы части огромной внутриядерной энергии. С этого момента начался штурм атомного ядра. В 1919 г. впервые удалось вызвать искусственное превращение атомных ядер. Подвергая азот облучению альфа- частицами, обнаружили появление кис­ лорода и водорода. Возникновение новых элементов можно объяснить только тем, что в результате столкновения альфа- частицы (ядра гелия) с ядром азота про­ изошла перестройка их и образование двух новых ядер (кислорода и водорода). Эта ядерная реакция приводила к осво­ бождению части ядерной энергии. Одна­ ко для производства реакции приходи­ лось тратить значительно больше энер­ гии, чем её высвобождалось. Поэтому такой путь получения атомной энергии оказался практически нецелесообраз­ ным. Исследования естественной радиоак­ тивности и искусственных ядерных пре­ вращений привели к открытию так назы­ ваемых изотопов. Было найдено, что в природе существуют атомы-близнецы. Ядра их имеют одинаковый заряд и, сле­ довательно, они обладают одинаковыми химическими свойствами. Но масса ядер оказалась разной. Так, например, нашли, что наряду с обычным водородом суще­ ствует тяжёлый водород или дейтерий, масса ядра которого вдвое тяжелее мас­ сы ядра обычного водорода. Природный уран также встречается в виде смеси двух сортов урана (лёгкий и тяжёлый уран). Такие атомы-близнецы, ядра кото­ рых имеют одинаковый заряд, но разные массы, называются изотопами. Разде­ лить их обычным химическим способом невозможно; это делается лишь с по­ мощью сложных физических методов, учитывающих неодинаковость масс ядер. В 1932 году при облучении элемента бериллия альфа-частицами учёные обна­ ружили новую частицу. Эта частица имела массу, приблизительно равную массе протона (ядра водорода), но не имела электрического заряда, и поэтому стала называться нейтроном. Нейтрон по сравнению с заряженны­ ми частицами оказался хорошим «снаря­ дом» для обстрела ядер атомов. Извест­ но, что положительно заряженная альфа- частица ' отталкивается зарядом ядра атома. Чтобы преодолеть силу электри­ ческого отталкивания, она должна иметь громаднущ скорость движения порядка 1 5—20 тысяч километров в секунду (именно с такой скоростью она вылетает из радиоактивного вещества). Нейтрон же, не имея заряда, не испытывает электрического отталкивания; он свобод­ но проходит через любое вещество и при столкновении с ядром атома легко про­ никает внутрь его, вызывая ядерное пре­ вращение. Открытие нейтрона позволило создать стройную теорию строения атомного ядра. Согласно современным представле­ ниям ядро любого атома состоит из про­ тонов и нейтронов. Число протонов в ядре определяется так называемым за­ рядовым числом (совпадающим с поряд­ ковым номером элемента в таблице Мен­ делеева), а общее число протонов и ней­ тронов — массовым числом (приблизи­ тельно равным атомному весу элемента). Так, например, ядро водорода состоит только из одного протона, ядро тяжёлого водорода (дейтерия) имеет один протон и один нейтрон, в ядре гелия имеются два протона и два нейтрона и т. д. Вооб­ ще в устойчивом состоянии ядра лёгких элементов имеют приблизительно равное число протонов и нейтронов. Но для бо­ лее тяжёлых элементов число нейтронов будет больше числа протонов, причём чем тяжелее ядро, тем больше будет из­ быток нейтронов. Так, лёгкий изотоп урана (уран-235) имеет 235 частиц, из них 92 частицы — протоны, а 143 — нейтроны; тяжёлый изотоп урана