Prima di l'arti triple, vale à dì, nantu à a scuperta di a radiuattività artificiale

Da u tempu à u tempu in a storia di a fisica ci sò anni "meravigliosi" quandu i sforzi cumuni di parechji circadori portanu à una seria di scuperte avanzate. Cusì era cun 1820, l'annu di l'electricità, 1905, l'annu miraculosu di i quattru documenti di Einstein, 1913, l'annu assuciatu à u studiu di a struttura di l'atomu, è infine 1932, quandu una seria di scuperte tecniche è avanzate in u creazione di a fisica nucleare.

novi sposi

Irina, a figliola maiò di Marie Skłodowska-Curie è Pierre Curie, hè natu in Parigi in u 1897 (1). Finu à l'età di dodici anni, hè stata criata in casa, in una piccula "scola" creata da eminenti scientisti per i so figlioli, in quale ci era circa deci studienti. I prufessori eranu: Marie Sklodowska-Curie (fisica), Paul Langevin (matematica), Jean Perrin (chimica), è l'umanità era principarmenti insignatu da e mamme di i studienti. E lezioni sò generalmente in a casa di i prufessori, mentre chì i zitelli anu studiatu fisica è chimica in laboratori veri.

Cusì, l'insignamentu di a fisica è di a chimica era l'acquistu di cunniscenze per mezu di azioni pratiche. Ogni esperimentu successu hà incantatu i ghjovani circadori. Quessi eranu veri esperimenti chì anu da esse capitu è ​​realizatu cù cura, è i zitelli in u laboratoriu di Marie Curie anu da esse in ordine esemplare. A cunniscenza teorica avia ancu esse acquistata. U metudu, cum'è u destinu di i studienti di sta scola, dopu scentifichi boni è eccezziunali, pruvò à esse efficace.

2. Frederic Joliot (foto di Harcourt)

Inoltre, u missiavu paternu d'Irena, un duttore, hà cunsacratu assai tempu à a nipote orfana di u so babbu, divertevi è cumplementendu a so educazione di scienza naturale. In u 1914, Irene si diploma à u pioniere di u Collège Sévigné è entra in a facultà di matematica è di scienza à a Sorbona. Questu hà coincisu cù u principiu di a Prima Guerra Munniali. In u 1916 si unisci à a so mamma è inseme urganizanu un serviziu radiologicu in a Croce Rossa Francesa. Dopu à a guerra, hà ricevutu un diploma di bachelor. In u 1921, u so primu travagliu scientificu hè publicatu. Era dedicatu à a determinazione di a massa atomica di cloru da parechji minerali. In i so attività più, hà travagliatu strettamente cù a so mamma, trattandu di a radiuattività. In a so tesi di dutturatu, difesa in u 1925, hà studiatu e particelle alfa emesse da u polonium.

Frédéric Joliot natu in lu 1900 in Parigi (2). Da l'età di ottu anni hà assistitu à a scola in So, hà campatu in un internatu. À quellu tempu, hà preferitu u sport à i studii, in particulare u football. Dopu, hà fattu turnà à i dui licei. Cum'è Irene Curie, hà persu u so babbu prima. Nel 1919 superò l'esame all'École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (Scuola di fisica industriale e chimica industriale della città di Parigi). Si graduò in u 1923. U so prufissore, Paul Langevin, hà sappiutu di e capacità è e virtù di Frederick. Dopu à 15 mesi di serviziu militare, per ordini di Langevin, hè statu numinatu assistente di laboratoriu persunale di Marie Skłodowska-Curie à l'Istitutu Radium cù una borsa di a Fundazione Rockefeller. Ci scontra à Irene Curie, è in u 1926 i ghjovani si maritanu.

