Радиоактивтіліктің ашылуы

XIX ғасырдың соңында газ арқылы электр қуатының өтуіне қызығушылық артты.Фарадей осы құбылыспен айналыса отырып,жарқыраған зарядталмаған газдың көлеңкелі тұсын ашты.Зарядталмаған газдың ары қарай көбеюі жарықтанудың мінездемесін өзгертті.1859 жылы математик Плюкер егер қатты қуатсызданса катодтан көкшіл сәуле шығып,анодқа дейін жететінін және түтікшенің шынысын жарықтандыратынын байқады.Плюкердің ізбасары Гитторф1869 жылы ұстазының жолын жалғастырып,егер катодпен жазықтық бетімен қатты дене болған жағдайда ғана флюоресцирлік түтікшенің бетінде айқын көлеңке пайда болады.

Гольдштейн сәулелерді зерттей келе оларды катод сәулелері деп атады.Үш жыл өткен соң Вильям Крукс катод сәулелерінің материалды табиғатын дәлелдеді.Катод сәулелерінің магнит өрісі арқылы Крукс түтікшесінде ауытқуы классикалық мектептік демонстрация болды.Осындай Крукс түтікшелерімен 1895 жылы аяғында профессор Конрад Рентген эксперимент өткізді.Бірде тәжірбие аяқталар кезінде түтікшені қара түсті картоннан жасалған қаптағышпен жауып,жарықты сөндіріп түктікшені қоректендіретін индукаторды қоспай тұрып,ол синеродисік баридің жарқылын экраннан байқады,ол жарқыл түтікшенің жанынан байқалды.Осы жағдайға таң қалған Рентген экрандағы экспериментін жалғастырды.Ол 1895 жылдың 18 желтоқсанындағы хабарламасында «Сәулелердің жаңа түрі туралы»тәжірбиесін хабарлады.Жіті зерттеу қара картоннан қандайда бір агенттің өтетінін көрсетті.Рентген оларды зерттей келе қысқаша «Х-сәулелері»деп атады.Ол бұл сәулелердің ағаш,қағаз,эбонит және металдың жұқа қабаттарынан өтетінін анықтады.Одан кейін ол өзінің сенсациялық тәжірбиесімен бөлісті.Егер қолды разрядты түтікшемен экранның ортасында ұстаса,онда сүйектердің қою көлеңкелері және қолдың әлсіз көлеңкелері көрінеді.Бұл адам денесінің ең алғашқы ренгеноскопиялық зерттеуі еді.Алғашқы тәжірбиесінен кейін-ақ Рентген Х-сәулелерінің катод сәулелерінен айырмашылығын білді. Олар зарядты тасымалдамайды және магнит өрісінен ауытқымайды,алайда катод сәулелері арқылы қозады.Рентгеннің ашқан тәжірбиесі ғылым әлемінде үлкен қызығушылық тудырды.Оның тәжірбиесі әлемнің лабораторияларында қайталанды.

Вильям Конрад Рентген 1845 жылы 27 наурызда Германияның Ленепа қаласында дүниеге келді.Ол Цюрихте техникалық білім алды.1868жылы философия докторы дәрежесіне диссертация қорғап,алдымен Цюрихте фзика кафедрасында ассистент болып,сосын Гисенде,кейін Страсбургте жұмыс істейді.Бұл кездері Рентген жақсы тәжірбиелік сабақ алды және бірінші дәрежелі тәжірбиеші болып шықты. 1885-1900 Вюрцбург университетінде профессор болып жұмыс істеп жүріп Рентген өз атымен аталатын сәулелерді ашты.Бұл ашылу үшін 1901 жылы Нобель сыйлығын алды және ең алғашқы физикалық лауреат атанды.1900 жылдан бастап өмірінің соңына дейін (1923 жылы 10-ақпанда өмірден озды) ол Мюнхен университетінде жұмыс істеді.

1896 жылы 20-қаңтар дүйсенбі куні Анри Пуанкаре Париж академиясының отырысында жаңадан ашылған сәулелермен рентген сәулелерінің флюоресценцияға қатысы бар екендігі туралы өз ойын айтты.Отырысқа қатысушылардың арасында Анри Беккерель болатын.Ол Пуанкаренің гипотезасын шешуді ұйғарды.Беккерель көптеген тәжірбие нәтижесінде минерал жарықтанусыз фотопластинкаға экран арқылы көрінбейтін сәуле түсіретінін анықтады.Уран тұзы ешқандай сыртқы әсерсіз фотопластинкаға түсетін көрінбейтін сәуле шығаратынын байқады.Осы ашылуын Беккерель екінші наурыз күні жариялады.

