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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Radioaktivität. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Entdeckung von Röntgen bemerkenswert nicht nur durch die Möglichkeit, den Aufbau der Materie zu verstehen, und zahlreiche praktische Anwendungen. Diese Entdeckung erregte den Gedanken von Wissenschaftlern, die bereits entschieden hatten, dass das Gebäude der Physik gebaut worden war und dass es in der Natur nichts mehr gab, was dem Menschen bekannt war. Auch ein Mitglied der französischen Akademie Becquerel war von der Entdeckung der Röntgenstrahlen begeistert. Henri Becquerel (1852-1908) arbeitete zunächst als Straßenbauingenieur, interessierte sich aber bald wie sein Vater und Großvater für wissenschaftliche Forschung. Mit 35 verteidigte Henri Becquerel seine Doktorarbeit, mit 40 wurde er Professor. Er untersucht das Phänomen der Fluoreszenz. Er möchte wirklich die Natur des mysteriösen Leuchtens bestimmter Substanzen unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung enträtseln. Becquerel sammelt eine riesige Sammlung leuchtender Chemikalien und natürlicher Mineralien. In seinem Bericht auf dem Kongress wies Becquerel darauf hin, dass es ihm sehr unwahrscheinlich erscheint, dass Röntgenstrahlen in der Natur nur unter den schwierigen Bedingungen existieren könnten, unter denen sie in Experimenten gewonnen werden. Röntgen. Becquerel, der mit der Lumineszenzforschung seines Vaters eng vertraut war, machte darauf aufmerksam, dass die Kathodenstrahlen in Röntgenexperimenten beim Aufprall sowohl Glaslumineszenz als auch unsichtbare Röntgenstrahlen erzeugten. Dies führte ihn zu der Idee, dass jede Lumineszenz gleichzeitig von der Emission von Röntgenstrahlen begleitet wird. Diese Idee wurde zuerst von A. Poincaré geäußert. In seiner Doktorarbeit M. Curie-Sklodowska schreibt bei dieser Gelegenheit: „Die ersten Röntgenröhren hatten keine metallische Antikathode: Die Quelle der Röntgenstrahlen war eine Glaswand, die den Kathodenstrahlen ausgesetzt war; gleichzeitig fluoreszierte sie stark. Man könnte sich fragen, ob die Emission von X -Strahlen ist ein unverzichtbarer Begleiter der Fluoreszenz, unabhängig von deren Ursache. Mehrere Tage lang denkt Becquerel über das von ihm geplante Experiment nach, wählt dann aus seiner Sammlung das Doppelsulfatsalz von Uran und Kalium aus, drückt es zu einem kleinen Kuchen, legt das Salz auf eine Fotoplatte, die in schwarzem Papier vor dem Licht geschützt ist, und legt die Platte frei mit Salz zur Sonne. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht begann das Doppelsalz hell zu leuchten, dieses Leuchten konnte jedoch nicht auf die geschützte Fotoplatte fallen. Becquerel wartete kaum, bis die Fotoplatte aus dem Entwickler entfernt werden konnte. Auf dem Teller war deutlich das Bild eines Salzkuchens zu erkennen. Ist alles richtig und Salz emittiert als Reaktion auf die Bestrahlung mit Sonnenlicht nicht nur Licht, sondern auch Röntgenstrahlen? Becquerel prüft sich immer wieder. Am 26. Februar 1896 kamen trübe Tage und Becquerel versteckt die für das Salzexperiment vorbereitete Fotoplatte bedauernd im Tisch. Zwischen Salzkuchen und Fotoplatte stellte er diesmal ein kleines Kupferkreuz, um zu sehen, ob die Röntgenstrahlen hindurchdringen würden. Wahrscheinlich verdanken nur wenige Entdeckungen in der Wissenschaft ihre Entstehung schlechtem Wetter. Wenn es Ende Februar 1896 in Paris sonnig gewesen