sklodowska-badanie-cial-radioaktywnych.pdf

(536 KB) Pobierz
Ta lektura,
podobnie jak tysiące innych, jest dostępna on-line na stronie
wolnelektury.pl.
Utwór opracowany został w ramach projektu
Wolne Lektury
przez
fun-
dację Nowoczesna Polska.
MARIA SKŁODOWSKA-CURIE
Badanie ciał radioaktywnych
Celem niniejszej rozprawy jest opisanie poszukiwań, które prowadzę od lat przeszło pię-
ciu nad substancjami promieniotwórczymi. Badania te rozpoczęłam od studyów nad pro-
mieniowaniem uranowym, odkrytym przez p. Becquerela. Okazało się, że wyniki, do
jakich mnie ta praca doprowadziła, odsłaniają widoki tak ciekawe, że pan Curie, odstę-
pując od swych robót, będących w biegu, przyłączył się do mnie i odtąd wspólne nasze
usiłowania skierowaliśmy ku wydobyciu nowych ciał promieniotwórczych i ich zbadaniu.
Od początku naszych doświadczeń uważaliśmy za rzecz właściwą udzielać próbek ciał
przez nas odkrytych i otrzymanych kilku fizykom, a przede wszystkim p. Becquerelo-
wi, któremu zawdzięczamy odkrycie promieni uranowych. W taki sposób ułatwialiśmy
innym badania nad nowymi ciałami promieniotwórczymi. W następstwie pierwszych na-
szych publikacji p. Giesel w Niemczech zaczął również przygotowywać te ciała i udzielił
ich próbek kilku uczonym niemieckim. Następnie przetwory te ukazały się w sprze-
daży we Francji i w Niemczech i sprawa, przybierając coraz to większe znaczenie, stała
się punktem wyjścia ruchu naukowego, tak że — zwłaszcza poza Francją — ukazały się
i ukazują nieustannie liczne komunikaty o ciałach radioaktywnych. Wyniki tych różnych
badań ancuskich i zagranicznych z konieczności są jeszcze zagmatwane, jak to bywa za-
wsze z przedmiotem badań nowym i pozostającym jeszcze w opracowaniu. Stan kwestii
zmienia się, można powiedzieć, z dnia na dzień.
Jednakże z punktu widzenia chemicznego jest jedna rzecz udowodniona w sposób
niezbity, to jest
i tnienie nowe o ierwia tk w wy oki to ni ro ieniotw rc e o
rad
. Przygotowanie czystego chlorku radu i oznaczenie ciężaru atomowego samego ra-
du stanowi część najważniejszą mojej pracy osobistej. Do szeregu dokładnie poznanych
pierwiastków chemicznych praca ta dorzuciła nowe ciało proste z własnościami bardzo
ciekawymi, a jednocześnie ustaliła i uzasadniła nową metodę poszukiwań chemicznych.
Metoda, o której mówię, oparta na promieniotwórczości uważanej za własność atomów
materii, pozwoliła właśnie p. Curiemu i mnie odkryć istnienie radu.
O ile zadanie, pierwotnie przez nas podjęte, możemy uznać za rozwiązane z punktu
widzenia chemicznego, badanie własności fizycznych ciał promieniotwórczych znajduje
się w pełnym rozwoju. Pewne szczegóły ważne są już ustalone, lecz znaczna liczba wnio-
sków ma jeszcze dotąd cechy tymczasowości. Nic w tym dziwnego, jeżeli zwrócimy uwagę
na zawiłość zjawisk, którym promieniotwórczość daje początek, i na różnice we własno-
ściach rozmaitych ciał radioaktywnych. Badania różnych fizyków, którzy studiują te ciała,
spotykają się ze sobą i krzyżują nieustannie. Mając ustawicznie na widoku cel właściwy
niniejszej rozprawy i opisując przede wszystkim własne swoje poszukiwania, musiałam
jednak współcześnie wzmiankować i o rezultatach prac innych, których znajomość jest
niezbędna.
Pragnęłam nadto z rozprawy tej uczynić rzecz ogólniejszą, obejmującą całkowity stan
współczesny przedmiotu.