Көптеген тәжірбиелер жасау арқылы Беккерель Пуанкаренің гипотезасын теріске шығарды.Сәулелерді тек уран қосылыстары ғана шығара алатыны белгілі болды.Олар ауаны иондауға және зарядталған электроскопты зарядсыздандыра алатын қасиетке ие.1896 жылы 23-ші қарашада Беккерель уран физикалық және химиялық күйіне қарамай көрінбейтін уран сәулелерін шығаратыны туралы жариялады.1897жылы Кавендиш лабораториясында катод сәулелерінің жұмбағы шешілді.Катод сәулелерінің корпускулалық табиғатын Кавендиш лабораториясының жас директоры Д.Д.Томсон анықтады.

Джозеф Джон Томсон 1856 жылы 18-ші желтоқсанда Манчестрде дүниеге келген.Ол Оуэн-колледжін тәмамдаған.1876-1880 жылдары Кембридж университетінде оқыды.1880 жылы қаңтарда соңғы сынақтарын жақсы тапсырып,Кавендиш лабораториясында жұмыс істей бастайды.Ол кезде лаборатория директоры Рэлей болатын.

22-ші желтоқсанда Рэлей кеткеннен кейін 27 жастағы Томсон Кавендиш лабораториясының үшінші профессоры болып сайланды.Томсон кезеңінде көптеген өзгерістер болды.1887 жылы Максвелдің көптеген кітаптары лабораторияға берілді. 1890 жылы Максвелл шәкіртақысы беріле бастады.Шәкіртақы зерттеуші-студенттерге берілді.1893 жылы Томсон Кавендиштің физикалық қоғамын ұйымдастырды.Томсон лабораториялық шеберліктің дамуына коп көңіл бөліп,жақсы механиктерді оқуға шақырып,оларды үйретті.

Рэлей кезеңінде Томсон өзінің ғылыми жолын Кавендиш лабораториясында бастады.Оның ең алғашқы мақаласы 1880 жылы жарықтың электромагниттік теориясына арналды.Келесі жылы екі жұмыс пайда болды,оның бірі жарықтың электромагниттік теориясының бастамасы болды.

Рентген сәулелерінің ашылуы Томсонның газ арқылы электр өтуіне деген қызығушылығын одан сайын арттырды. Бұл ұжымдық жұмыстың нәтижесі 1903 жылы классикалық монография «Газдар арқылы электрдің өтуі» жарыққа шықты.Осы зерттеу кезінде электрон ашылды.

Томсон түтікшеден ауаны шығарудың техникасын дамытып, катод бумасының электр өрісі арқылы ауытқуын анықтады.Томсон түтікшесі конденсатордың пластинкалары арқылы электрлі сәуленінің үлгісі болды.Катод бумасына электр және магнит өрісі арқылы Томсон катод сәулелерінің қатынасын е/m анықтауға мүмкіндік алды.

Атом электроннан тұратыны белгілі болды. Томсонның өзі атомның электромагниттік моделін құрастырды.Оның болжамы бойынша теріс зарядталған зарядтар оң зарядталған бөліктің ішінде болады деп ойлады.Бұл «Томсон атомы» Резерфордтың ядроны және Бордың атом моделін жасағанға дейін ең кең таралған модель болды. Томсон әдісінің дамуы электронды оптиканың, электронды лампаны қуаттаған бөліктердің тездетушілердің негізін құрайды. Томсонның ең үлкен еңбегі физиктерді электрондарды басқаруға үйретті.1906 жылы Д.Д.Томсонға Нобель сыйлығы берілді.Кавендиш лабораториясында атақты Вильсон камерасының өмірі басталды.Оны 1911 жылы осы лабораторияның оқушысы әрі қызметкері Томсон Вильсон құрастырды.

Томсонмен оның оқушыларының атомдық және ядролық физиканың пайда болуында атқарған рөлі өте үлкен.Бірақ Д.Д.Томсон өмірінің соңына дейін эфирдің жақтаушысы болып қалды.

Д.Д.Томсон 1940 жылы 30-тамызда Англияның басына қиын күндер туған кезде,яғни гитлер жақтастарының басып кіру қаупі туған кезде өмірден өтті.

