Открытие новых элементов
Дополнительные опыты объяснили природу добавочного излучения. Оказалось, что оно состоит из атомов водорода, которые при столкновении с радиацией приобретают довольно высокую скорость, хотя ни Фредерик, ни Ирэн до конца не поняли сути процесса. Однако благодаря результатам их исследований Джеймс Чедвик в 1932 году открыл частицу нейтрон, которая входит в состав атомного ядра. В то же время американский физик Карл Д. Андерсон написал о позитронах, ставших побочными продуктами при атаке альфа-частицами алюминия или бора.
Ирэн и Фредерик занялись их исследованием и поставили новый эксперимент. В конденсационную камеру они положили образцы алюминия и бора, а её отверстие закрыли тонкой алюминиевой фольгой. Затем супруги начали облучение альфа-радиацией. Позитроны действительно стали выделяться, но после ликвидации полониевого источника их эмиссия продолжалась лишь несколько минут.
Таким образом, Фредерик и Ирэн обнаружили, что некоторые облучаемые образцы бора и алюминия трансформировались в новые химические элементы. Помимо этого, они становились радиоактивными. Бор превращался в изотоп азота, а алюминий – в фосфор.
Война
В 1939 году немецкий химик Отто Ган совершил открытие. Он рассказал научному сообществу о возможности деления атома урана. Вслед за этим Жолио-Кюри доказал, что оно носит взрывной характер. Физик понимал, какое огромное количество энергии высвобождается в процессе деления атома. Чтобы её использовать, Фредерик купил у Норвегии почти весь имеющийся в наличии запас тяжёлой воды. Но исследования учёного прервала разразившаяся в то время мировая война. Францию оккупировала германская армия.
Сильно рискуя, Жолио-Кюри переправил всю тяжёлую воду в Англию, где учёные использовали её в ходе разработки атомного оружия.
Жолио-Кюри Ирен: краткая биография
Ирен родилась 12.09.1897 в Париже в семье лауреатов Нобелевской премии Марии и Пьера Кюри. Детство ее было довольно необычным – взросление проходило в компании гениальных ученых. Родители поженились в 1895 году и посвятили свою жизнь физике, проводя в своей лаборатории эксперименты с радиоактивностью. Мария Кюри была на пороге открытия радия, когда маленькой Ирен, или «ее маленькой королеве», как мать называла свою дочь, было всего несколько месяцев от роду.
Девочка росла не по годам, но была застенчивым ребенком. Она очень по-собственнически относилась к матери, которая часто была занята своими экспериментами. Когда после долгого дня в лаборатории «королева» встречала свою измученную маму, требуя фрукты, Мари разворачивалась и шла на рынок, чтобы выполнить желание дочери. После несвоевременной случайной смерти ее отца Пьера в 1908 году большое влияние на Ирен стал оказывать дед по линии отца Эжен Кюри. Он учил внучку ботанике и естественной истории, когда она проводила лето в деревне. Кюри-старший был своего рода политическим радикалом и атеистом, и именно он помог сформировать левые настроения Ирен и презрение к организованной религии.
Ядерный синтез
Продолжив активно заниматься исследованиями, супруги Жолио-Кюри приблизились к наиболее значимому открытию в своей карьере. Подвергая бор и алюминий атаке альфа-частицами, ученые исследовали выход позитронов, впервые открытых в 1932 году американским ученым Андерсоном. Позитронами называют частицы с положительным зарядом, которые во всех остальных отношениях схожи с электронами, заряженными отрицательно.
Разместив на отверстие детектора тонкий слой алюминиевой фольги, супруги смогли облучить образцы алюминия и бора альфа-частицами. Они сильно удивились, когда заметили, что после удаления полониевого источника альфа-частиц на протяжении нескольких минут продолжается выход позитронов. Развивая эту тему, супруги пришли к выводу, что частички бора и алюминия в исследуемых образцах превратились в другие химические элементы. Кроме того, эти самые элементы обладали радиоактивностью. При поглощении 2-х протонов и 2-х нейронов альфа-частиц алюминий стал радиоактивным фосфором, а бор – радиоактивным изотопом азота. Используя этот метод, супруги Жолио-Кюри за непродолжительное время смогли получить множество новых элементов.
Исследования
После свадьбы герой данной статьи продолжил работу в Институте Радия. В 1930 году он получил докторское звание за исследование радиоактивной составляющей полония. Но, даже не смотря на степень, практически никто в научном сообществе не знал, как звали Жолио-Кюри. То есть он был малоизвестен.
Фредерик пытался найти академическую должность, но его попытки не увенчались успехом. Учёный уже подумывал о том, чтобы устроиться химиком-практиком на промышленное производство.
Жолио-Кюри помог Жан Перрен. Благодаря коллеге Фредерик выиграл правительственную стипендию и смог остаться в институте.