wäre, wäre eines der wichtigsten wissenschaftlichen Phänomene, dessen Lösung zu einer Revolution in der modernen Physik führte, nicht entdeckt worden. Am 1. März 1896 holte Becquerel, ohne abzuwarten, bis die Sonne am Himmel auftauchte, dieselbe fotografische Platte aus der Kiste, auf der das Kreuz und das Salz mehrere Tage gelegen hatten, und entwickelte sie für alle Fälle. Was war seine Überraschung, als er auf der entwickelten fotografischen Platte ein klares Bild von sowohl einem Kreuz als auch Kuchen mit Salz sah! Sonne und Fluoreszenz haben also nichts damit zu tun? Als erstklassiger Forscher zögerte Becquerel nicht, seine Theorie einer ernsthaften Prüfung zu unterziehen und begann, die Wirkung von Uransalzen auf einer Platte im Dunkeln zu untersuchen. So wurde entdeckt, und dieser Becquerel bewies durch aufeinanderfolgende Experimente, dass Uran und seine Verbindungen ohne Abschwächung ständig Strahlen aussenden, die auf eine fotografische Platte einwirken und, wie Becquerel gezeigt hat, auch in der Lage sind, das Elektroskop zu entladen, d.h. Ionisation zu erzeugen. Diese Entdeckung sorgte für Aufsehen. Besonders auffallend war die Fähigkeit von Uran, ohne äußere Einwirkung spontan zu strahlen. Ramsay sagt, als er im Herbst 1896 zusammen mit Lord Kelvin (W. Thomson) und D. Stokes das Labor von Becquerel besuchte, „waren diese berühmten Physiker ratlos, woher der unerschöpfliche Energievorrat in Uransalzen kommen könnte. Lord Kelvin neigte zu der Annahme, dass dieses Uran als eine Art Falle dient, die die ansonsten nicht nachweisbare Strahlungsenergie, die uns durch den Weltraum erreicht, auffängt und in eine Form umwandelt, in der sie chemisch wirkungsfähig gemacht wird. Der weltweit erste Bericht über die Existenz von Radioaktivität wurde von Henri Becquerel auf einer Tagung der Pariser Akademie der Wissenschaften am 24. Februar 1896 erstellt. Die Entdeckung des Phänomens der Radioaktivität durch Becquerel kann auf die herausragendsten Entdeckungen der modernen Wissenschaft zurückgeführt werden. Ihm ist es zu verdanken, dass der Mensch sein Wissen auf dem Gebiet der Struktur und Eigenschaften von Materie erheblich vertiefen, die Muster vieler Prozesse im Universum verstehen und das Problem der Beherrschung der Kernenergie lösen konnte. Die Doktrin der Radioaktivität hatte einen enormen Einfluss auf die Entwicklung der Wissenschaft, und das in relativ kurzer Zeit. Becquerel untersuchte die Eigenschaften neuer Strahlen und versuchte, ihre Natur zu erklären. Er konnte jedoch keine eindeutigen Schlussfolgerungen ziehen und vertrat lange Zeit die irrige Meinung, dass Radioaktivität eine Form von Langzeitphosphoreszenz sein könnte. Bald schlossen sich andere Wissenschaftler der Untersuchung des neuen Phänomens an, und vor allem die Eheleute Pierre und Marie Curie. Die junge polnische Forscherin Maria Sklodowska (1867-1934) erhielt 1894 mit herausragenden Fähigkeiten und großem Fleiß zwei Lizentiatendiplome – in Physik und Mathematik – an der berühmten Sorbonne, der Universität Paris. Zunächst übernimmt sie ein Forschungsthema von Professor G. Lippmann und beginnt, die magnetischen Eigenschaften von gehärtetem Stahl zu untersuchen. Die Weiterentwicklung des Themas führt sie an die Paris School of Industrial Physics and Chemistry. Dort lernte sie Pierre Curie (1859–1906) kennen und setzte ihre Experimente in seinem Labor fort. Im Juli 1895 wurden Pierre und Maria Ehepartner. Nach der Geburt ihrer Tochter im September 1897 beschließt Marie Skłodowska-Curie, mit der Arbeit an ihrer Doktorarbeit zu beginnen. Es war wichtig, die Aufgabenstellung der Studie klar zu formulieren. Zu dieser Zeit erfährt sie von der Entdeckung Becquerels. Marie Curie begann ihre Forschung mit einer geduldigen Untersuchung einer großen Anzahl chemischer Elemente: Sind einige von ihnen, wie Uran, Quellen von „Becquerelstrahlen“? Die Untersuchung der Radioaktivität von Uranverbindungen führte sie zu dem Schluss, dass Radioaktivität eine Eigenschaft der Uranatome ist, unabhängig davon, ob sie in der chemischen Verbindung enthalten sind oder nicht. Gleichzeitig "maß sie die Intensität von Uranstrahlen, wobei sie ihre Eigenschaft nutzte, der Luft elektrische Leitfähigkeit zu verleihen". Durch diese Ionisationsmethode wurde sie von der atomaren Natur des Phänomens überzeugt. "Dann begann ich zu untersuchen, ob es andere Elemente mit der gleichen Eigenschaft gibt, und zu diesem Zweck untersuchte ich alle damals bekannten Elemente, sowohl in reiner Form als auch in Verbindungen. Ich fand heraus, dass unter diesen Strahlen nur Thoriumverbindungen ähnliche Strahlen aussenden die von Uran." Die Experimente von Maria Sklodowska-Curie zur Untersuchung von Erzen zeigten, dass einige Uran- und Thoriumerze eine "anomale" Radioaktivität aufweisen: Ihre Radioaktivität erwies sich als viel stärker als das, was von Uran und Thorium zu erwarten war. „Dann habe ich eine Hypothese aufgestellt“, schrieb Maria Sklodowska-Curie, „dass Mineralien mit Uran und Thorium eine kleine Menge einer Substanz enthalten, die viel radioaktiver ist als Uran und Thorium; diese Substanz könnte nicht zu den bekannten Elementen gehören, weil alle sie wurden bereits untersucht; es musste ein neues chemisches Element sein." Pierre Curie erkannte, wie wichtig es ist, diese Hypothese zu testen, und verließ seine Kristallforschung und schloss sich der von Marie konzipierten Arbeit an. Für ihre Experimente wählten sie Uranpech, das in der Stadt St. Joachimsthal in Böhmen abgebaut wird. Trotz der Schwierigkeiten schritt die Forschung erfolgreich voran. Obwohl das Gehalt von Pierre Curie kaum ausreichte, um verschiedene Ausgaben zu decken, entschieden sie sich dennoch, einen Assistenten für die chemische Forschung einzustellen. Sie wurden ein junger Jacques Bemon. Die Hauptanstrengungen der Wissenschaftler richteten sich auf die Isolierung von Radium aus dem Abfall von Uranpech, da gezeigt wurde, dass es leichter zu trennen ist. Vier Jahre wurden für diese schwierige Arbeit aufgewendet, die unter widrigen Bedingungen durchgeführt wurde und viel Arbeit und Kraft erforderte. Infolgedessen gelang es Maria und Pierre, das weltweit erste Dezigramm Radium aus 8 Tonnen Joachimsthaler Uran-Teer-Abfall zu gewinnen, das damals auf 75 Goldfranken (800 US-Dollar) geschätzt wurde. Harte Arbeit brachte großzügige Ergebnisse. Am 18. Juli 1898 verfassten Pierre und Marie Curie bei einem Treffen der Pariser Akademie der Wissenschaften einen Bericht „Über eine neue radioaktive Substanz, die in einer Harzmischung enthalten ist“. Die Wissenschaftler sagten: „Die Substanz, die wir aus der Harzmischung extrahiert haben, enthält ein Metall, das noch nicht beschrieben wurde und in seinen analytischen Eigenschaften ein Nachbar von Wismut ist. Wenn die Existenz eines neuen Metalls bestätigt wird, schlagen wir vor, es Polonium zu nennen.“ , nach dem Namen des Heimatlandes von einem von uns." In dieser Arbeit wird das untersuchte Phänomen erstmals als Radioaktivität und die Strahlen als radioaktiv bezeichnet. Es stellte sich heraus, dass die Aktivität des neuen Elements Polonium 400-mal höher war als die Aktivität von Uran. Durch chemische Analysen konnte das Element Barium auch aus Uranpech isoliert werden, das eine relativ starke Radioaktivität aufwies. Wenn Bariumchlorid aus einer wässrigen Lösung in kristalliner Form isoliert wurde, ging Radioaktivität aus der Mutterlauge in Kristalle über. Die Spektralanalyse dieser Kristalle zeigte das Vorhandensein einer neuen Linie, "die anscheinend zu keinem der bekannten Elemente gehört". Am 26. Dezember 1898 erschien der folgende Artikel der Eheleute Curie und J. Bemont: „Über eine neue, hochradioaktive Substanz, die in Teererz enthalten ist.“ Die Autoren berichteten, dass es ihnen gelungen sei, eine Substanz aus Uranabfällen zu isolieren, die ein neues Element enthielt , was ihm die Eigenschaft der Radioaktivität verleiht und in seinen chemischen Eigenschaften dem Barium sehr ähnlich ist. Sie schlugen vor, das neue Element Radium zu nennen. Die Aktivität des isolierten Radiumchlorids war 900 mal höher als die Aktivität von Uran. Mit der Entdeckung von Polonium und Radium beginnt eine neue Etappe in der Geschichte der Radioaktivität. Ende Januar 1899 schlug Sklodowska-Curie das Wesen der radioaktiven Strahlung vor, ihre materielle Natur. Sie glaubte, dass sich herausstellen könnte, dass Radioaktivität eine Eigenschaft ist, die nur schweren Elementen innewohnt. Im selben Jahr machte A. Debjorn beim Testen der Hypothese von Marie Curie über das Vorhandensein anderer radioaktiver Elemente in Uranpech außer Radium und Polonium eine weitere Entdeckung: Aus Pech, das bei der Fraktionierung mit abgetrennt wird, kann eine hochradioaktive Substanz isoliert werden Seltenerdelemente und Titan. Die chemischen Eigenschaften der neuen Substanz unterschieden sich von denen von Radium und Polonium, und ihre Aktivität war 100-mal höher als die von Uran. Im Jahr 000 kündigte A. Debjorn die Isolierung dieses neuen radioaktiven Elements namens Actinium an. So waren zu Beginn des 1900. Jahrhunderts fünf radioaktive Substanzen bekannt: Uran, Thorium, Polonium, Radium, Actinium. Marie und Pierre Curie waren nicht die einzigen Wissenschaftler, die sich mit dem Phänomen der Radioaktivität beschäftigten. Henri Becquerel setzte seine Uranforschung in Paris fort. G. Schmidt entdeckte in Deutschland gleichzeitig mit der Curie die Radioaktivität des Thoriums. 1899 demonstrierten die deutschen Wissenschaftler S. Meyer, E. Schweidler und unabhängig von ihnen F. Gisel die Ablenkung von "Becquerelstrahlen" in einem Magnetfeld. In Deutschland berichteten J. Elster und G. Geitel 1899 über den ersten beobachteten Fall der chemischen Untrennbarkeit von Radioelementen und bestätigten die atomare Natur der Radioaktivität. In England rückte in den Laboratorien von W. Crookes und W. Ramsay ein neues Phänomen in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Radioaktivität wurde auch in anderen wissenschaftlichen Zentren in Europa untersucht. 1906 starb Pierre Curie bei einem Unfall. Marie Curie erholte sich von diesem Schock und arbeitete weiter an der Erforschung des Phänomens der Radioaktivität, das bald zu einem der wichtigsten Gebiete der modernen Wissenschaft wurde und die Aufmerksamkeit vieler talentierter Forscher auf sich zog. Autor: Samin D. K.
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