Frederick hà finitu a so tesi doctorale nantu à l'elettrochimica di l'elementi radiuattivi in ​​u 1930. Un pocu prima, avia digià cuncentratu i so interessi nantu à a ricerca di a so moglia, è dopu avè difesu a tesi di dutturatu di Frederick, anu digià travagliatu inseme. Unu di i so primi successi impurtanti era una preparazione di polonium, chì hè una forte fonte di particeddi alfa, i.e. nuclei d'heliu.(₂⁴Ellu). Partenu da una pusizioni innegabilmente privilegiata, perchè era Marie Curie chì furnia à a so figliola una grande parte di polonium. Lew Kowarsky, u so cullaburatore dopu, li hà descrittu cusì: Irena era "un tecnicu eccellente", "hà travagliatu assai bellu è cun cura", "hà capitu assai ciò chì facia". U so maritu avia "un'imaginazione più abbagliante, più alta". "Si cumplementanu perfettamente è u sapianu". Da u puntu di vista di a storia di a scienza, i più interessanti per elli eranu dui anni: 1932-34.

Quasi anu scupertu u neutronu

"Quasi" importa assai. Amparanu di sta triste verità assai prestu. In u 1930 in Berlinu, dui tedeschi - Walter Bothe i Hubert Becker - Investigatu cumu si cumportanu l'atomi di luce quandu sò bombardati cù particelle alfa. Scudo di Berilliu (₄⁹Be) quandu bombardatu cù particelle alfa emesse radiazioni estremamente penetranti è d'alta energia. Sicondu l'esperimenti, sta radiazione deve esse una forte radiazione elettromagnetica.

In questu stadiu, Irena è Frederick anu trattatu u prublema. A so fonte di particelle alfa era a più putente di sempre. Adupranu una camera di nuvola per osservà i prudutti di reazione. À a fini di ghjennaghju di u 1932, anu annunziatu publicamente chì era i raghji gamma chì anu cacciatu i protoni d'alta energia da una sustanza chì cuntene l'idrogenu. Ùn anu ancu capitu ciò chì era in e so mani è ciò chì passava.. Dopu à leghje Ghjacumu Chadwick (3) à Cambridge si misi subitu à u travagliu, pensendu chì ùn era micca a radiazione gamma, ma i neutroni previsti da Rutherford parechji anni in anticipu. Dopu à una seria di spirimenti, si cunvincìu di l'osservazione di u neutronu è truvò chì a so massa hè simile à quella di u prutone. U 17 di ferraghju di u 1932, hà sottumessu una nota à a rivista Nature intitulata "A Possibile Esistenza di u Neutron".

Era veramente un neutrone, ancu s'è Chadwick hà cridutu chì un neutronu era custituitu da un protone è un elettroni. Solu in u 1934 hà capitu è ​​pruvatu chì u neutronu hè una particella elementaria. Chadwick hè stata premiata u Premiu Nobel in Fisica in u 1935. Malgradu a realizazione chì anu mancatu una scuperta impurtante, i Joliot-Curies cuntinuavanu a so ricerca in questa zona. Anu capitu chì sta reazzione pruducia raghji gamma in più di neutroni, cusì anu scrittu a reazzione nucleare:

, induve Ef hè l'energia di u gamma-quantu. Esperimenti simili sò stati fatti cù ₉¹⁹F.

Apertura mancata di novu

Uni pochi mesi prima di a scuperta di u positronu, Joliot-Curie hà avutu ritratti di, frà altre cose, una strada curva, cum'è s'ellu si trattava di l'elettrone, ma torcendu in a direzzione opposta di l'elettrone. I ritratti sò stati pigliati in una camera di nebbia situata in un campu magneticu. Basatu annantu à questu, u coppiu hà parlatu di l'elettroni chì andavanu in duie direzzione, da a surgente è à a surgente. In fatti, quelli assuciati à a direzzione "versu a surgente" eranu positroni, o elettroni pusitivi chì si alluntananu da a fonte.

Intantu, in i Stati Uniti à a fini di l'estiu di u 1932, Carl David Anderson (4), u figliolu di l'immigranti svedese, hà studiatu i raghji còsmici in una camera di nuvola sottu l'influenza di un campu magneticu. I raghji còsmici venenu à a Terra da l'esternu. Anderson, per esse sicuru di a direzzione è u muvimentu di e particeddi, in a camera hà passatu i particeddi per una piastra metallica, induve anu persu una parte di l'energia. U 2 d'aostu, hà vistu una pista, chì hà senza dubbitu interpretatu cum'è un elettroni pusitivu.