 

2 .Пьер және Мария Кюридің еңбектері мен өмірі

Пьер мен Мария Кюри жаңа құпия іспен айналыса бастады. 1987 жылы Мария Склодовская-Кюри радиоактивтілікті зерттей бастады және өзінің докторлық дисертациясын қорғады. 1898 жылы алғаш радиоактивтілік туралы мақала жазды.

Мария Кюри алғашқы жұмысын өзінің аналогиялық уран жайлы зерттеді. Ол «торийдің уранға қатысын» тапты. Германий Шмидт аналогиялық результатын жариялайды. Кейін ол «уран мен торий бір бірімен тығыз байланысты екенін тапты, бұны радиактивтілік деп атадым, кейін жалпы шешім бойынша радиоактивтілік деп аталсын деген шешім шыгады» деп жазады. Шілде айындағы мақалада Пьер мен Мария ерлі-зайыпты деп жазылады. Пьер өзінің жұмысын тастап әйелінің жұмысына белсенді түрде көмектеседі. Ерлі зайыптылр мектептің қираған сарайын физика және химия пәнінен лабороториясын ашып титандық жұмысын уран рудасын зерттейді. «Пьер Кюри» атты кітабында Мария бұл жұмысты егжей тегжейлі зерттеулері жпйлы жазады.

Еңбек өзінің жемісін әкелді. 1898 жылы жаңа радиоактивтілік пайда болды. Шілдеде шыққан Мария мен Пьер Кюри зерттеулерінде «жаңа радиоактивтіліктің рудасын» плоний мен радийдің ашылуымен радиоактивтіліктің жаңа сатысы ашылды. 1903 жылы желтоқсанда А. Беккерель, Пьер және Мария Кюри Нобель сыйлығын алды.

Анри Беккерель 15 желтоқсанда 1852жылы белгілі физик Александр Эдмонда Беккерел отбасында дүниеге келген. Анри лицейде оқыды содан политехникалық мектепті бітірген соң инженерлік институтында жұмыс істеген. бірақ көп ұзамай әйелі қайтыс болып, баласы Жан екеуі әкесіне көшіп келеді. Алғаш Политехникалық мектебінде оқытушы болып қызмет етті. 1878жылы ағасы қайтыс болған соң әкесіне көмекші болады. 1888 жылы Анри докторлық десертация қорғайды. Жыл өткен соң Академиялық ғалым болады. Беккерелдің өмірі радиоактивтіліктің ашылуынан кейін қатты өзгереді. ол Нобель сыйлығының иегері, атақты Париж ғалымы, Лондон Королдік мүшесі болды. Беккерель 1908 жылы 25 тамызда қайтыс болды.

Пьер Кюри 15 мамырда 1859 жылы Париж дәрігерлерінің отбасында туылған. Әкесі Эжен Кюри 1848 жылғы революционер. Олар Жаку және Пьер ағайынды болған.

Пьер үйде білім алды. 16жасында балавр атанған. жас бакалавр Сорбанада алғаш лекция тындады, Фармацевтикалық университетінде Леру профессордың лабораториясында жұмыс истеді. Осы уақыттарда інісі Жакпен бірге кристалды зерттеумен айналысады. Жак Кюри Монпельге барып минерологиямен айналысады. 1895 жылы Мария Склодовскаямен үйленеді. 19 сәуірде ауылға оралады. ол кошеде келе жатып жол апатынан қайтыс болады.

 

Мария Склодовская 17 қарашада 1867 жылы Варшавадағы гимназияның тәрбиелеушілер отбасында дуниеге келген. Ол мектепті де, колледждіде алдын медальмен бітірген. 1883 жылы гимназиядан кейін поляктің бай отбасында тәрбиеші болып жұмыс істейді. 1891 жылы Парижге барып Сарбоннаға ыизика-математика факультетіне оқуға түсті. Оның ең алғашқы ғылыми еңбегінің аты: «Радиактивті заттарды зерттеу». Склодовская мектепке барғанда Пьер Кюримен танысады. Олар бірігіп радиактивті элемент ашты. 1903 жылы Нобель сыйлығын алды. Пьер қайтыс болған соң, Мария Кюри Париж университетіндегі орнын басқарды. 1906 жылы 13 мамырда Нобель сыйлығын алған және Сарбоннадағы алғашқы профессор болды. Мария алғаш рет радиоактивтіліктен лекция оқыды. 1911 жылы Нобель сыйлығын екінші марте алды. Склодовская-Кюри Нобель сыйлығымен екі рет (1903 ж. физика, 1911 ж. химия салалары бойынша) марапатталды. 1910 ж. Мария Кюри радий химиялық элемент екендiгiн дәлелдеп бередi. Бiрнеше айдан кейiн Швед Корольдiгiнiң Ғылым академиясы химия саласы бойына Мария Кюриге Нобель сыйлығын бередi. Сөйтiп, Мария Кюри алғаш Нобель сыйлығын екi рет иеленген ең бiрiншi лауреат болып танылды. Жиналған тәжірибелерiн ол 1920 ж. «Радиология және соғыс» атты монографиясында жалпылайды. Мария Кюри 1934 ж. 4 маусымында лейкемия ауруынан қайтыс болады.