W ciągu rozprawy wyszczególniam kwestie, któremi sama zajmowałam się specjalnie,
oraz te, które badałam wspólnie z p. Curie.
Roboty swoje przeprowadziłam w pracowniach Szkoły Fizyki i Chemii stosowanej
(Ecole de Physique et de Chimie industrielles) miasta Paryża za zezwoleniem Schützen-
bergera, nieodżałowanego dyrektora tej Szkoły, i p. Lautha, dyrektora obecnego. Miło
mi wyrazić na tym miejscu wdzięczność za uprzejmą gościnność, jaka mnie spotykała
w tej Szkole.
Odkrycie zjawisk radioaktywności jest związane z poszukiwaniami prowadzonymi od cza-
su odkrycia promieni Röntgena, a dotyczącemi działań fotograficznych ciał fosforyzują-
cych i fluoryzujących.
Pierwsze rurki wytwarzające promienie röntgenowskie nie posiadały antykatody me-
talicznej. Źródło promieni Röntgena znajdowało się w ścianie szklanej, uderzanej przez
promienie katodalne. Ścianka ta jednocześnie fluoryzowała bardzo silnie. Można więc
było przypuszczać, że emisja promieni röntgenowskich nieodłącznie towarzyszy fluore-
scencji, powstającej pod jakimbądź wpływem. Myśl tę powziął pierwszy p. Henryk Po-
incaré¹.
Wkrótce potem p. Henry doniósł, że otrzymał obrazy fotograficzne pod działaniem
siarczku cynku fosforyzującego przez papier czarny². P. Niewęgłowski wywołał to samo
zjawisko siarczkiem wapnia, który poprzednio był wystawiony na działanie światła³. Na
koniec p. Troost otrzymał silne obrazy fotograficzne, działając sztucznie otrzymaną blendą
heksagonalną fosforyzującą poprzez papier czarny i grubą tekturę⁴.
Przytoczone powyżej doświadczenia nie mogły być powtórzone, pomimo wielu w tym
kierunku usiłowań. Niepodobna więc żadną miarą uznać za rzecz dowiedzioną, że siarczek
cynku i siarczek wapnia pod wpływem światła wysyłają promienie niewidzialne, które
mogą przechodzić przez papier czarny i działać na płytę fotograficzną.
P. Becquerel wykonywał doświadczenia podobne z solami uranu, z których pewna
część okazywała fluorescencję⁵. Otrzymał on obrazy fotograficzne przez papier czarny,
używając siarczanu uranylowo-potasowego. P. Becquerel sądził zrazu, że ta sól, która
posiada fluorescencję, zachowuje się tak jak siarczek cynku i siarczek wapnia w doświad-
czeniach panów Henry'ego, Niewęgłowskiego i Troosta. Ale dalszy bieg doświadczeń
przekonał go, że zjawisko uważane nie ma żadnego związku z fluorescencją. Nie ma ko-
nieczności, żeby sól była naświetlona, a, co więcej, uran i wszystkie jego połączenia działa-
ją w jednakowy sposób, a uran metaliczny jest najbardziej czynny. P. Becquerel spostrzegł
następnie, że związki uranowe, pomimo przechowywania ich w całkowitej ciemności, za-
chowują własność działania na płyty fotograficzne przez papier czarny w ciągu lat całych.
P. Becquerel przyjął, że uran i jego związki wysyłają szczególniejsze promienie:
ro ienie
ranowe.
Dowiódł, że promienie te mogą przechodzić przez cienkie zasłony metalowe i że
wyładowują ciała naelektryzowane. Poczynił też doświadczenia, z których wywnioskował,
że promienie uranowe ulegają załamaniu, odbiciu i polaryzacji.
Badania innych fizyków (Elstera i Geitla, lorda Kelwina, Schmidta, Rutherforda, Be-
attiego i Smoluchowskiego) potwierdziły i rozszerzyły wyniki poszukiwań p. Becquerela
za wyjątkiem odbicia, załamania i polaryzacji promieni uranowych, które zachowują się
w tym względzie jako promienie röntgenowskie, co przede wszystkim zostało wykazane
przez p. Rutherforda, a następnie i przez samego p. Becquerela.
