Открытие естественной радиоактивности урана Антуаном Анри Бекеррелем

О ткрытие Антуана Анри Бекерреля (1852–1908), в некотором смысле слова, оказалось случайным. В любом случае, это открытие было опосредовано исследованиями катодных лучей Вильгельма Конрада Рентгена (1845–1923)  и гипотезой Анри Пуанкаре (1854–1912). Рентген в конце 1895 года обнаружил, что катодные лучи (представляющие, как оказалось впоследствии, пучки быстрых электронов), ударяясь о стенки разрядной трубки или ее металлический катод, испускают другой вид лучей, который он назван X-лучами. Современное название этих лучей в русскоязычной литературе — рентгеновские лучи, хотя в англоязычной литературе устоялся термин «X-rays» («X-лучи»).

Пуанкаре считал, что явление испускания рентгеновских лучей подобно флюоресценции, когда помещенное на свет тело становится источником вторичного излучения. В январе 1896 года на заседании Парижской Академии наук он рассказал об открытии Рентгена и своих исследованиях в этой области и высказал предположение, что испускание рентгеновских лучей происходит во всех флюоресцирующих веществах, причем использование катодной трубки для этого является вовсе не обязательным.

А нтуан Анри Бекеррель, отец и дед которого занимались флюоресценцией, присутствовал на этом заседании и решил проверить гипотезу Пуанкаре. Еще отец Бекерреля заметил, что некоторые солиурана, например, уранилнитрат  , обладают способностью к ярко выраженной флюоресценции: при помещении на яркий солнечный свет они начинают светиться в видимом диапазоне, а будучи убранными с него, мгновенно теряют эту способность. Бекеррель-сын решил проверить, не испускают ли урановые соли еще и какие-то другие лучи, например, рентгеновские. Для этого он обернул фотопластинку в плотную светонепроницаемую бумагу, положил на нее вырезанную из жести фигурку, покрытую калий-уранилом  , и поставил на солнечный свет. По прошествии некоторого времени Бекеррель проявил пластинку и обнаружил на ней четкие очертания жестяной фигурки, что свидетельствовало об испускании урановой солью лучей высокой проникающей способности.

Бекеррель доложил о своем открытии Парижской Академии наук, казалось бы, подтвердив гипотезу Анри Пуанкаре. Действительно, дальнейшие его исследования выявили многочисленные сходства «урановых лучей» и лучей, открытых Рентгеном: они легко проходили сквозь стекло, бумагу, дерево, даже через металлические листы; ионизируют воздух и вызывают потемнение фотопластинки. Тем не менее, вначале Бекеррель полагал, что на испускание лучей ураном влияет падающий на них солнечный свет. Однако однажды, подготовив фотопластинки с урановой солью для проведения нового эксперимента, он увидел, что на улице стоит пасмурная погода, и убрал образцы в темный шкаф. Вернувшись в свою лабораторию через несколько дней, Бекеррель решил проявить лежавшие в шкафу фотопластинки и к своему удивлению обнаружил, что на них так же четко запечатлелись очертания металлических фигурок, прикрывающих пластинку от «урановых лучей». С этого момента Бекеррель стал исследовать зависимость способности к испусканию этих лучей от облучения светом и в конечном итоге выяснил, что она полностью отсутствует: урановые соли всегда испускают особый вид излучения.

Мы поместили открытие радиоактивности в раздел, посвященный квантовой теории, поскольку, с одной стороны, открытое Бекеррелем гамма-излучение обладает ярко выраженными квантовыми свойствами, а с другой стороны данное открытие стало первым шагом в физику ядра, которая, как выяснилось впоследствии, в рамках классической физики теряет смысл.