Пьер и Мария Кюри

Между тем благодаря большому толчку, который был дан изучению радиоактивности за границей, одно за другим последовали новые открытия. Многие ученые занялись отысканием новых радиоэлементов, следуя впервые примененному нами методу химического анализа с помощью излучения. Таким путем были найдены: мезоторий, употребляемый теперь врачами и приготовляемый заводским способом, радиоторий, ионий, протоактиний, радиосвинец и другие. В настоящее время мы знаем всего тридцать восемь радиоэлементов (из них три в газообразном состоянии, или эманации), но среди них радий играет наиболее важную роль благодаря значительной интенсивности его излучения, которое лишь крайне медленно ослабляется со временем.

1903 год был особенно значительным в эволюции новой науки. Во Франции только что была закончена работа над радием, новым химическим элементом, и Пьер Кюри ясно доказал поразительное выделение тепла из этого элемента, по внешности остающегося неизменным. В Англии Рамзей и Содди сообщили о большом открытии: они установили, что радий производит в качестве своего распада газообразный гелий; это совершается в условиях, заставляющих думать о внутриатомном изменении. Действительно, если соль радия сохраняется в течение некоторого времени в запаянной стеклянной трубочке, совсем лишенной воздуха, можно, расплавив соль, выделить из нее небольшое количество гелия, который легко измерить и узнать по виду его спектра. Этот важный опыт получил многочисленные подтверждения; он дает нам первый пример превращения атома, правда совершающегося независимо от нашей воли, но тем не менее уничтожающего теорию об абсолютной прочности атома.

Все эти факты вместе с некоторыми прежде известными привели к чрезвычайно ценному синтезу: я говорю о работах Э. Резерфорда и Ф. Содди, предложивших теорию радиоактивных превращений, в настоящее время общепринятую. По этой теории, всякий радиоэлемент, даже когда он кажется неизменным, находится на пути к самопроизвольному превращению, и оно тем быстрее, чем интенсивнее излучение[13].

Радиоактивный атом может разлагаться двумя способами: он может выделить из своего ядра атом гелия, который, двигаясь с громадной быстротой и обладая положительным зарядом, дает, таким образом, то, что мы называем α-частицей; или же он может отделить из ядра еще меньший кусочек, один из электронов (с ними мы уже свыклись в современной физике), масса которого при умеренной скорости в 1 800 раз меньше массы атома водорода, но постепенно возрастает при приближении скорости электрона к скорости света; эти электроны с отрицательным зарядом образуют поток β-частиц, или так называемые β-лучи. Каков бы ни был оторванный от атома кусочек, оставшаяся часть уже не похожа на первоначальный атом; так, когда атом радия выделил атом гелия, то остатком является атом эманации в газообразном состоянии. Этот остаток, в свою очередь, разлагается, и процесс останавливается, лишь дойдя до последнего устойчивого остатка, не испускающего никакого излучения.

Итак, α- и β-лучи происходят от распада атомов; γ-лучи являются сходными со светом и сопровождают атомное разложение. Они далеко проникают сквозь материю, и их чаще всего применяют в выработанных до сих пор терапевтических методах[14].

Итак, радиоэлементы образуют семейства, каждый член коих происходит по прямой линии от своих предков, первых членов ряда; первичными элементами являются уран и торий. В частности, можно установить, что радий — потомок урана, а полоний — потомок радия. Так как каждый радиоэлемент понемногу разрушается и в то же время снова накопляется, образуясь от своего родоначальника, то в результате он может скопиться лишь до определенного количества; поэтому соотношение радия и урана есть величина постоянная в очень древних неизменных химических минералах.

Самопроизвольное разрушение радиоэлемента происходит по основному показательному закону, согласно которому количество каждого радиоэлемента уменьшается наполовину в один и тот же вполне определенный промежуток времени, называемый периодом полураспада, являющийся характерным для данного элемента. Эти периоды, измеряемые разными методами, весьма различны. Период урана — несколько миллиардов лет, радия — около 1 600 лет, период эманации радия — немного меньше 4 дней, а среди следующих потомков есть даже такой, чей период — малая доля секунды. Показательный закон имеет глубокий философский смысл; он указывает, что разложение происходит согласно законам вероятности. Причины, вызывающие разложение, остались в тайне, и пока неизвестно, происходит ли оно от внешних факторов, или от внутриатомной неустойчивости. Во всяком случае, ни одно внешнее воздействие до сих пор не оказалось достаточно сильным, чтобы вызвать разложение.