Файл: Тригг Дж. Решающие эксперименты в современной физике.pdf

46 ГЛАВА 3

шенно общим... Не имеет значения [каким образом производилось осаж­ дение тория] — свободный от тория фильтрат неизменно облагал эманационноіі способностью, а после полного выпаривания осадок проявлял прямую радиоактивность 11 также в количестве, значительно большем, чем та, которой обладал бы тории такого же веса.

Результаты тщательного химического исследования активных фильтратов ...должны были показать, что в них не содержится торий, или если и содержится, то лишь в виде ничтожных следов, а в весьма заметных количествах содержится другое вещество.

...Однако, оно еще не получено в достаточно большом количестве, чтобы провести исчерпывающий химический анализ, и в настоящее время невозможно сказать, что это такое.

Новое вещество условно было названо «торнй-Х», и был начат ряд экспериментов с целью как можно больше узнать о нем. На этом этапе Резерфорд и Содди поняли, что невоз­ можно делать количественные оценки присутствия нового вещества по эманационной способности, поскольку послед­ няя подвержена значительным изменениям, и возложили свои надежды на обычную радиоактивность. «Было показа­ но, что, опираясь на эманационную способность, трудно сле­ дить за ходом перемещения активного вещества. Поняв это, мы обратили наше внимание на прямую радиоактивность, которая обычно не изменялась при изменении условий и предыстории, вызывавших такое значительное изменение эманационной способности».

Из имевшихся у них 70 г нитрата тория они выделили около 0,023 г соли тория-Х, который оказался в 200 раз более активным, чем обычный торий. После выделения то­ рия-Х активность оставшегося «истинного» тория умень­

кулы, и препаратами никто не занимался. Когда исследова­ тели вернулись «спустя три недели, то обнаружили, что гидроокись тория, активность которой первоначально со­ ставляла лишь 36% нормального значения, полностью вос­ становила свою прежнюю активность. С другой стороны, активные осадки... почти полностью потеряли свою перво­ начальную активность». Более подробные исследования по­ казали, что активность тория-Х уменьшается экспонен­ циально с периодом полураспада примерно 4 дня, тогда

11 То есть «нормального» типа, не уносимую воздушным потоком.

ходит по обратной экспоненциальной кривой. Как пока­ зал Резерфорд в другой связи, такую форму кривых можно объяснить, если предположить, что имеют место два сле­ дующих процесса:

«1) активная составляющая ТИХ образуется с постоян­ ной скоростью», и

«2) активность ThX убывает со временем по геометри­ ческой прогрессии».

Второй пункт уже был установлен ранее, и оставалось подтвердить лишь первый. Это было сделано прямым спо­ собом .

Если последовательные процедуры осаждения производить с интер­ валом в 24 ч, то активность образующегося в течение этого времени ThX соответствует примерно */„ максимальной активности всего исполь­ зованного тория. Активность того количества ThX, которое образуется в течение 3 ч, равна примерно ѴзоВычисленная по этим данным скорость образования ThX хорошо согласуется с формой кривой, полученной для восстановления активности тория, если считать, что последняя соответ­ ствует непрерывному процессу образования ThX с постоянной ско­ ростью и уменьшению активности продукта со временем по закону геометрической прогрессии.

Резерфорд и Содди уже поняли, что эманацию.образует именно торий-Х, а не сам торий. Было известно также, что эманация в свою очередь образует «возбужденную» радио­ активность. Этот процесс должен идти в самом веществе сое­ динения тория... и в значительной мере определять его полную радиоактивность. Вот каким образом они сумми­ ровали экспериментальные результаты:

Постоянная радиоактивность тория поддерживается образованием [ThX] с постоянной скоростью... ThX в свою очередь подвергается дальнейшему изменению, одним из продуктов которого является газ, который, будучи в радиоактивном состоянии, представляет собой эма­ нацию, образующуюся в соединениях тория. Кроме того, ThX обладает свойством возбуждать радиоактивность окружающих неактивных веществ... [вероятно], имеющую ту же природу, что и радиоактивность, созданная эманацией тория, которая, как было показано, образуется в ThX.

Однако решающие утверждения были сделаны в послед­ них двух статьях упомянутой серии. В первой из них авторы

писали: «Так как... радиоактивность является исключитель­ но атомным явлением1’ и сопровождается химическими из­ менениями, в которых образуются вещества нового типа, то эти изменения должны происходить внутри атома и ра­ диоактивные элементы должны испытывать самопроизволь­ ные превращения». Короче говоря, в результате исследо­ ваний Резерфорд и Содди, идя иногда на ощупь и споты­ каясь, все же пришли к заключению, что радиоактивность неразрывно связана с превращением.

В последней статье содержится утверждение, которое, хотя и непосредственно относится к теме данной главы, од­ нако в действительности имеет более емкий смысл.

Было достаточно много сделано, чтобы выяснить, что в случае радиоактивности тория... мы сталкиваемся с эффектом, состоящим в сложнейшей серии изменении, каждое из которых сопровождается непрерывным образованием активного вещества особого типа. В связи со сложностью явления возникает важный вопрос, касающийся фунда­ ментального соотношения между происходящими изменениями и радио­ активностью. В качестве наиболее простого объяснения до сих пор пред­ полагалось, что химическое изменение предшествует радиоактивности...

Однако в порядке обсуждения можно рассмотреть и несколько отли­ чающуюся точку зрения, которая в ряде отношений предпочтительнее. Радиоактивность может сопровождать это изменение, причем в любой момент времени количественно они будут пропорциональны друг другу. С этой точки зрения радиоактивности тория и урана должны быть обусловлены первоначальным изменением, в котором образуется (соответственно) ThX и UrX. Активность ТІіХ (в свою очередь) может быть обусловлена вторичным изменением, в котором образуется эмана­ ция, а активность эманации — третичным изменением, в котором обра­ зуется вещество, вызывающее возбужденную активность. Активность последнего обусловлена следующими изменениями. Закон спадания активности со временем... во всех случаях, кроме первого, предста­ вляется тогда как проявление простого закона химического изме­ нения, в котором лишь одно вещество изменяется со скоростью, пропорциональной оставшемуся количеству его. В случае первого из­ менения остающееся количество вещества бесконечно велико по срав­ нению с количеством, претерпевшим изменение за короткое время, и поэтому скорость реакции постоянна.

Исследователи полагают, что «предстоит дальнейшая ра­ бота... прежде чем можно будет считать, что эта связь...

точно определена». Но они все же нашли путь, который

Х) Это, как они замечают, подчеркивалось обычно во всех работах по радиоактивности.