 

Кванттың ашылуы

Рентген сәулесінің (Рентген,1895 жылы),радиоактивтіліктің (Беккерель,1896 жылы) электронның (Томсон, 1897ж),радийдің (пьер және Мария Кюри 1898ж) ашылуы атомдық және ядролық физиканың дамуының бастауы болды. 1899 жылы Э.Резерфорд радиоактивтілік жайлы үлкен мақала жариялады.Ол уран және торийдің сәулелерінің құрамы күрделі екендігін және сәулелерге бөлінетіндігін көрсетті (кейіннен сәулесі қосылды).Бұл радиоактивті шашыраудың күрделі екенін көрсетеді.1900 жылы адамзатқа белгілі жылулық шашырауын зерттей келе,Макс Планк атомдық құрылысын ашты. ғасырда «Жылулық сәуле»-нің бар екендігін химик Шееле ашты.В.Гершель көрінерлік спектрдің қызыл бөлшегінен көрінбейтін жылулық сәулені ашты.Кирхгоф өзінің атымен аталған жылулық шашыраудың негізгі заңын ашқаннан кейін,1859 жылы жылулық шашыраудың теориясы басталды,ол абсолют қара дененің түсінігін қалыптастырды.Кирхгоф өзінің заңын ашқаннан кейін, 20 жыл өткен соң Стефан Жозеф қара дене шығаратын толқын ұзындығының жалпы энергиясы дененің абсолют температурасының 4 дәрежесіне тура пропорционал.Сол пропорционал коэффициент универсал константа болып табылады.Стефан өзінің заңын 1879 жылы ашты.Ал 1884 жылы Стефанның шәкірті Людвиг Больцман жарық қысымына сүйеніп температураның шашырау принципіне қолданып,Стефанның теориялық заңын шығарды.Осы кезден бастап Стефан-Больцман заңы деп аталды(сонымен қатар Стефан-Больцман тұрақтысы).Осы жолда материяның кинетикалық теориясына сүйене отырып,орыс физигі В.А.Михельсон 1887 жылы қатты дененің спектрлік шашырау энергиясының бөлінуін теориялық жағынан түсіндіруін бастады. Михельсон жұмысы «спектрлік шашырау энергиясының бөлінуін теориялық жағынан түсіндіру тәжірибесін» 1887 жылы қаңтарда «орыс физикалық-химиялық ұйым» журналында жарияланып,француз және ағылшын тілдеріне аударылды.

Владимир Александрович Михельсон 1860 жылы 30-маусымда Подольдік губерниясында дүниеге келген.Мәскеуде жеке меншік гимназияны бітіріп,1878 жылы Петербург университетіне тұсті.Дегенмен,кейінірек ол физика жағына жақын екенін ұғынып,Мәскеу университетіне ауысады.А.Г.Столетов Михельсонның дарынын байқап,1883жылы университет бітіргеннен кейін кәсіби білімін

 

жетілдіруге қалдырады.1887 жылы Михельсон шетелге барып,Гельмгольц лабораториясында «аралас газдардың шытырлап жануының қалыпты жылдамдығы» атты магистрлік диссертациясымен жұмыс жасады.Бұл диссертациясы жоғары бағаланып,Столетов ұсынысымен кеңес физика-математика факультетінің докторлық дәрежесі берілді.Михельсон Мәскеу ауыошаруашылық институтының метеорология және физика кафедрасының профессоры болып таңдап алынды. Михельсон Ресейде метеорологиялық бақылауды ұйымдастыруда үлкен жұмыс бастады.Оның жобасымен мет еорологиялық обсерватория салынып,қазіргі кезде ол соның атымен аталды. Михельсон 1827 жылы 27-ақпанда дүниеден озды.Бірақ Михельсон жанасу заңын түсіндіре алмады,дегенмен осы заңды Вильгельм Вин Михельсон жұмысына сүйене отырып дәл анықтады.

