Obraz atomu se stává zřetelnější |
| Obsah >>> |
Atom je (skoro) prázdný
Ernest Rutherford už jako začínající fyzik vynikal v oboru ionizujících záření. Spolu s J. J. Thomsonem dokázal ionizační schopnosti rentgenového záření a krátce nato i záření ultrafialového a záření alfa. V roce 1900 s chemikem F. Soddym zjistili, že aktivity radioizotopů ubývá podle exponenciální závislosti. Když pak roku 1908 změřil náboj částic alfa, byla připravena půda pro jeden ze základních experimentů jaderné fyziky. Na Rutherfordův podnět provedli jeho spolupracovníci H. Geiger a E. Marsden pokus, při kterém částicemi alfa ostřelovali velmi tenkou zlatou fólii. Scintilátorem pozorovali záblesky vyvolané procházejícími částicemi alfa. Beze zbytku potvrdili Rutherfordovu domněnku, že záblesky se objeví nejen ve směru šíření částic, ale i ve směrech značně odlišných. Rutherford totiž předpokládal, že kladný náboj není v atomu rozptýlen rovnoměrně (Thomsonův pudingový model), ale je soustředěn ve velmi malém jádře uprostřed atomu. Rozdělení atomu na elektronový obal a kladné jádro se stalo podnětem k dalšímu rozvoji představ o stavbě atomů.
V historii jaderné fyziky zaujímají význačné místo také tři ženy - badatelky: Marie Curie - Sklodowská, její dcera Irena Joliot - Curie a rakouska fyzička Lisa Meitnerová (1878 - 1968). Po příchodu do Berlína začala její celoživotní spolupráce s radiochemikem Otto Hahnem a už záhy se jim podařilo objevit několik nových radioizotopů. Po 1. světové válce (kdy Meitnerová pracovala ve vojenských lazaretech u rentgenu) objevili nový prvek protaktinium Pa a v roce 1939 se jim podařilo objasnit podstatu jaderné reakce, která se stala základem současné jaderné energetiky. Šlo o rozbití jádra uranu jeho ostřelováním neutrony, při kterém se uvolňuje velké množství energie. Meitnerová navrhla pro rozbití jader dodnes používaný termín štěpení. Za druhé světové války a po ní pracovala L. Meitnerová ve Švédsku, kam se uchýlila před nacistickým režimem. Jako ocenění velkých zásluh o rozvoj jaderné fyziky byl 109. prvek periodické tabulky, objevený roku 1994, nazván Meitnerium.
Začátkem třicátých let 20. století začal usilovný výzkum stavby atomového jádra. Fyzikové dostali do rukou nové typy detekčních přístrojů a urychlovačů částic, nitro atomu začalo vydávat své tajemství. Autoři vědecko-populárních knih na nové objevy okamžitě zareagovali. Svědčí o tom i dva následující úryvky:
Tak jsme přesvědčeni, že jádra atomu s výjimkou atomu vodíku jsou složité stavby. Nepředpokládáme pak, že částice alfa je sama složitou věcí? Nemáme pro to přímého důkazu, neboť jsme nikdy nemohli provésti roztříštění projektilu, který sám je tak pevný, že roztříští mnoho jiných věcí.
Jeho hmotu 4 a jeho náboj +2 bychom si ovšem mohli vysvětliti velmi jednoduchou hypothesou tak, že se skládá ze 4 protonů a 2 elektronů ve velmi těsném a pevném spojení. Je ovšem možné, že tomu tak je. Rozsáhlé a podrobné studium radioaktivity, chemické změny a chemických vlastností, studium jiných zplodin rozpadu stejně jako tyto nedávné pokusy cambridgské skupiny fysiků souhlasí spolu nejlépe za tohoto předpokladu. Zcela nová práce objevila jiné kombinace těchto stavebních kamenů nebo snad nový jeden či dva. Jejich jména, prozatím přijatá, jsou "neutron" a "positron". Bylo předpověděno, že existuje třetí, záporný "proton". Byly nalezeny ve spojení s pokusy s kosmickými paprsky.
H. B. Lemon: Od Galilea ke kosmickým paprskům. Český překlad 1937.
Úspěch v rozrušení jader atomů se rychle zvětšil zlepšenými postupy bombardování, zejména podle toho, jaké byly zvoleny projektily. Ač některé z lehčích prvků bylo možno přeměnit bombardováním částečkami alfa, nemělo takové bombardování účinku na lithium, uhlík a kyslík. Účinek na prvek berylium byl podivný: nebylo možno zjistit žádné vymrštěné protony, ale Bothe zpozoroval vysílání pronikavého záření, jehož neobyčejné vlastnosti pak zjistili manželé Curie-Joliotovi. Chadwick z Cambridge ukázal, že toto záření se skládá z proudu částeček nového typu, které nazval "neutrony". Tato nová částečka má asi stejnou hmotu jako proton, ale nemá elektrický náboj.
Těchto rychlých neutronů se pak přímo užilo zase jako projektilů. Ježto nejsou nabity, mohou volně procházet atomy látky a ztrácejí přitom jen málo energie, pokud ji ztrácejí vůbec. Feather ukázal, že pronikavé neutrony přemění jak kyslík, tak dusík a nedávno Harkins ukázal, že přemění uhlík a neon ...
F. W. Westaway: Objevy bez konce. Český překlad 1937.