.
.
-
ro ienie Bec ere a.
Promienie uranowe, odkryte przez p. Becquerela, działają na pły-
tę fotograficzną bez dostępu światła; mogą przenikać przez wszelkie ciała stałe, ciekłe
¹e
i a ro ieni r nt enow kich nieodł c nie towar y y ore cenc i
y t ow i ł ierw y
enryk
oincar
— [por.] „Revue générale des sciences”,  stycznia . [przypis autorski]
— [patrz:] „Comptes
²
enry doni ł e otr y ał o ra y oto ra c ne od iałanie iarc k cynk
rendus”, CXXII, . [przypis autorski]
³
iew łow ki wywołał to a o awi ko iarc kie wa nia
— [por.] „Comptes rendus”, CXXII, . [przypis
autorski]
⁴
roo t otr y ał i ne o ra y oto ra c ne
— [por.] „Comptes rendus”, CXXII, . [przypis autorski]
o a i ran
— [por.] Becquerel, „Comptes rendus” z r. 
⁵Bec
ere wykonywał do wiadc enia
(kilka komunikatów). [przypis autorski]
-
Badanie ciał radioaktywnych
i gazowe, o ile ich warstwa jest odpowiednio cienka; przechodząc przez gazy, nadają im
własność przewodzenia elektryczności w stopniu słabym⁶.
Własności powyższe związków uranowych nie są zależne od żadnego bodźca znanego.
Promieniowanie zdaje się być samoistnym; natężenie jego nie zmniejsza się bynajmniej,
jeżeli związki uranu są przez całe lata przechowywane w zupełnej ciemności; zjawisko nie
jest więc wcale jakąś fosforesceneją szczególną, wzbudzoną przez światło.
Samoistność i trwałość promieniowania uranowego stanowią zjawisko fizyczne na-
der osobliwe. P. Becquerel przechowywał w ciemności kawałek uranu przez lat kilka
i przekonał się, że po upływie tego czasu działanie na płytkę fotograficzną nie zmieniło
się w sposób dający się dostrzec. Pp. Elster i Geitel wykonali doświadczenie podobne
i przekonali się również, że działanie jest stałe⁷.
Natężenie promieniowania uranu mierzyłam, korzystając z działania tego promienio-
wania na przewodnictwo elektryczne powietrza. Otrzymałam w taki sposób liczby, które
stwierdzają stałość promieniowania w granicach dokładności doświadczeń, to jest aż do
 lub  mniej więcej odsetek⁸.
Do pomiarów tych była używana płytka metaliczna, pokryta warstwą uranu sprosz-
kowanego; płytki tej nie przechowywano w ciemności, gdyż warunek ten, według spo-
strzegaczy wyżej przytoczonych, nie ma znaczenia. Liczba pomiarów wykonanych z tą
płytką jest bardzo wielka i obecnie odnoszą się one do okresu czasu wynoszącego już pięć
lat.
Były czynione poszukiwania, mające na celu dowiedzieć się, czy i inne ciała mogą
działać tak, jak związki uranowe. P. Schmidt pierwszy ogłosił, że tę właściwość posiada
również tor i jego związki⁹. Przeprowadzone jednocześnie odpowiednie badania i mnie
także dały wynik takiż sam. Ogłosiłam to spostrzeżenie, nie znając jeszcze komunikatu p.
Schmidta¹⁰.
Mówimy, że uran, tor i ich związki wysyłają
ro ienie Bec ere a.
Ciała, które są
źródłem emisji tego rodzaju, nazwałam radioaktywnymi¹¹ (promieniotwórczymi) i nazwa
ta odtąd została przyjęta ogólnie.
Promienie Becquerela przez swoje działanie fotograficzne i elektryczne zbliżają się do
promieni Röntgena. Mają też, na równi z tymi ostatnimi, zdolność przenikania wszelkich
substancji . Różnią się jednak bardzo pod względem siły przenikania: promienie uranowe
i torowe zostają powstrzymane po przebyciu drogi wynoszącej kilka milimetrów w materii
stałej, a w powietrzu przebyć nie mogą odległości większej nad kilka centymetrów; tak
jest przynajmniej dla znaczniejszej części promieniowania.
