Открытие ядерной изомерии


вернуться в оглавление книги...

И. Н. Головин. "Игорь Васильевич Курчатов"
"Атомиздат", Москва, 1978 г.
OCR Biografia.Ru

продолжение книги...

ОТКРЫТИЕ ЯДЕРНОЙ ИЗОМЕРИИ

Принятое решение освободило Курчатова от всех «долгов», связывавших его с полупроводниками и диэлектриками. Теперь все свои силы он отдает изучению атомного ядра. Сам А. Ф. Иоффе ни радиоактивностью, ни атомным ядром не занимался; все его интересы как ученого были сосредоточены на физике твердого тела, диэлектриках и полупроводниках, однако он не только не препятствовал Курчатову в его новом стремлении, но, считая себя ответственным за всестороннее развитие физики в Советском Союзе, поддерживал его и морально, и материально. Труд Курчатова и его сотрудников не замедлил принести плоды. Приступив к изучению искусственной радиоактивности, возникающей при облучении ядер нейтронами, или, как тогда называли, к изучению эффекта Ферми, Игорь Васильевич уже в апреле 1935 г. сообщил об открытом им вместе с братом Б. В. Курчатовым, Л. И. Русиновым и Л. В. Мысовским третьем периоде распада радиоактивного брома.
Об этом Л. И. Русинов писал так: «...при облучении брома нейтронами образуются бета-активные изотопы брома, распадающиеся с тремя периодами полураспада: 18 минут, 4,2 часа, на которые указывал также Ферми, и с новым периодом — 36 часов.
Так как были известны только два стабильных изотопа брома с массовыми числами 79 и 81, то возникновение при нейтронном облучении брома трех видов радиоактивных ядер привело к затруднениям при установлении типов реакции...»
«Для объяснения этой аномалии, — говорил Курчатов на сессии Академии наук СССР в марте 1936 г., — мы предположили, что радиоактивные изотопы облучаемого нейтронами элемента могут возникнуть не только при простом захвате нейтрона ядром, но и в результате столкновения без захвата налетающего нейтрона — столкновения, приводящего к вылету одного из ядерных нейтронов.
Вскоре, однако, пришлось оставить эти предположения. Опыты с нейтронами разных энергий, проведенные Л. И. Русиновым, показали, что при малых энергиях нейтронов образуются все три радиоактивных изотопа брома, тогда как реакция без захвата, как реакция эндотермическая, требует подвода энергии извне, хотя бы в виде кинетической энергии налетающей частицы. Значит, если не делать новых допущений, остается предположить, что в противоречии с данными масс-спектроскопического анализа у брома есть еще третий, мало распространенный устойчивый изотоп, путем присоединения к которому нейтрона и возникает третье радиоактивное ядро. Вместе с этим крайне маловероятным предположением необходимо сделать и другое допущение, также весьма маловероятное. Число ядер трех радиоактивных бромов одного и того же порядка, и, следовательно, третий, устойчивый изотоп, мало распространенный, должен обладать очень большим сечением захвата нейтрона.
Возможен и другой путь объяснения происхождения третьего радиоактивного брома — путь, который, правда, приводит к существенно новому допущению о существовании ядер — изомеров. Говоря об изомерии ядра, я не хочу трактовать ее в том узком смысле, который был указан Гамовым. Ядра-изомеры, в нашем случае — это ядра с одним и тем же зарядом и одним и тем же массовым числом (неразличимые поэтому масс-спектро-скопически), но разной структуры».
Рассматривая подобные аномалии в радиоактивности брома и других элементов, Л. Мейтнер в своем докладе на физическом семинаре в Цюрихе в июне 1936 г. сделала более осторожный вывод:
«В настоящее время трудно поверить в существование «изомерных» атомных ядер, т. е. таких ядер, которые при равном атомном весе и равном атомном номере обладают различными радиоактивными свойствами».
Идея Игоря Васильевича Курчатова о распространенности нового класса ядер — ядерных изомеров — получила в последующие годы убедительное подтверждение. В декабре 1936 г. появилась важная для объяснения природы изомерии атомных ядер теоретическая работа Вейцзеккера. В ней указывалось, почему изомерные ядра при одинаковых зарядах и массовых числах могут находиться в разных энергетических состояниях — в основном и в возбужденном метастабильном.
Однако все это требовало экспериментальной проверки. В лаборатории Курчатова были поставлены опыты, с полной ясностью показавшие, что изомерия действительно обусловлена наличием метастабильных возбужденных состояний атомных ядер.
После этого исследования ядерных изомеров начали интенсивно развиваться во многих лабораториях разных стран. Исследование ядерных изомеров в значительной степени определило развитие представлений о структуре атомного ядра.
«Таким образом, первые работы И. В. Курчатова по аномалии радиоактивных превращений брома привели к новому направлению в ядерной физике — исследованию ядерных изомеров. И. В. Курчатов внес большой вклад в создание этого направления». Принимая вначале непосредственное участие в работах по ядерной изомерии, Игорь Васильевич и впоследствии проявлял живой интерес к этой области ядерной физики, всемерно способствуя ее развитию.

продолжение книги...