Страдающим бессонницей
Людям, страдающим бессонницей, в шутку советуют считать баранов. Для этого нужно удобно лечь, закрыть глаза, а затем представить себе луг, разделенный забором, яром — все равно чем, — лишь бы что-то перепрыгивать. С одной стороны пасутся овцы. Время от времени одна из них перепрыгивает через препятствие, а человек, который хочет заснуть, внимательно считает:
— Одна, две, три, четыре...
И так далее, пока не заснет.
Случается, перед нами много каких-либо одинаковых предметов, тогда мы считаем иначе — парами: два, четыре, шесть, восемь...
Но вряд ли кто считает подобным образом: восемь, четыре, два, один, половина...
Да и зачем?
Однако именно о таком счете мы и будем говорить.
В 1899 — 1902 гг. Резерфорд и его сотрудники установили, что в плотно закрытом сосуде с радиоактивным веществом собираются два газа — гелий и радон. Оказалось, что каждый из них представляет интерес, хотя и по разным причинам. Гелий столь редок, что его легче было обнаружить на Солнце, чем на Земле. Радон испускал излучение. Поэтому
неудивительно, что ученые взяли пробы смеси газов и приступили к очередным опытам. Исследователи хотели проверить, каковы физические свойства найденных элементов, в какие химические соединения они вступают. Вскоре обнаружилось, что через несколько дней результат измерения интенсивности излучения, испускаемого пробой, был ниже значения, полученного в начале эксперимента.
— Видимо, пробку неплотно закрыли, — подумали ученые.
Они взяли новые пробы, запаяли ампулы, измерили интенсивность излучения, подождали несколько дней, повторили измерение. Опять его показатель был меньше первого.
— Очень интересно, — решили сотрудники лаборатории и приступили к систематическим исследованиям. Кроме того, они составили таблицу, в которую записывали результаты.
На следующее утро они взяли пробу газов, измерили интенсивность излучения и составили график, в котором на ось независимых переменных нанесли время, прошедшее от взятия вещества, а на оси зависимых переменных откладывали результаты измерении излучения радона.
Ученые долго раздумывали над таблицей и графиком. Из полученных данных следовало, что через 3,82 дня интенсивность излучения радона уменьшилась вдвое. А через следующие 3,82 дня она составляла только 0,25 исходного значения.
Мария Склодовская-Кюри установила, что радиоактивность — свойство атомов некоторых элементов. Возникал вопрос: почему атомы радона постепенно теряют свои свойства?
И здесь физикам могли помочь только химики. Они провели анализы.
Из предоставленных проб, ответили они, радиоактивный газ под названием радон самопроизвольно исчезает. Без малого четыре дня назад его было вдвое больше, чем сейчас, а через 3,82 дня его содержание, по-видимому, опять уменьшится наполовину. Чтобы элемент давал излучение, должны существовать его атомы. Если атомов нет, нет и излучения.
— По-вашему, атомы радона исчезают?! Это противоречит закону сохранения массы! — заявили физики.
— Знаем, но это не значит, что вы должны сомневаться в результатах наших анализов! Мы сами проверяли их несколько раз. Радон перестает существовать и все.
Физики занялись поисками ответов на возникшие вопросы. Только ли излучение радона исчезает через некоторое время? Может быть и излучение других элементов ведет себя подобным образом? v
Исследуя известные тогда радиоактивные вещества ученые установили, что с течением времени интенсивность излучения каждого из них постепенно ослабевает. Это свидетельствовало о том, что атомы радиоактивных элементов нестабильны.
Свой рассказ я начала со способа избавиться от бессонницы — со счета баранов. И хотя я усыплять вас не собираюсь, представьте себе такую разделенную забором лужайку. С одной стороны пасется стадо овец.
Время от времени одна из них перескакивает...
— Зачем? — скажете вы. — Уже считали!
Да, но в этот раз мы будем считать баранов иначе, узнаем, какая их часть не перескочила через забор. Счет будем вести через равные интервалы времени, например, через час. Но прежде чем приступить к эксперименту, проверим, не перепуганы ли овцы, не тесно ли им, есть ли еда... И как изначальное условие эксперимента примем утверждение, когда одному из баранов захочется прыгнуть, другие не последуют его примеру. И еще одно: овец много-премного. Это крайне ражно: чем их больше, тем более точный результат мы получим. Допустим, что их миллион, и в течение первого часа половина овец перескочила через забор, т.е. осталось их пятьсот тысяч. По истечении второго часа перескочит половина оставшихся овец, т.е. останется их 250 тысяч (1/4 исходного числа). В течение третьего часа перескочит половина двухсот пятидесяти тысяч, т.е. останется 1 8 стада. Время, которое прошло от начала эксперимента до момента, когда число не перескочивших через забор овец составит половину исходного числа, назовем „периодом полураспада". В нашем случае оно составляет один час.
А теперь на воображаемую лужайку вместо баранов выпустим воображаемых коз. Известно, что эти животные очень любят скакать, поэтому ничего удивительного, что через час на лужайке останется лишь шестнадцатая часть стада. Можно ли посчитать, каков „период полураспада" для данного случая? Да, нужно определить, сколько полупериодов полураспада прошло, а потом поделить один час на это число. Считаем:
— все до половины — первый период полураспада,
— половина до одной четвертой — второй период полураспада,
— одна четвертая до одной восьмой — третий период полураспада,
— одна восьмая до одной шестнадцатой — четвертый период полураспада.
Если шестьдесят минут поделить на четыре, получим пятнадцать минут, т.е. „период полураспада" составляет четверть часа.
А теперь проведем наш эксперимент на коровах. Попасем их огромное стадо час на лужайке и сосчитаем оставшихся. Оказывается, почти все они находятся по ту же самую сторону забора. Ходят, щиплют траву и не желают скакать. Почему? Да, наверное, не любят это делать.
Как вы понимаете, животное в наших экспериментах — аналоги различных радиоактивных веществ. У одних период полураспада идет быстрее, у других — медленнее. „Коровам" соответствуют радиоактивные элементы с очень длительным периодом полураспада. К ним относится, например, уран, половина атомов которого распадается в течение миллиардов лет (точно 4,5 х 109, т.е. 4 500 ООО ООО лет), радиоактивный калий — 1,32 х 109 лет и другие.
А какие периоды полураспада имеют „быстрые" радиоактивные элементы? Об одном из них — радоне мы уже говорили. Половина его атомов распадается в течение 3,8 дня. Период полураспада искуственно полученного радиоактивного йода — 8,1 дня. А другие? Среди радиоактивных элементов есть и такие, которые „скачут", как блохи. Мгновение — и они уже „с другой стороны забора". Такими „блохами" являются, например, атомы сто четвертого элемента периодической таблицы, имеющего символ Кu (Курчатов). Половина его атомов распадается за 0,3 с.
Комментирование этой статьи закрыто.