Badania różnych fizyków, a przed innymi p. Rutherforda, dowiodły, że promienie
Becquerela nie ulegają ani prawidłowemu odbiciu, ani załamaniu, ani polaryzacji¹².
Słaba zdolność przenikania promieni uranu i toru zbliżałaby je raczej do promieni
wtórnych, które są wytwarzane przez promienie Röntgena, a których badaniem zajął się
p. Sagnac¹³, aniżeli do samych promieni Röntgena.
Z drugiej strony można by poszukiwać zbliżenia pomiędzy promieniami becquere-
lowskimi a promieniami katodalnymi rozchodzącemi się w powietrzu (promienie Le-
narda). Wiadomo nam dzisiaj, że różne te zbliżenia są wszystkie uprawnione.
⁶
ro ienie ranowe odkryte r e
Bec ere a iała
— [por.] Becquerel, „Comptes rendus”, 
(kilka komunikatów). [przypis autorski]
⁷
a oi tno i trwało ro ieniowania ranowe o
— [por.] Becquerel, „Comptes rendus”, t. CXXVIII,
s. ; Elster i Geitel, „Beibl.”, t. XXI, s. . [przypis autorski]
— [por.] M. Curie, „Revue générale des sciences pures
⁸
at enie ro ieniowania ran ier yła
et appliquées”, styczeń . [przypis autorski]
o iada r wnie tor
— [por.] Schmidt,
⁹
ch idt ierw y o ło ił e t wła ciwo t ro ieniotw rc o
„Wiedemannsche Annalen”, t. LXV, s. . [przypis autorski]
ch idta
— [por.] M. Curie, „Comptes rendus”,
¹⁰
ło iła to o tr e enie nie na c e c e ko nikat
kwiecień . [przypis autorski]
¹¹
iała kt re
r dłe e i i te o ro a na wała radioaktywny i
— [por.] P. Curie i M. Curie,
„Comptes rendus”,  lipca . [przypis autorski]
ther orda dowiodły e ro ienie Bec ere a nie e a ani rawidłowe od ici ani a
¹²Badania
ła ani ani o ary ac i
— [por.] Rutherford, „Philosophical Magazine”, styczeń . [przypis autorski]
kt rych adanie a ł i
a nac
— [por.] Sagnac, „Comptes rendus”, , ,
¹³
ro ieni wt rnych
 (kilka komunikatów). [przypis autorski]
-
Badanie ciał radioaktywnych
ier enie nat enia ro ieniowania.
Metoda używana w tym celu polega na mierze-
niu przewodnictwa nabytego przez powietrze pod wpływem ciał promieniotwórczych;
metoda, o której mowa, posiada tę zaletę, że jest pośpieszna i dostarcza liczb odpowied-
nich do porównywania między sobą. Przyrząd używany przeze mnie w tym celu, składa się
głównie z kondensatora o dwu talerzach AB (fig. ). Substancja czynna, drobno sprosz-
kowana, jest umieszczona na talerzu B; nadaje ona własność przewodzenia warstwie po-
wietrza pomiędzy talerzami. Chcąc zmierzyć przewodnictwo, doprowadzamy talerz B do
wysokiego potencjału, łącząc go z jednym z biegunów baterii małych akumulatorów P,
której biegun drugi jest połączony z ziemią, zatem pomiędzy tymi talerzami wytwarza
się prąd elektryczny. Potencjał talerza A jest wskazywany przez elektrometr E. Jeżeli ze-
rwiemy połączenie z ziemią w punkcie C, talerz A ładuje się, a ładunek jego odchyla
elektrometr. Szybkość tego odchylenia jest proporcjonalna do siły prądu i może służyć
do jej mierzenia.