Борис Борисович Голицын 1862 жылы 2 наурызда дүниеге келген,ол ескі титульдық дворян тектен шыққан. Ол өзен корпусында тәрбиеленіп,оны 1880 жылы гердемарин дәрежесінде бітіріп шықты.Өзен академиясында оқыды,сосын Петербург университетіне түсуге талпынды.Орта дәрежелі аттестатының болмағандығынан ол түсе алмады. Голицын Кундтуға Страсбургке кетіп қалды,осы жерде ол П.Н.Лебедевпен кездесіп дос болды.Страсбургте ол философиядан доктор дәрежесінде «Дальтон заңы» атты диссертациясын қорғады.Ресейге оралғаннан кейін Петербург университетіне магистрлік емтихан тапсырып,Мәскеуге жолдама алып сол жерде университеттің приват-доценті болды.Ол көрсеткен «математикалық физиканы зерттеу» атты магистрлік диссертациясы орыс ғылымының ауыр тарихының бастауы болды.Көпшілік жолы болмағыш доцент санайтын Голицын Петербург Ғылым Академиясының Столетов таңдап алды.Бірақ бұл таңдау оған қасірет әкелді,академиялық қақтығыс әсерінен әлсіреген Столетов тұмаудан қайтыс болды.

Голицын сейсмологияны зерттеуде аты шыққан академик 1916 жылы 16 мамырда Голицын қаза болды.

Макс Планк 1858 жылы 23 сәуірде Кильск университетінің заңгер факультетінің профессоры Вильгельм Планк тобасында дүниеге келген.Макс 9 жасында отбасы Мюнхенге көшті.Ол алдымен Мюнхенде,кейін Берлин университетінде оқыды,сонда Планк лекция оқыды,оны Кирхгоф,Гельмгольц,Вейерштрасс тыңдады.Ол термодинамикаға қызықты,әсіресе өзінің екінші заңына бұл қызығы өмір боцына сақталып қалды.Мюнхенге оралған соң жоғарғы оқу орнына

 

қызметке тұру үшін емтихан тапсырды.Планк 1879 жылы «жылудың механикалық теориясының екінші заңы» атты докторлық диссертациясын қорғады. Мюнхен университетінде доцент қызметінде жүріп,теориялық физикадан лекция курсын құрастыра бастады.1887 жылы Геттинген университетіне философия факультеті сыйлығына конкурсқа шығарма жазды.Осы шығармасы үшін Планк сыйлыққа ие болды. 1879 жылы термодинамикадан бірінші лекциясының басылымы басылып шықты.Бұл классикалық физикасы бірнеше рет басылып шығып,шетел тілдеріне,сонымен қатар орыс тіліне аударылды,ол кезге дейін Планк Берлин университетінде профессор болған және Прусс ғылыми академиясының мүшесі болды.

1906 жылы Планктың «жылулық сәулелену теориясынан лекция» атты классикалық монографиясы жарық көрді.Осы кітабы орысшаға аударылып,1935 жылы «Жылулық сәулелену теориясы» атты атаумен шықты.1918 жылы Макс Планк физикадан квантты ашқаны үшін,Нобель сыйлығын иеленді.Планктың кейінгі өмір жолы қиындыққа толы болды.І дүниежүзілік соғыс кезінде оның ұлы қайтыс болды,және екі қызы да дүниеден озды.1945жылы соғыс кезінде оның үйі бомбаланып,оның бүкіл өмірінде жинақталған кітапханасы да жойылды.Планк 1947 жылы 4 қазанда дүние салды,шамамен 90 жыл өмір сүрді.Оған 40 жыл болғанда,ерлі-зайыпты Кюрилер радийді ашты,ал 42-ге келгенде υ-ге ε=hυ болатын порцияны енгізді. h-Планк тұрақтысы.

Сәуле шығару заңының тарихы XX ғасырда дамыды.Планктың өзі ұсынған гипотезасын классикалық тұрғыдан деп есептеді,бірақ олац болмай шықты,осылайша кванттық физиканың дамуы басталды.