В 1930 году германский физик Вальтер Боте выявил, что при бомбардировке ядрами гелия (образуются при распаде полония) бора и бериллия, последние испускают высокую проникающую радиацию. Наличие инженерного образования позволило Жолио-Кюри создать чувствительный детектор со встроенной конденсационной камерой. Этот прибор фиксировал проникающую радиацию. В качестве первого образца был взят полоний.
В 1931 году Фредерик и его жена начали исследования. В ходе эксперимента они выяснили, что если между облученным бором (или беррилием) и детектором расположить тонкую пластинку водородосодержащего вещества, то первоначальный уровень радиации увеличивается вдвое.
Последние годы
Последнее, что Ирен Жолио-Кюри, биография которой была темой нашего обзора, сделала для науки, стало участие в 1955 году в создании крупного ускорителя частиц в лаборатории городка Орсе, что находится на юге от Парижа. В середине 60-х здоровье Ирен сильно пошатнулось из-за радиации, суммарная доза которой за долгие годы работы превысила все нормы. Как и мать, женщина заболела раком крови. 17 марта 1956 года она умерла от этой болезни. 21 марта ее похоронили в пригороде Парижа.
Напоследо стоит отметить, что Нобелевская премия была главной, но не единственной наградой Ирен Жолио-Кюри, краткую биографию которой мы рассмотрели. За время своей работы во многих университетах она была удостоена почетных степеней, и входила в состав многих научных обществ. В 1940-м она за выдающиеся заслуги получила золотую медаль Барнарда, которую присуждает Колумбийский университет. А еще Ирен была кавалером Почетного легиона Франции.
Младшая сестра Ирен Жолио-Кюри – Ева Дениза Кюри – стала известной французской и американской пианисткой, писательницей, журналисткой, музыкальным критиком и общественным деятелем. В 1937 она издала биографический очерк о жизни Марии Кюри, за который была удостоена Американской литературной премии. В 1952 году Ева Дениза стала советником Генсека НАТО. В 1954-м она вышла замуж за Генри Ричардсона Лабуасса, который в 1965 году получил Нобелевскую премию мира, присужденную Детскому фонду ООН за укрепление братства между народами. Таким образом, сестра Ирен Жолио-Кюри, хоть и отдаленно, но тоже причастна к Нобелевской премии.
Брак и совместная работа с Фредериком Жолио
В 1926 году состоялась свадьба Кюри с Фредериком Жолио, который работал ассистентом в Институте радия. В этом же году началось самое значительное исследование из проводимых ею когда-либо. В 1930-м Вальтер Бор обнаружил, что ряд легких элементов, в том числе бор и бериллий, испускают сильную радиацию при атаке их альфа-частицами. Ирен Жолио-Кюри, фото которой представлены в обзоре, вместе с мужем заинтересовались проблемами, вытекающими из этого открытия. Они приготовили мощнейший источник полония и использовали чувствительную конденсационную камеру, которую сконструировал Фредерик Жолио, для фиксации проникающей радиации, возникающей в этой реакции. Так супруги обнаружили, что в момент, когда между исследуемым веществом (бором или бериллием) и детектором помещается водородсодержащая пластинка, уровень радиации возрастает едва ли не в два раза.
Возникновение указанного эффекта Ирен и Фредерик Жолио-Кюри объяснили тем, что проникающая радиация в момент реакции выбивает атомы водорода, придавая им тем самым значительное ускорение. Несмотря на то что супруги не смогли объяснить природу процесса, тщательные измерения, которые они провели, стали фундаментом для открытия в 1932 году мистером Чедвиком нейрона, то есть электрически нейтральной части основного количества атомных ядер.
Нобелевская премия
Открытие Жолио-Кюри имело большое значение не только для чистой науки, но и для ее многочисленных приложений. В 1930-е годы были получены многие радиоактивные изотопы, которые использовались как маркеры в медицинской диагностике, а также в бесчисленных экспериментах. Успех методики побудил других ученых экспериментировать с освобождением энергии ядра.
Это был горький момент для Ирен Жолио-Кюри. Пребывавшая в неописуемом восторге, но больная мать знала, что ее дочь ожидает признание, но она умерла в июле того же года от лейкемии, вызванной многолетним воздействием радиации. Несколько месяцев спустя Жолио-Кюри узнали о присвоении им Нобелевской премии. Хотя они были физиками-ядерщиками, пара получила премию по химии из-за последствий своих открытий в этой области.
Кроме того, Ирен и Фредерик стали обладателями многих почетных званий и офицерами ордена Почетного легиона. Но все эти награды практически на них не отразились. Чтение поэзии, плавание, занятие парусным спортом, катание на лыжах и пешие прогулки были любимым времяпрепровождением Ирен Жолио-Кюри. Дети Элен и Пьер выросли, и она стала интересоваться общественными движениями и политикой. Атеистка с левыми взглядами, Ирен выступала в защиту избирательного права для женщин. Она была заместителем министра в правительстве Народного фронта Леона Блюма в 1936 году, а затем была избрана профессором в Сорбонне в 1937 году.