Hè da nutà chì Dirac avia predittatu prima l'esistenza teorica di una tale particella. Tuttavia, Anderson ùn hà micca seguitu i principii teorichi in i so studii di i raghji còsmici. In questu cuntestu, hà chjamatu a so scuperta accidintali.

À novu, Joliot-Curie hà avutu à mette cun una professione innegabile, ma hà fattu più ricerche in questu spaziu. Anu trovu chì i photons gamma-ray ponu sparisce vicinu à un nucleu pisanti, furmendu un coppiu elettroni-positroni, apparentemente in cunfurmità cù a famosa formula di Einstein E = mc2 è a lege di cunsirvazione di energia è momentum. In seguitu, Fidiricu stessu hà dimustratu chì ci hè un prucessu di sparizione di un coppiu elettroni-positroni, chì dà nascita à dui quanta gamma. In più di positroni da coppie elettroni-positroni, anu avutu positroni da reazzioni nucleari.

5. Settima Conferenza Solvay, 1933

Seduta in prima fila: Irene Joliot-Curie (seconda da sinistra),

Maria Skłodowska-Curie (quinta da manca), Lise Meitner (seconda da diritta).

radiuattività artificiale

A scuperta di a radiuattività artificiale ùn era micca un attu istantaneu. In u frivaru di u 1933, bombardendu l'aluminiu, u fluoru, è dopu u sodiu cù particeddi alfa, Joliot hà ottenutu neutroni è isotopi scunnisciuti. In u lugliu di u 1933, anu annunziatu chì, irradiendu l'aluminiu cù particeddi alfa, anu osservatu micca solu neutroni, ma ancu positroni. Sicondu Irene è Fidiricu, i positroni in questa reazzione nucleare ùn anu pussutu esse furmatu per via di a furmazione di coppie elettroni-positroni, ma avianu da vene da u nucleu atomicu.

A Settima Conferenza Solvay (5) hè stata in Bruxelles u 22-29 d'ottobre di u 1933. Hè stata chjamata « A struttura è e proprietà di i nuclei atomici ». Hè stata assistita da 41 fisici, cumpresi i più impurtanti esperti in questu campu in u mondu. Joliot hà riportatu i risultati di i so esperimenti, affirmannu chì l'irradiazione di boru è aluminiu cù raghji alfa pruduce un neutronu cù un positronu o un protone.. À sta cunferenza Lisa Meitner Ella disse chì in i stessi esperimenti cù l'aluminiu è u fluoru, ùn hà micca u stessu risultatu. In l'interpretazione, ùn hà micca sparte l'opinione di a coppia di Parigi nantu à a natura nucleare di l'urìgine di positroni. In ogni casu, quandu hà tornatu à u travagliu in Berlinu, hà fattu di novu sti esperimenti, è u 18 di nuvembre, in una lettera à Joliot-Curie, hà ammissu chì avà, in u so parè, i positroni emergenu da u nucleu.

Inoltre, sta cunferenza Francis Perrin, u so paru è bonu amicu di Parigi, hà parlatu nantu à u sughjettu di i positroni. Da l'esperimenti era cunnisciutu chì anu ottenutu un spettru cuntinuu di positroni, simili à u spettru di particeddi beta in decadimentu radiuattivu naturali. Ulteriore analisi di l'energii di positroni è neutroni Perrin ghjunse à a cunclusione chì duie emissioni deve esse distinti quì: prima, l'emissione di neutroni, accumpagnata da a furmazione di un nucleu inestabile, è dopu l'emissione di positroni da stu nucleu.

Dopu à a cunferenza, Joliot hà firmatu questi esperimenti per circa dui mesi. È dopu, in dicembre di u 1933, Perrin hà publicatu a so opinione nantu à a materia. À u listessu tempu, ancu in dicembre Enrico Fermi prupostu a teoria di a decadenza beta. Questu hè servitu cum'è una basa teorica per l'interpretazione di l'esperienze. In principiu di u 1934, a coppia di a capitale francese ripigliò i so esperimenti.

Esattamente l'11 di ghjennaghju, ghjovi dopu meziornu, Frédéric Joliot hà pigliatu un fogliu d'aluminiu è l'hà bombardatu cù particelle alfa durante 10 minuti. Per a prima volta, hà utilizatu un contatore Geiger-Muller per a rilevazione, è micca a camera di nebbia, cum'è prima. Hà nutatu cù sorpresa chì quandu ellu sguassate a fonte di particeddi alfa da u fogliu, a cuntazione di positroni ùn si ferma, i cuntatori cuntinueghjanu à mustrà, solu u so numeru diminuì esponenzialmente. Hà determinatu a mezza vita per esse 3 minuti è 15 seconde. Dopu hà riduciutu l'energia di e particelle alfa chì cascanu nantu à u fogliu mettendu un frenu di piombu in u so percorsu. È hà avutu menu positroni, ma a mezza vita ùn hà micca cambiatu.

Allora hà sottumessu boru è magnesiu à i stessi esperimenti, è hà ottenutu a mità di vita in questi esperimenti di 14 minuti è 2,5 minuti, rispettivamente. In seguitu, tali esperimenti sò stati realizati cù l'idrogenu, lithium, carbone, berilliu, nitrogenu, ossigenu, fluoru, sodium, calcium, nickel and silver - ma ùn hà micca osservatu un fenomenu simili à l'aluminiu, boru è magnesiu. U cuntatore Geiger-Muller ùn distingue micca i particeddi carichi pusitivi è negativi, cusì Frédéric Joliot hà verificatu ancu chì si tratta veramente di elettroni pusitivi. L'aspettu tecnicu era ancu impurtante in questu esperimentu, vale à dì, a prisenza di una forte fonte di particeddi alfa è l'usu di un contatore di particelle caricate sensitivu, cum'è un contatore Geiger-Muller.

Comu spiegatu prima da a coppia Joliot-Curie, positroni è neutroni sò liberati simultaneamente in a trasfurmazioni nucleari osservata. Avà, in seguitu à i suggerimenti di Francis Perrin è a lettura di e considerazioni di Fermi, a coppia hà cunclusu chì a prima reazzione nucleare hà pruduttu un nucleu inestabile è un neutronu, seguitu da u beta plus decadenza di quellu nucleu instabile. Allora puderanu scrive e seguenti reazzioni:

I Joliots anu nutatu chì l'isotopi radiuattivi risultanti avianu una mità di vita troppu curta per esse in natura. Anu annunziatu i so risultati u 15 di ghjennaghju di u 1934, in un articulu intitulatu "Un novu tipu di radioattività". À principiu di ferraghju, anu riesciutu à identificà u fosforu è u nitrogenu da i primi dui reazzioni da i picculi quantità cullati. Prestu ci hè statu una prufezia chì più isotopi radiuattivi puderanu esse pruduciutu in reazzioni di bumbardamentu nucleari, ancu cù l'aiutu di protoni, deuteroni è neutroni. In marzu, Enrico Fermi hà fattu una scumessa chì tali reazzioni seranu prestu realizatu cù neutroni. Prestu hà vintu a scumessa ellu stessu.

Irena è Frederick anu premiatu u Premiu Nobel in Chimica in u 1935 per "a sintesi di novi elementi radioattivi". Sta scuperta hà alluntanatu a strada per a produzzione di isotopi radiuattivi artificiali, chì anu truvatu parechje applicazioni impurtanti è preziose in a ricerca di basa, a medicina è l'industria.

Infine, vale a pena mintuvà i fisici di i Stati Uniti, Ernest Lawrence cù i culleghi di Berkeley è i circadori di Pasadena, trà quale era un polaccu chì era in un stage Andrzej Soltan. U cuntu di impulsi da i cuntatori hè statu osservatu, ancu s'ellu l'acceleratore avia digià cessatu di travaglià. Ùn li piacia micca stu cuntu. Tuttavia, ùn anu micca capitu chì si trattava di un novu fenomenu impurtante è chì simpricimenti mancavanu a scuperta di a radiuattività artificiale ...