16.5. Деление ядра

В 1938 г. было замечено присутствие лантана в уране. Ган и Штрассман доказали, что это результат деления ядра урана. Фредерик Жолио-Кюри сразу оценил важность этого явления для высвобождения ядерной энергии: ведь в тяжелых элементах нейтронов в процентном отношении больше, чем в легких. Следовательно, при распаде высвобождаются “лишние” нейтроны. Отсюда просматривалась возможность цепной реакции. Идею использования ядерной энергии в военных целях подали иностранные ученые, эмигрировавшие в США: Л. Сцилард и Э. Теллер, а также В. Вайскопф и Э. Ферми. Первое испытание атомной бомбы было произведено 16 июля 1945 г. на воздушной базе Аламогордо в штате Нью-Мексико.

16.6. Космические лучи

Поднятые на значительную высоту электроскопы разряжались под действием какого-то ионизирующего излучения. В 1925 г. Милликен предложил название “космические лучи”, а в 1926 г. он доказал их внегалактическое происхождение. В 1927 г. Дмитрий Владимирович Скобельцын первым получил фотографию следов космических лучей в камере Вильсона. Энергия космических лучей, определенная отклонением их в электрическом поле, составляла порядка эВ. Оно состоит из альфа-частиц, электронов, протонов и нейтронов, позитронов и гамма-лучей. В 1932 г. Андерсон открыл позитрон, предсказанный Дираком в 1928 г., а в 1933 г. Блэкетт и Оккиалини подтвердили его открытие при исследовании космических лучей. После этого ученые-ядерщики заинтересовались космическими лучами.

В 1936 г. американскими физиками Андерсоном и Неддермейером при исследовании космических лучей были экспериментально обнаружены частицы, которые назвали мюоны. Это частицы с массой промежуточной между массой электрона и протона. В 1935 г. Юкава (Осакский университет) открыл “мезон” (частицу без такого названия с массой в 200-300 электронных масс) теоретически и сомневался в своем открытии, не имея экспериментального подтверждения. С 1947 г. исследования мезонов значительно продвинулись.

Английским физиком С. Пауэллом были открыты пи-мезоны, или пионы. Установлено, что масса мезона, открытого Андерсоном, равна приблизительно 290 электронным массам, а заряд может быть как положительным, так и отрицательным (пи-мезон, пион). Был открыт еще и мю-мезон, или мюон с массой 210 электронных масс, а также частицы с массой больше массы пиона (тяжелые мезоны), которые могут иметь отрицательный, положительный и нулевой заряд. Их время жизни обычно не превышает сотых долей микросекунды.

В настоящее время мюоны уже относят не к мезонам, а к лептонам, поскольку они имеют полуцелый спин (1/2), как электроны, протоны и нейтроны, в отличие от истинных мезонов (например пионов), обладающих нулевым или целочисленным спином. Несмотря на неточность работа Юкавы стояла у истоков физики элементарных частиц [42].

Число экспериментально обнаруженных "элементарных" частиц достигает в настоящее время нескольких сотен, а их классификация, оставаясь сложной, приобретает более стройные очертания на пути к созданию единой картины строения материи. Однако, полное количество микрочастиц не определено и, по мнению некоторых физиков, может быть даже бесконечным, хотя открытие каждой новой частицы стоит большого труда и материальных затрат.

Так называемые элементарные частицы теперь часто называют субъядерными, а к "истинно" элементарным относят например кварки, которые в свободном виде не наблюдались.

Источниками первичных (внеатмосферных) космических лучей, содержащих частицы гигантских энергий (до ) могут быть сильные электромагнитные поля звезд и Солнца, которые ускоряют попадающие в них заряженные частицы. О составе первичного космического излучения можно судить по измерениям на высотах, превышающих 20 км над поверхностью Земли.