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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Radioactivité. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes Découverte de Röntgen remarquable non seulement pour la possibilité de comprendre la structure de la matière et de nombreuses applications pratiques. Cette découverte excita la pensée des savants qui avaient déjà décidé que l'édifice de la physique était construit et qu'il n'y avait plus rien dans la nature qui ne fût connu de l'homme. Un membre de l'Académie française Becquerel était également enthousiasmé par la découverte des rayons X. Henri Becquerel (1852-1908) a d'abord travaillé comme ingénieur des routes, mais s'est rapidement intéressé, comme son père et son grand-père, à la recherche scientifique. A 35 ans, Henri Becquerel soutient sa thèse de doctorat, à 40 ans il devient professeur. Il étudie le phénomène de fluorescence. Il veut vraiment démêler la nature de la lueur mystérieuse de certaines substances sous l'influence du rayonnement solaire. Becquerel collectionne une immense collection de produits chimiques lumineux et de minéraux naturels. Dans son rapport au congrès, Becquerel a souligné qu'il lui semblait très peu probable que les rayons X puissent exister dans la nature uniquement dans les conditions difficiles dans lesquelles ils sont obtenus dans les expériences. radiographie. Becquerel, qui connaissait de près les recherches de son père sur la luminescence, a attiré l'attention sur le fait que les rayons cathodiques des expériences de Roentgen produisaient, à l'impact, à la fois la luminescence du verre et des rayons X invisibles. Cela l'a conduit à l'idée que toute luminescence s'accompagne simultanément de l'émission de rayons X. Cette idée a été exprimée pour la première fois par A. Poincaré. Dans sa thèse de doctorat M. Curie-Sklodowska écrit à cette occasion « Les premiers tubes à rayons X n'avaient pas d'anticathode métallique : la source des rayons X était une paroi de verre exposée aux rayons cathodiques ; en même temps, elle fluorescent fortement. On pourrait se demander si l'émission de X -rayons est un compagnon indispensable de la fluorescence, quelle que soit la cause de celle-ci" . Pendant plusieurs jours, Becquerel réfléchit à l'expérience qu'il projetait, puis sélectionne dans sa collection le sel de sulfate double d'uranium et de potassium, pressé en un petit gâteau, met le sel sur une plaque photographique à l'abri de la lumière dans du papier noir, et expose la plaque avec du sel au soleil. Sous l'influence de la lumière du soleil, le sel double a commencé à briller vivement, mais cette lueur ne pouvait pas tomber sur la plaque photographique protégée. Becquerel a à peine attendu que la plaque photographique puisse être retirée du révélateur. L'image d'un gâteau de sel était clairement visible sur l'assiette. Est-ce que tout est correct, et le sel, en réponse à l'irradiation par la lumière du soleil, émet non seulement de la lumière, mais aussi des rayons X ? Becquerel se vérifie encore et encore. Le 26 février 1896, les jours nuageux sont venus, et Becquerel cache à regret la plaque photographique préparée pour l'expérience avec du sel dans la table. Entre la galette de sel et la plaque photographique, il plaça cette fois une petite croix de cuivre pour voir si les rayons X la traverseraient. Probablement peu de découvertes scientifiques doivent leur origine au mauvais temps. Si la fin février 1896 avait été ensoleillée à Paris, l'un des phénomènes scientifiques les plus importants, dont la solution a conduit à une révolution dans la physique moderne, n'aurait pas été découvert. Le 1er mars 1896, Becquerel, sans attendre que le soleil apparaisse dans le ciel, sortit de la boîte la même plaque photographique, sur laquelle la croix et le sel étaient restés plusieurs jours, et la développa au cas où. Quelle ne fut pas sa surprise lorsqu'il vit sur la plaque photographique développée une image nette à la fois d'une croix et de gâteaux au sel ! Donc le soleil et la fluorescence n'ont rien à voir là-dedans ? En tant que chercheur de premier ordre, Becquerel n'a pas hésité à mettre sa théorie à l'épreuve et a commencé à étudier l'effet des sels d'uranium sur une plaque dans l'obscurité. On a donc découvert, et ce Becquerel l'a prouvé par des expériences successives, que l'uranium et son composé émettent en continu, sans atténuation, des rayons qui agissent sur une plaque photographique et, comme l'a montré Becquerel, sont également capables de décharger un électroscope, c'est-à-dire de créer une ionisation. Cette découverte fit sensation. La capacité de l'uranium à rayonner spontanément, sans aucune influence extérieure, était particulièrement frappante. Ramsay dit que lorsqu'à l'automne 1896, il visita le laboratoire de Becquerel avec Lord Kelvin (W. Thomson) et D. Stokes, "ces physiciens célèbres se demandèrent d'où pouvait provenir l'énergie inépuisable des sels d'uranium. Lord Kelvin était enclin à l'hypothèse que cet uranium sert comme une sorte de piège qui capte l'énergie rayonnante autrement indétectable qui nous atteint à travers l'espace, et la convertit en une forme dans laquelle elle est rendue capable de produire des effets chimiques. Le premier rapport au monde sur l'existence de la radioactivité a été fait par Henri Becquerel lors d'une réunion de l'Académie des sciences de Paris le 24 février 1896. La découverte du phénomène de la radioactivité par Becquerel peut être attribuée aux découvertes les plus remarquables de la science moderne. C'est grâce à lui que l'homme a pu approfondir considérablement ses connaissances dans le domaine de la structure et des propriétés de la matière, comprendre les schémas de nombreux processus dans l'Univers et résoudre le problème de la maîtrise de l'énergie nucléaire. La doctrine de la radioactivité a eu un impact énorme sur le développement de la science, et dans un laps de temps relativement court. Étudiant les propriétés des nouveaux rayons, Becquerel tenta d'expliquer leur nature. Cependant, il n'a pas pu tirer de conclusions claires et a longtemps soutenu l'idée erronée que la radioactivité pourrait être une forme de phosphorescence à long terme. Bientôt, d'autres scientifiques se joignent à l'étude du nouveau phénomène, et, surtout, les époux Pierre et Marie Curie. La jeune chercheuse polonaise Maria Sklodowska (1867-1934), ayant fait preuve de capacités exceptionnelles et d'une grande diligence, a reçu en 1894 deux diplômes de licence - en physique et en mathématiques - à la célèbre Sorbonne, l'Université de Paris. Dans un premier temps, elle prend un sujet de recherche du professeur G. Lippmann et commence à étudier les propriétés magnétiques de l'acier trempé. Le développement du sujet la conduit à l'Ecole de Physique et Chimie Industrielles de Paris. Elle y rencontre Pierre Curie (1859-1906) et poursuit ses expériences dans son laboratoire. En juillet 1895, Pierre et Maria deviennent époux. Après la naissance de sa fille en septembre 1897, Marie Skłodowska-Curie décide de commencer à travailler sur sa thèse de doctorat. Il était important de formuler clairement la tâche de l'étude. A cette époque, elle apprend la découverte de Becquerel. Marie Curie a commencé ses recherches en examinant patiemment un grand nombre d'éléments chimiques : certains d'entre eux sont-ils, comme l'uranium, sources de "rayons Becquerel" ? L'étude de la radioactivité des composés d'uranium l'a amenée à la conclusion que la radioactivité est une propriété appartenant aux atomes d'uranium, qu'ils soient inclus ou non dans le composé chimique. En même temps, elle « mesurait l'intensité des rayons d'uranium, utilisant leur propriété de conférer une conductivité électrique à l'air ». Par cette méthode d'ionisation, elle est devenue convaincue de la nature atomique du phénomène. "Puis j'ai commencé à rechercher s'il y avait d'autres éléments ayant la même propriété, et dans ce but j'ai étudié tous les éléments connus à cette époque, à la fois sous forme pure et sous forme de composés. J'ai constaté que parmi ces rayons, seuls les composés du thorium émettent des rayons comme celles de l'uranium." Les expériences de Maria Sklodowska-Curie sur l'étude des minerais ont montré que certains minerais d'uranium et de thorium ont une radioactivité « anormale » : leur radioactivité s'est avérée bien plus forte que ce que l'on pouvait attendre de l'uranium et du thorium. « Ensuite, j'ai avancé une hypothèse », écrit Maria Sklodowska-Curie, « que les minéraux contenant de l'uranium et du thorium contiennent une petite quantité d'une substance beaucoup plus radioactive que l'uranium et le thorium ; cette substance ne pourrait pas appartenir aux éléments connus, car tous ils ont déjà été étudiés ; il devait s'agir d'un nouvel élément chimique. » Conscient de l'importance de tester cette hypothèse, Pierre Curie abandonna ses recherches sur les cristaux et rejoignit l'œuvre conçue par Marie. Pour leurs expériences, ils ont choisi le brai d'uranium, extrait dans la ville de St. Joachimsthal en Bohême. Malgré les difficultés, la recherche progresse avec succès. Bien que le salaire de Pierre Curie suffise à peine à couvrir diverses dépenses, ils décident néanmoins d'engager un assistant pour mener des recherches en chimie. Ils devinrent le jeune Jacques Bemon. Les principaux efforts des scientifiques ont été dirigés vers l'isolement du radium des déchets de brai d'uranium, car il a été démontré qu'il est plus facile à séparer. Quatre ans ont été consacrés à ce travail difficile, qui a été effectué dans des conditions défavorables et a demandé beaucoup de travail et de force. En conséquence, Maria et Pierre ont réussi à obtenir le premier décigramme de radium au monde à partir de 8 tonnes de déchets de goudron d'uranium de Joachimsthal, alors estimés à 75 800 francs or (15 600 $). Le travail acharné a donné des résultats généreux. Le 18 juillet 1898, Pierre et Marie Curie lors d'une réunion de l'Académie des sciences de Paris font un rapport "Sur une nouvelle substance radioactive contenue dans une résine blende". Les scientifiques ont déclaré : « La substance que nous avons extraite de la résine blende contient un métal qui n'a pas encore été décrit et qui est voisin du bismuth dans ses propriétés analytiques. Si l'existence d'un nouveau métal est confirmée, nous proposons de l'appeler polonium. , d'après le nom de la patrie de l'un de nous." Dans ce travail, pour la première fois, le phénomène étudié est appelé radioactivité, et les rayons sont appelés radioactifs. L'activité du nouvel élément - le polonium - s'est avérée 400 fois supérieure à l'activité de l'uranium. À la suite d'une analyse chimique, il a également été possible d'isoler l'élément baryum du brai d'uranium, qui avait une radioactivité relativement forte. Lorsque le chlorure de baryum a été isolé d'une solution aqueuse sous forme cristalline, la radioactivité est passée de la liqueur mère aux cristaux. L'analyse spectrale de ces cristaux a montré la présence d'une nouvelle raie, "qui, apparemment, n'appartient à aucun des éléments connus". Le 26 décembre 1898 paraît l'article suivant des époux Curie et J. Bemont - "Sur une nouvelle substance hautement radioactive contenue dans le minerai de goudron" Les auteurs rapportent qu'ils ont réussi à isoler une substance de déchets d'uranium contenant un nouvel élément , lui conférant la propriété de la radioactivité et très proche dans ses propriétés chimiques du baryum. Ils ont proposé d'appeler le nouvel élément radium. L'activité du chlorure de radium isolé était 900 fois supérieure à l'activité de l'uranium. La découverte du polonium et du radium ouvre une nouvelle étape dans l'histoire de la radioactivité. Fin janvier 1899, Sklodowska-Curie propose l'essence du rayonnement radioactif, sa matérialité. Elle pensait que la radioactivité pourrait s'avérer être une propriété inhérente uniquement aux éléments lourds. La même année, A. Debjorn, testant l'hypothèse de Marie Curie sur la présence d'autres éléments radioactifs dans le brai d'uranium, à l'exception du radium et du polonium, fait une autre découverte : une substance hautement radioactive peut être isolée du brai, qui est séparé lors du fractionnement avec terres rares et titane. Les propriétés chimiques de la nouvelle substance différaient de celles du radium et du polonium, et son activité était 100 000 fois supérieure à celle de l'uranium. En 1900, A. Debjorn annonce l'isolement de ce nouvel élément radioactif, appelé actinium. Ainsi, au début du XXe siècle, cinq substances radioactives étaient connues : l'uranium, le thorium, le polonium, le radium, l'actinium. Marie et Pierre Curie ne sont pas les seuls scientifiques à avoir étudié le phénomène de la radioactivité. Henri Becquerel poursuit ses recherches sur l'uranium à Paris. G. Schmidt en Allemagne simultanément avec le Curie a découvert la radioactivité du thorium. En 1899, les scientifiques allemands S. Meyer, E. Schweidler et, indépendamment d'eux, F. Gisel ont démontré la déviation des "rayons de Becquerel" dans un champ magnétique. En Allemagne, J. Elster et G. Geitel rapportent en 1899 le premier cas observé d'inséparabilité chimique des radioéléments et confirment la nature atomique de la radioactivité. En Angleterre, un nouveau phénomène attira l'attention des laboratoires de W. Crookes et de W. Ramsay. La radioactivité a également été étudiée dans d'autres centres scientifiques en Europe. En 1906, Pierre Curie meurt dans un accident. Marie Curie, se remettant de ce choc, continua à travailler sur l'étude du phénomène de la radioactivité, qui devint rapidement l'un des domaines les plus importants de la science moderne et attira l'attention de nombreux chercheurs talentueux. Auteur : Samin D.K.
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