Открытие рентгеновского излучения вызвало большой резонанс в научных кругах. Одним из первых пристальное внимание на эти лучи обратил французский физик Антуан Анри Беккерель. Основным предметом его исследований была флуоресценция — свечение, наблюдаемое у некоторых веществ после воздействия на них видимого света. Его интересовал вопрос, не содержатся ли рентгеновские лучи в спектре флуоресцентного свечения. В 1896 г. Беккерель обнаружил факт засветки завернутой в плотную черную бумагу фотопленки, находившейся вблизи считавшейся флуоресцентной соли уранил-сульфата калия{454}. Таким образом, Беккерель пришел к выводу о том, что эффект почернения фотопленки вызван рентгеновским излучением. Однако вскоре удалось установить, что фотопленка засвечивается солью урана даже в том случае, если ее не облучали солнечным светом, т. е. тогда, когда флуоресценция невозможна. Таким образом, было установлено, что данное соединение урана постоянно испускает проникающее излучение, независимо от того, подвергалось оно воздействию какого-либо излучения или нет.
Антуан Анри Беккерель (1852–1908)
Изображение фотопластинки Беккереля, которая была засвечена излучением солей урана. Ясно видна тень металлического мальтийского креста, помещенного между пластинкой и солью урана
Работавшая во Франции первая женщина-физик Мария Склодовская-Кюри назвала это явление радиоактивностью. В ходе исследований, проводившихся супругами Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри, было установлено, что эффектом радиоактивности обладает не все соединение в целом, а только атом урана. Более того, это свойство сохраняется независимо от того, в каком состоянии находится уран — в виде чистого металла или соединения. В 1898 г. Г.К. Шмидт обнаружил радиоактивность тория. Однако поистине революционным событием в химии и физике было открытие еще двух радиоактивных элементов: полония и радия. В поисках этих элементов в чрезвычайно трудных условиях — без подходящей лаборатории и при ограниченности средств — в 1898–1902 гг. ученые переработали несколько тонн остатков минерала торбернита и смоляной урановой руды (настурана). Первый из открытых в 1898 г. новых радиоактивных элементов супруги назвали полонием в честь Польши, родины Марии Кюри.
Мария Склодовская-Кюри (1867–1934)
Радиоактивность второго элемента — радия — оказалась очень высокой: интенсивность его излучения была в 3x105 раз больше, чем у урана (см. т. 2, глава 6, п. 6.2).{455}
Беккерелю было суждено сделать еще одно крупное открытие в атомной физике. Как-то для публичной лекции французскому ученому понадобилось радиоактивное вещество, которое он позаимствовал у супругов Кюри. Пробирку с препаратом Беккерель положил в жилетный карман. Прочтя лекцию, он вернул владельцам радиоактивный препарат, а на следующий день обнаружил на теле под жилетным карманом покраснение кожи в форме пробирки. Беккерель рассказал об этом П. Кюри.
Бесстрашный исследователь поставил аналогичный опыт на себе: в течение десяти часов носил привязанную к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней у него тоже появилось покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от которой он страдал в течение двух месяцев. Так впервые было открыто биологическое действие радиоактивности.
В конце XIX — начале XX вв. открытия в группе радиоактивных элементов стали следовать одно за другим. В 1899 г. Андре Луи Дебьерн обнаружил актиний, в 1900 г. Ф. Дорн открыл радиоактивный газ — эманацию радия, который позднее назвали радоном.
Пьер Кюри (1859–1906)
Эрнест Резерфорд (1871-1937)
Изучение природы радиоактивности под действием магнитного поля позволило в 1899 г. установить, что это излучение можно разделить на три составляющие, которые выдающийся английский физик Эрнест Резерфорд назвал тремя первыми буквами греческого алфавита. Природа гамма-лучей была установлена французским физиком Полем Виллардом в 1900 г. при исследовании излучения радия{456}. Поскольку γ-лучи не отклонялись под влиянием магнитного поля, было решено, что они подобны рентгеновским лучам и представляют собой вид электромагнитных колебаний, но обладают еще большей энергией. β-лучи отклонялись в магнитном поле подобно катодным лучам, поэтому было решено, что они состоят из быстрых электронов. Для распознавания природы α-лучей потребовалось гораздо больше времени. Первоначально было установлено, что они имеют положительный заряд. Поскольку отклонение α-лучей в магнитном поле было очень слабым, они должны иметь достаточно большую массу. Как выяснилось впоследствии, масса α-частиц в четыре раза больше массы частиц, названных Резерфордом протонами.