Lepiej jednak dokonywać tego pomiaru, kompensując ładunek talerza A tak, że-
by elektrometr pozostawał na punkcie zero. Ładunki, o które tu idzie, są nadzwyczaj
słabe; mogą one być kompensowane za pomocą kwarcu piezoelektrycznego Q, którego
jedno uzbrojenie jest złączone z talerzem A, drugie zaś — z ziemią. Blaszkę kwarcową
poddajemy wyciąganiu, którego wielkość jest znana i oznaczona przez ciężarki, umiesz-
czane na talerzyku Π; obciążenia dokonywa się stopniowo, a następstwem tego jest stop-
niowe wytworzenie pewnej znanej ilości elektryczności w ciągu czasu, który mierzymy.
Czynność tę możemy regulować w taki sposób¹⁴, żeby ilość elektryczności przechodząca
przez kondensator i ilość elektryczności ze znakiem przeciwnym, dostarczana przez kwarc,
równoważyły się między sobą w każdej chwili. Można także mierzyć w wartościach bez-
względnych ilość elektryczności, przechodzącą w pewnym czasie przez kondensator, to
jest mierzyć siłę prądu. Pomiary są tu niezależne od czułości elektrometru.
Wykonywając szereg pomiarów tego rodzaju, przekonywamy się, że radioaktywność
jest zjawiskiem, które można mierzyć z pewną dokładnością. Mało zmienia się ona z tem-
peraturą, a wahania w stanie ciepła środowiska otaczającego prawie nie wywierają na nią
wpływu; stopień oświetlenia substancji czynnej nie ma żadnego znaczenia. Natężenie
prądu przepływającego przez kondensator wzrasta razem z powierzchnią talerzy. Dla da-
nego przyrządu i danej substancji prąd wzrasta odpowiednio do różnicy potencjału na
dwu talerzach, do ciśnienia gazu napełniającego kondensator i do odległości talerzy (pod
warunkiem, żeby ta odległość nie była zbyt wielka w stosunku do średnicy). W każdym
razie, wobec dużych różnic potencjału prąd dąży do pewnej wartości granicznej, która,
praktycznie biorąc, jest wartością stałą. Nazywamy ją prądem nasyconym, albo prądem
granicznym. Tak samo wobec pewnej, dostatecznie wielkiej odległości między talerzami
kondensatora prąd nie zmienia się wcale z dalszymi zmianami tej odległości. Prąd otrzy-
many w powyższych warunkach, z dodatkiem, że kondensator pozostaje w powietrzu
pod ciśnieniem atmosferycznym, był w doświadczeniach moich używany do mierzenia
promieniotwórczości.
Dla przykładu podaję krzywe wyobrażające natężenie prądu w funkcji pola średniego,
wytworzonego pomiędzy talerzami kondensatora, wobec dwu różnych odległości tych
talerzy między sobą. Talerz B był pokryty cienką warstewką sproszkowanego uranu me-
talicznego; talerz A, połączony z elektrometrem, był zaopatrzony w pierścień ochronny.
Figura  wskazuje, że natężenie prądu osiąga wielkość stałą wobec znacznych różnic
potencjału na dwu talerzach. Figura  przedstawia też same krzywe w innej skali i za-
wiera wyłącznie rezultaty, odnoszące się do małych różnic potencjału. Początek krzywej
jest linią prostą; iloraz z natężenia prądu przez różnicę potencjału jest wielkością stałą dla
napięć słabych i przedstawia przewodnictwo początkowe między talerzami. Możemy tedy
odróżniać dwie ważne staje charakterystyczne zjawiska uważanego: .
r ewodnictwo o
c tkowe
w przypadku małych różnic potencjału; .
r d ranic ny
w przypadku wielkich
różnic potencjału. Prąd graniczny został przyjęty za miarę promieniotwórczości.
¹⁴
ynno t o e y re owa
— łatwo osiągnąć ten rezultat, trzymając ciężarek w ręce i dozwalając mu
obciążać talerzyk Π stopniowo w taki sposób, żeby skazówka elektrometru pozostawała ciągle na zerze. Na-
brawszy nieco wprawy, dochodzi się do bardzo pewnego kierowania ruchem ręki, niezbędnym do pomyślnego
wykonania tej czynności. Ta metoda pomiaru prądów słabych została opisana przez p. J. Curie w jego dysertacji.
[przypis autorski]
-
Badanie ciał radioaktywnych

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin