Внеклассное мероприятие по физике:

«Биография атома»

Преподаватель физики Гофман Т.П.

Часть первая «Раскованный Прометей науки»

Целью данного мероприятия является не изучение учебного материала, а ознакомление учащихся с фактами и событиями, ошибками и гениальной прозорливостью ученых, научными представлениями об атоме, о том, как накапливались открытия, как постепенно чело­век научился управлять атомной энергией.

Так как материал большой по объему, то его пришлось разделить на два занятия. Первое занятие посвящено только положительной стороне этого великого открытия XX века.

Мероприятие можно проводить в форме конференции.

Цель: активизировать познавательную и исследовательскую деятельность учащихся.

Задачи:

1. формирование у учащихся знаний об основных этапах в биографии атома, о том, как складывалось научное представление об атоме, как накапливались открытия;

2. вырабатывать у учащихся умение преподать полученные знания в простой и доступной форме, умение осмысленно воспроизводить подобранный материал;

3. продолжить развитие у учащихся познавательного интереса к физике, развитие информационной культуры учащихся;

4. формирование чувства гордости за ученых своей Родины, развить коммуникативные способности учащихся.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация

План:

1. Вступительное слово учителя.

1.1 Разминка: блиц – вопросы «Что мы знаем об атоме».

2. Представление об атоме в период от V век д.н. эры до XVII в.

2.1. V век д.н. эры. Представители атомистической теории.

2.2. Поэма Лукреция «О природе вещей»

2.3. Средневековье.

2.4. Сообщение «Шаг назад»

2.5. Сообщение «Пришлось выдумать флогистон».

3. XVIII век – век химической атомистики.

3.1. Презентация и викторина « М.В. Ломоносов»

4. XIX век – начало эпохи атомной науки.

4.1 Доклад: «Д.И. Менделеев»

5. На пороге XX века.

5.1. Сообщение – «Лучший экспериментатор в Германии»

5.2. Сообщение - «Ошибочное сообщение».

6. Великие труженики науки.

6.1.Открытия Пьера Кюри и Марии Склодовской – Кюри

6.2. Сообщение «Первые данные о великой силе».

6.3. Инсценировка диалога Марии Склодовской – Кюри и Пьера Кюри «Это противно духу науки …»

7. XX век – век атомной энергии.

7.1 Сообщение «Учитель и ученики»

7.2 Сообщение «Это и есть атомная энергия»

8. Советская школа физиков.

8.1 Сообщение «Ж Э Т Ф»

8.2. Сообщение «На станции метро «Динамо»»

10 Атом только для мира!

11.  Заключительное слово учителя.

12. Викторина: «Кто лучше знает ученых физиков» -презентация.

Ход мероприятия:

1. Вступительное слово учителя физики.

Трудно найти в наше время человека, в лекси­коне которого не было бы слов «атом», «атом­ная энергия», «атомная электростанция». Короткое слово «атом» прочно вошло в языки народов всех стран мира. И это понятно. Ведь со словом «атом» свя­заны величайшие достижения науки, и техники нашего времени. Наука об атомной энергии возникла не вдруг и не сразу.

Многие поколения ученых, как эстафету, передавали свои знания о мире мельчайших кирпичиков мироздания - атомов. Это была действительно эстафета открытий. Начало ее уходит в далекие годы до нашей эры. И она продолжается до наших дней.

У нас с вами тоже накопились определенные знания в этой области, давайте вспомним их. (За быстрый и правильный ответ учащийся получает жетон)

1 конкурс. Разминка: блиц – вопросы «Что мы знаем об атоме»

1. Из чего состоят вещества?
2. Кто такие молекулы? (Это мельчащие частицы данного вещества)
3. Из чего состоят молекулы? (из еще более мелких частиц – атомов)
4. Что вы знаете о молекулах одного и того же вещества?
5. Из каких молекул состоит вода?
6. С одинаковой ли скоростью движутся молекулы в горячей и холодной воде? Где быстрее?
7. Что такое диффузия?
8. В каких агрегатных состояниях происходит диффузия?
9. Рука статуи в древнегреческом храме, которую целовали прихожане, за десятки лет заметно похудела. Священники в панике: кто-то украл золото? Или это чудо? Была ли кража золота?
10. Из-за чего происходит распространение запахов?

Учитель: Не все знают о прошлом атомной энергии, о том, как складывалось научное представление о ней, как накапливались открытия, как постепенно чело­век научился управлять атомной энергией. А это прошлое очень интересно. Вот об этом нам и хотелось бы рассказать на нашем занятии: об основных этапах в биографии атома, о фактах и событиях, иногда драматических, а иногда курьезных, об ученых, которые год за годом, шаг за шагом проникали в тайны атомного ядра.

Об этом и будет наш рассказ. И назовем мы его «Биография атома». В биографии, как правило, нельзя обойтись без дат. Какая же это биография без дат? Поэтому мы попробуем рас­сказать, что означала та или иная дата в биографии атома, какое событие она характеризует и, какое имеет значение. Сегодня мы дадим только положительную характеристику атому. Но мы все знаем, что у этого открытия есть другая сторона и правда о ней страшная и трагическая. Но это будет тема для другой нашей встречи, на которой мы постараемся ответить на вопрос, не совершил ли человек ошибки, расковав «Прометея науки».

Итак, начинаем.

2. Представление об атоме в период от V век д.н. эры до XVII в.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(1-5)

Учащийся : Сообщение «Шаг назад»

А теперь давайте обобщим прослушанный материал показом слайдом.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(6-9)

Учащийся : Сообщение «Пришлось выдумать флогистон».

Подытожим сказанное

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды (10)

3. XVIII век – век химической атомистики.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(11-12)

Учащийся - Презентация « М.В. Ломоносов»

4. XIX век – начало эпохи атомной науки.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды (13-16)

Доклад «Д.И. Менделеев»

Учитель:

Подведем первый итог. Пожалуй, можно сделать выводы о том периоде в биографии атома, о котором мы рассказали. Уже с большой достоверностью было установ­лено, что все бесчисленное разнообразие окру­жающей нас природы, неорганической и органи­ческой, состоит из бесконечного числа комбинаций относитель­но небольшого числа элементов — от водорода до урана. Было ясно также, что подавляющее большинство элементов находится в природе в соединении с другими. Но считалось, что атом является мельчайшей, а, следо­вательно, и неделимой частицей. И эта точка зрения была принята учеными: Начала вырисовываться как будто бы очень стройная картина мира. Неделим, так неделим! И все силы ученых были направлены на изучение взаимо­действия атомов с атомами. Пока не было никаких сигналов из недр атома. Вернее, ученые еще не наблюдали этих сигналов. Поэтому условно можно принять, что работами Менделеева заканчивается период химической атомистики и начинается новая эпоха в развитии науки – эпоха атомной науки.

2 конкурс. Блиц – вопросы «Первые представления атомистики»

1. Предшественники атомистов считали, что вся окружающая человека природа состоит из первичных неизменных элементов. Назовите их.
2. Что означает слово атом?
3. Какое основное положение МКТ напоминают слова «Значит, дробится вода на такие мельчайшие части, что недоступны они совершенно для нашего глаза...»
4. Что означает гелиоцентрическая система мира?
5. Кто автор гелиоцентрической системы мира?
6. Кто был осуждён католической церковью как еретик и приговорён светским судом Рима к смертной казни через сожжение?
7. Кем была сказана фраза «И всё-таки она вертится!»?
8. Кто из ученых был первым, кто вернулся к атомистической теории вещества.
9. Какой век носит название века механической атомистики?
10. Как называлось вещество, которое предложил немецкий врач Эрнст Шталь?
11. Кто из ученых первым, поставил под сомнение теорию флогистона и неопровержимо доказал это?
12. Какой век назвали веком химической атомистики. Имя, какого ученого связано с этим веком?
13. Какое открытие сделал этот ученый?
14. Менделеев смело предположил, что в местах, где клетки оказались незаполненными должны находиться. Что?

Учитель: И так эпоха химической атомистики закончилась, началась новая эпоха в развитии науки – эпоха атомной науки. О ней мы сейчас и поговорим.

5. На пороге XX века.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(17-19)

Учащийся: Сообщение «Лучший экспериментатор в Германии

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды (20)

Учащийся Сообщение - «Ошибочное сообщение».

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(21)

6. Великие труженики науки.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(22-25)

Учащийся: Сообщение «Работа в заброшенном сарае» -

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(26)

Учащийся: Сообщение «Радия я люблю, но я сердит на него!» Досов

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(27)

Инсценировка диалога Марии Склодовской – Кюри и Пьера Кюри «Это противно духу науки …»

7. XX век – век атомной энергии.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(28-34)

Учащийся: Сообщение «Учитель и ученики»

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(35-38)

Учащийся: Сообщение «Это и есть атомная энергия»

Учитель : «Прометеем науки» назвал французский ученый Поль Ланжевен атомную энергию. Удастся ли ее расковать, вот в чем был вопрос. Какие условия для этого необходимы, с чего нужно начинать? Это оставалось загадкой. Разга­дать эту загадку помогли советские ученые

8. Советская школа физиков.

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(3 7-39)

Учащийся: Сообщение «Ж Э Т Ф»

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(40)

Учащийся: Сообщение «На станции метро «Динамо»»

9. Первые в мире.

Учащийся: Сообщение «Под трибунами чикагского стадиона»

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(41-43)

Учащийся: Сообщение «Первый в СССР и Европе» Слайды (44-46)

10 Атом только для мира!

Учитель: Презентация «Биография атома» Слайды(47-50)

11.Заключительное слово учителя.

Итак, наше занятие закончилось. Но биография атома, конечно не кончилась. Эстафета открытий продолжается. «Раскованный Прометей науки», как назвал атомную энер­гию французский физик Поль Ланжевен, друг и учитель Жолио-Кюри, теперь уже служит человеку. Труд одиночек-ученых, скромных и преданных энтузиастов науки, посте­пенно сменился трудом больших коллективов специалистов. Атомная энергия стала настолько широкой отраслью зна­ний, настолько большое место она заняла в жизни челове­чества, что для решения связанных с ней задач требуется труд многих и многих людей. Не будем гадать, какие новые даты появятся в кален­даре атомных открытий. Может быть, это будет дата пуска первой термоядерной электростанции или дата первого полета атомной ракеты. Может быть, это будут даты новых удивительных открытий тайн микромира, которые приве­дут к окончательной победе человека над природой. Но эта победа будет тем быстрее, чем быстрее человечество забудет слова «военный атом». Поэтому мы говорим «Атом только для мира!», «Атом только на благо человека»

12. Викторина: «Кто лучше знает ученых физиков»

Рекомендуемый материал для выступлений:

2.2. V век д.н. эры. Поэма Лукреция «О природе вещей»

...Выслушай то, что скажу, и ты сам, несомненно, признаешь,

Что существуют тела, которых мы видеть не можем.

Ветер, во-первых, морей неистово волны бичует,

Рушит громады - судов и небесные тучи разносит

Или же, мчась по полям, стремительным кружится вихрем,

Мощные валит стволы, неприступные горные выси,

Лес низвергая, трясет порывисто: так, налетая,

Ветер, беснуясь, ревет и проносится с рокотом грозным.

Стало быть, ветры — тела, но только незримые нами...

...Далее, запахи мы обоняем различного рода,

Хоть и не видим совсем, как в ноздри они проникают.

Также палящей жары или холода нам не приметить

Зреньем своим никогда, да и звук увидать невозможно.

Но это все обладает, однако, телесной природой.

Если способно оно приводить наши чувства в движенье:

Ведь осязать, как и быть осязаемым, тело лишь может.

И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны,

Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет;

Видеть, однако, нельзя, как влага на нем оседает,

Да и не видно того, как она исчезает от зноя.

Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,

Что недоступны они совершенно для нашего глаза.

Так и кольцо изнутри, что долгое время на пальце

Носится, из году в год становится тоньше и тоньше;

Капля за каплей долбит, упадая, скалу; искривленный

Плуга железный сошник незаметно стирается в почве;

И мостовую дорог, мощеную камнями, видим

Стертой ногами толпы; и правые руки у статуй

Бронзовых возле ворот городских постепенно худеют

От припадания к ним проходящего мимо народа.

Нам очевидно, что пещь от старанья становится меньше,

Но отделение тел, из нее каждый миг уходящих,

Нашим глазам усмотреть запретила природа ревниво.

XV в. Сообщение «Шаг назад»

С XIII - XV в. в Европе начали происходить важные измене­ния начали опять распространяться сочинения и древних философов. Этот исторический процесс остановить было невозможно. Церковь вначале активно боролась с новыми учениями и иде­ями, но это оказалось ей не под силу. Тогда церковь решила приспособиться к новым условиям, объявив церковными идеалистические взгляды некоторых ученых древности. Так возникло учение, получившее название схоластики. Схо­ластика исходила из признания существования бога, за­гробной жизни. Она являлась философией феодалов, бого­словов.

Ее преподавали во всех средневековых университетах.

Но что это была за наука? Чтобы объяснить явления при­роды и свойства тел, средневековые схоласты приписывали телам таинственные свойства, недоступные пониманию чело­века.

Схоласты не изучали природу, они ее просто боялись. Вот пример изучения «актуальных» задач. В то время широко практиковались диспуты «ученых» -схоластов. Они часами спорили, например, на темы: «Купивший мантию купил ли капюшон при этом?», «Чем удерживается свинья, кото­рую ведут на рынок: человеком или веревкой, натянутой на шею свиньи?», «Где создал бог человека: в раю или не в раю?», «На каком языке говорят ангелы?», «Сколько чертей удержится на булавочной головке?» и т. д. и т. п.

А сколько страсти и энергии тратили схоласты на этих диспутах! Нередко дело доходило до рукопашных схваток, потасовок и даже до кровопролития.

Могли ли такие диспуты расширить знания человека? Конечно, нет. Поэтому средневековые философские учения ни на один шаг не продвинули человечество в понимании явлений природы.

Но так было нужно и угодно церкви. Все ростки нового и живого, все, что противоречило учению церкви, называ­лось ересью. Стоило только человеку прослыть еретиком, как с ним беспощадно расправлялась инквизиция — гестапо средних веков.

В период господства схоластики возникли и развились такие пародии на науку, как магия, астрология и алхимия. Магия занималась чародействами, волшебством с помощью, так называемых адских сил.

Наука, казалось, засну­ла на несколько столетий.

2.4. XVII век. Сообщение «Пришлось выдумать флогистон».

Неумолим ход истории.

После много­векового сна наука начала возрождаться. И ученые опять вернулись к материалистическим идеям, заложенным в уче­нии Демокрита. Теперь их методом познания были уже не только рассуждения, но и опыты. Так начался новый пери­од атомистики. Этот период получил название механиче­ской атомистики, потому что ученые этого периода наделяли атомы чисто механическими свойствами, а все взаимодей­ствия между ними объясняли законами механики.

Одним из ученых, который первым вернулся к атомисти­ческой теории вещества, был английский ученый Роберт Бойль, живший в XVII в. Бойль, как и Демокрит, считал, что материя состоит из бесчисленного множества мельчай­ших частиц — корпускул (атомов).

В результате опытов и рассуждений Бойль пришел к вы­воду: вещество может находиться в трех состояниях — жидком, твердом и газообразном. И в каждом состоянии вещество состоит из мельчайших частиц — корпускул,— которые механически, т. е. при помощи крючочков, зазуб­рин и т. д., сцепляются между собой.

Однако было непонятно, почему происходят взаимодей­ствия между веществами? А эти взаимодействия ученые наб­людали постоянно, проводя свои опыты (механическая ато­мистика не могла, например, объяснить химические и теп­ловые процессы).

Для того чтобы разрешить эти недоумения, немецкий врач Эрнст Шталь, живший в конце XVII — начале XVIII вв., предположил, что должно существовать некое вещество, не имеющее ни веса, ни запаха, ни цвета. Это вещество он назвал «флогистоном». По мнению Шталя, оно должно обусловливать связи между корпускулами и химическое взаимодействие веществ.

Теория флогистона получила настолько широкое распространение, что долгие десятилетия она занимала умы ученых. Ведь эта теория впервые позволяла рассматривать с единой точки зрения наблюдаемые химиками превращения веществ. Сло­во «флогистон» не сходило со страниц научных трудов. Ни­кто из ученых не сомневался в его существовании. И даже когда опыты говорили о том, что в теории флогистона не схо­дятся концы с концами, ученые упорно старались усовершенствовать теорию флогистона. Они даже начали припи­сывать ему (для объяснения наблюдаемых явлений) отри­цательный вес. А это уж совсем звучало непонятно. Ведь флогистон по своей идее был невесом. Значит, отрицатель­ный вес — это легче, чем невесомость!?

Однако, хотя теория флогистона и была ошибочной, она сыграла большую роль в истории науки. При ее помощи химия освободилась от алхимии.

5.1 XIX век. Сообщение - «Лучший экспериментатор в Германии»

С детства Рентген интересовался техникой и поэтому, когда представилась возможность, поступил в политехникум в Цюрихе. Однако его все больше и больше влекло не к инженерной деятель­ности, которой пришлось бы заниматься после окончания политехнику­ма, а к физике. Пробу­дившийся еще на студен­ческой скамье интерес к физике привел Рентгена в Цюрихский университет. Окончив его и защитив докторскую диссертацию, Рентген всю свою осталь­ную жизнь посвятил фи­зике. Рентген по праву счи­тался лучшим экспери­ментатором в Германии. Его блестящим экспери­ментаторским талантом, точностью в постановке опытов, оригинальностью их идеи, глубоким анализом ошибок, достоверностью полученных результатов отлича­лись все опубликованные им работы. Он никогда не публиковал то, что ему было еще самому неясно. И от своих помощников и ассистентов Рентген тре­бовал того же. Например, однажды, обсуждая результаты одной из экспериментальных работ своего помощника, он потре­бовал, чтобы доказательства открытого эффекта не зависели от зрения того или иного физика, знакомящегося с этой работой. Дело в том, что работа была основана на зрительном восприятии различных цветов, а Рентген был дальтоником (он не различал цветов).

В течение своей более чем пятидесятилетней деятель­ности Рентген опубликовал более пятидесяти работ по раз­личным вопросам физики. Славу ему составили три науч­ные работы, опубликованные в 1895—1897 гг. в «Известиях Вюрцбургского физико-медицинского общества»; они увеко­вечили его имя.

За работы по икс-лучам Рентгену первому была при­суждена Нобелевская премия по физике. Его открытие оказало решительное влияние на последующее развитие науки об атоме.

Так открытие Рентгена вошло в жизнь людей. И именно с открытием икс-лучей начался новый этап в биографии атома. Сотни ученых всех стран стали лихорадочно повто­рять опыт Рентгена, изучать открытые им лучи. И ученым стало ясно, что та теория строения вещества, ко­торая начала складываться в умах ученых, не дает ответа на вопрос о природе открытого Рентгеном явления, о харак­тере этих лучей.

Чтобы до конца осмыслить открытие Рентгена, в первую очередь нужны были новые факты.

5.2. XIX век. Сообщение - «Ошибочное сообщение»

Что интереснее: строить мосты или изучать физику?

Такой вопрос возник перед молодым француз­ским инженером Анри Беккерелем, когда он в возрасте 25 лет в 1878 г. окончил в Париже школу шоссейных дорог и мостов. И Бекке­рель после недолгих колебаний и раздумий решил заняться физикой.

В то время исследованиями по физике занимались очень многие ученые. Ведь наука в то время уже заметно выросла.

Совершенно случайно Беккерель для первых опытов взял из своей богатой коллекции минералов соль урана, предварительно подвергая её действию сильного источника света, например Солнца. Потом завернул соль урана в плотную, темную бумагу и положил её на фотопластинку, в темный шкаф, а затем проявил пластинку. И на пластинке получился четкий отпечаток кристаллов соли урана.

На заседании Французской академии наук в конце февраля 1896 г. он сделал сообщение о своих опы­тах. Все ученые с ним согласились, что фосфоресцирую­щие вещества излучают невидимые лучи и что эти лучи — рентгеновы. Однако в этом-то и заключалась ошибка Бек­кереля и его парижских коллег. Выяснить эту ошибку по­мог случай, происшедший в лаборатории Беккереля через несколько дней после сделанного им сообщения.

Однажды один из лаборантов Беккереля случайно проявил пластинку, на которой лежала соль урана, не подвергавшаяся до этого действию солнечных лу­чей. К большому изумлению лаборанта и Беккереля, на этой фотопластинке получился точно такой же отпечаток, соли урана, как и на тех пластинках, с которыми проводи­лась вся процедура опытов. Это очень насторожило Беккереля и в то же время сильно его смутило. Ведь он уже сделал сообщение перед парижскими учеными. По-видимому, пос­пешил. Тем не менее, этот случай неопровержимо доказывал, что свечение фосфоресцирующих веществ и возникновение невидимых икс-лучей не связаны друг с другом.

Беккерель был настоящим ученым. Продолжая опыты, он установил, что открытые им лучи не отражаются и не преломляются. Они, так же как и лучи Рентгена, свободно проходят через вещества. При этом он установил, что эти лучи проходят через гораздо большие слои веществ, чем лучи Рентгена. Беккерель так­же заметил, что интенсивность испускаемых ураном лучей не зависит ни от температуры, ни от освещения и не меняются со временем. За это открытие через несколько лет Беккерелю была присуждена Нобелевская премия.

Работа в заброшенном сарае

Итак, полоний и радий открыты. Но их еще никто не видел. Ведь они пока находились только в растворах. А для того чтобы доказать, что они действительно существуют, нужно их выделить в чистом виде.

Но сразу возникли две проблемы: где найти помещение для этой большой работы и где достать урановую руду?

Первый вопрос разрешился довольно быстро, хотя и не совсем удачно. В одном из парижских дворов подыскали заброшенный дощатый сарай. В нем был асфальтовый пол, крыша стеклянная и к тому же дырявая. Была печка, но она совсем не давала тепла. Позднее Пьер Кюри как-то сделал в дневнике запись о том, что работа проводилась при темпе­ратуре всего лишь шесть градусов выше нуля! Помещение, конечно, не подходящее для научной работы. Но энтузиазм и настойчивость этих двух скромных тружеников науки были настолько велики, что они без колебаний останови­лись на этом помещении.

Сложнее оказалось с урановой рудой. Она была очень дорогой, и супруги Кюри не могли купить на свои скром­ные средства достаточного количества этой руды. Тем бо­лее что руда добывалась в Австрии. Из нее там извлекали уран, который в виде солей применялся для окрашивания стекол и фарфора. Мария и Пьер Кюри обратились с прось­бой к австрийскому правительству продать им несколько тонн отходов руды. Этому посодействовала Венская ака­демия наук, и супруги Кюри совсем дешево купили нужное им количество отходов. Но, чтобы выделить полоний в чистом виде, потребо­валось бы переработать сотни, а может быть тысячи, тонн руды. Это супругам Кюри было не под силу. И они решили выделять радий.

Радия я люблю, но я сердит на него!

С этими словами запыхавшийся Анри Беккерель вбежал в квартиру к своим парижским друзьям — Марии и Пьеру Кюри. Что же так взволновало знаменитого французского ученого? Чем мог его обидеть радий? Дело в том, что накануне Беккерель нес в жилетном кар­мане пробирку с радием, и на его теле, там, где находилась пробирка, образовался ожог. Это и рассердило ученого. Но он зря обиделся на радий. Радий и не мог вести себя ина­че. Это было одно из удивительных свойств излучения ра­дия — воздействовать на живую ткань.

Этим сразу же заинтересовался Пьер Кюри. Еще бы! Ведь радий — детище его и Марии. И если их детище ведет себя столь необычно, следует выяснить причину такого странного поведения! Не обращая внимания на опасность эксперимента, Пьер Кюри привязал к своему предплечью пробирку с радием и проносил ее так в течение десяти ча­сов. И вот что он потом записал: «Кожа покраснела на по­верхности в шесть квадратных сантиметров; она имеет, вид ожога, но не болит или болезненна чуть-чуть. Через некото­рое время краснота, не распространяясь, начинает становиться интенсивнее; на двадцатый день образовались стру­пья, затем рана, которую лечили перевязками».Рана зажила только через два месяца.

Анри Беккерель опубликовал результаты своего неволь­ного эксперимента вместе с наблюдениями своего друга Пьера Кюри 3 июля 1900 г. Так эта дата вошла в биографию атома, как начало новой отрасли науки — радиационной биологии, или, сокращенно, радиобиологии.

А для супру­гов Кюри, и особенно для Марии, это открытие имело огромные последствия. И вот почему. Как только было обнаружено физиологическое дейст­вие лучей радия, этим явлением тотчас же заинтересова­лись французские врачи. Может быть, эти лучи окажутся полезными для медицины?

Оказалось, что лучи радия хорошо вылечивают неко­торые кожные болезни, опухоли и даже отдельные формы рака. По имени супругов Кюри такой метод лечения был назван кюритерапией. Только этими лучами нужно поль­зоваться осторожно. В больших дозах они губительно действуют на здоровую ткань, но раковые клетки, под действием этих лучей разрушались значительно быстрее, чем здоровые. Так было выяснено, что лучи радия могут оказаться полезными для человека.

Ну, а дальше легко себе представить, что получилось. Когда люди узнали, что лучами радия можно лечить ранее трудно излечимые и даже совсем неизлечимые болезни, на радий сразу поднялся спрос. А раз есть спрос, значит, на производстве радия можно крупно заработать.

Начались лихорадочные поиски залежей руды, содер­жащей радий. Строились обогатительные фабрики, рудники. Как из-под земли, вырастали заводы для выделения радия, изготовления медицинской аппаратуры для кюритерапии, медицинские кабинеты.

Но радия на Земле мало. Очень мало. Десятки тонн руды нужно переработать, чтобы выделить доли грамма ра­дия. Но чем больше радия добывалось, тем дороже он ста­новился, Один грамм радия вскоре стоил 750 тыс. франков. Наживаясь на больных людях, капиталисты непрерывно повышали на него цену. Например, за четыре года цена на радий в Германии поднялась в 30 раз! Один грамм стоил в Германии 300 тыс. марок. Он стал самым дорогим веще­ством на свете.

«Это противно духу науки...

Когда возникла потребность в промышленном извлече­нии радия, оказалось, что никто не знал, как извлекать ра­дий из руды. Никто, кроме Марии и Пьера Кюри. Супруги четыре года потратили на то, чтобы найти способ его извле­чения. У них сохранились записи, формулы, наблюдения. Только они могли рассказать секреты получения этого чу­десного излучающего вещества. И поэтому только к ним и стали обращаться предприниматели с просьбой за огром­ные деньги открыть им секрет извлечения радия. Вот что рассказывает об этом Ирен Кюри, дочь Марии и Пьера Кюри, в будущем жена всемирно известного ученого Фреде­рика Жолио-Кюри.

«Как-то воскресным днем в домике на бульваре Келлер­мана Пьер излагал своей жене создавшееся положение ве­щей. Только что почтальон принес ему письмо из Соединен­ных Штатов. Пьер внимательно прочел его, сложил и бро­сил на письменный стол.

— Надо бы нам поговорить о нашем радии,— начал он спокойным тоном.— Теперь совершенно ясно, что производство радия широко распространится. Вот как раз пос­лание из Буффало: Тамошние техники намереваются создать завод для добычи радия и просят меня дать им сведения.

• Дальше?— спрашивает Мария, не проявляя большого интереса к теме разговора.
• Дальше — у нас есть выбор между двумя решениями этого вопроса. Описать во всех подробностях результаты наших исследований, включая и способы очистки...

Мария утвердительно кивает головой и быстро говорит:

• Ну да, конечно.
• Или же,— продолжает Пьер,— мы можем рассма­тривать себя как собственников, как «изобретателей» радия. В таком случае, прежде чем опубликовать то, каким способом ты обрабатывала урановую руду, надо запатентовать эту технику и обеспечить свои права на заводскую добычу
  радия во всем мире.

Он делает усилие, чтобы вполне объективно уточнить положение. Если, произнося мало ему свойственные слова — «запатентовать», «обеспечить свои права», его голос звучал в тоне едва заметного презрения, то это не вина Пьера.

Несколько секунд Мария раздумывает. Потом говорит:

— Нельзя. Это противно духу науки.
Пьер сознательно настаивает: —Я тоже так думаю... но не хочу, чтобы мы приняли это решение легкомысленно. Жизнь у нас тяжелая, и надо опасаться, что она всегда такой и будет. А у нас есть дочь.Возможно, что у нас будут еще дети. Для них, да и для нас патент — это деньги, богатство. Это обеспеченная жизнь в довольстве, отсутствие забот о заработке.

С легким смешком он указывает еще на одну вещь, от которой ему тяжело отказываться.

— Мы могли бы иметь отличную лабораторию.

Мария смотрит в одну точку. Она практически обдумы­вает вопрос о выгоде, о материальном вознаграждении... И почти тотчас отвергает его:

— Физики публикуют результаты своих исследований всегда бескорыстно. Если наше открытие будет иметь ком­мерческое значение, то как раз этим не следовало бы пользоваться. Радий будет служить для лечения больных людей. И мне кажется невозможным извлекать из этого выгоду.

Мария не пытается убеждать мужа. Она хорошо пони­мает, что о патенте Пьер заговорил лишь для очистки со­вести».

Учитель и ученики

Рассказывая о Резерфорде, нельзя не сказать еще об одной стороне его деятельности. Он вырастил целую плеяду талантливых физиков. Резерфорда невозможно представить без его учеников. «Ученики заставляют меня быть моло­дым»,— говорил Резерфорд. Насколько неудачной оказа­лась для него роль преподавателя средней школы, настолько исключительные педагогические способности он проявил в обучении и подготовке научных работников, стажировав­шихся в его лабораториях.

Молодые физики съезжались к нему из всех стран мира. Многие из них потом сделали замечательные открытия, вписавшие не одну блестящую страницу в биографию атома. Среди учеников Резерфорда есть и советские ученые: ака­демики Ю. Б. Харитон, П. Л. Капица, действительный член АН УССР А. И. Лейпунский.

Особенно ценил Резерфорд в своих учениках смелость в идеях и инициативу в опытах, оригинальность мыш­ления, законченность в выводах и четкость в изложении мыслей.

Вот что о нем рассказывает Ю. Б. Харитон: «Резерфорд был учителем в самом высоком смысле слова. Он никогда

не навязывал ученикам свои идеи и точки зрения и вся­чески поддерживал все проявления самостоятельного образа мышления. Многие работы, не носящие его имени, обязаны ему своим происхождением.

Резерфорд не любил входить в детали работы молодых учеников, считая, что слишком глубокое участие в работе подавляет инициативу. Но он чрезвычайно внимательно анализировал и обсуждал результаты, проявляя ко всем вопросам неисчерпаемый интерес и увлекал каждого, кто имел с ним дело».

Академик П. Л. Капица вспоминает: «Он был подвижен, голос у него был громкий, он плохо умел его модулировать, вполголоса он говорить не мог. Когда профессор входил в лабораторию, все знали об этом, и по интонации можно было судить, в духе он или нет. Во всей его манере обращаться с людьми сразу, с первого слова, бросались в глаза его искренность и непосредственность. Своей при­ветливостью он быстро располагал к себе людей. Про­водить время в его обществе было исключительно при­ятно».

Резерфорд умер в 1937 г. в возрасте 66 лет. Он похоро­нен в Вестминстерском аббатстве рядом с Ньютоном, Фара-деем и Дарвином.

Это и есть атомная энергия

Еще в 1935 г. при получении Нобелевской премии Фре­дерик Жолио-Кюри сказал прозорливые слова: «...мы вправе сказать, что искатели, создавая или расщепляя по своей воле элементы, смогут осуществить настоящие цепные реакции взрывного типа и перерождение элементов. Если такое перерождение распространится, можно предви­деть огромное освобождение энергии, способной быть использованной». Этим словам было суждено сбыться через несколько лет. Но тогда на них никто не обратил внимания: большинство ученых считало, что использование атомной энергии — дело далекого будущего. Даже Резерфорд считал разговоры об этом «вздором». Однако в 1939 г. ученым стало ясно, что они близки к заветной цели. Эффект нагре­вания куска урана при облучении нейтронами — это и есть искусственно выделенная атомная энергия. Ну, а если все ядра атомов развалятся одновременно? Что произойдет при этом — каждому понятно. Будет колоссальный взрыв. Когда подсчитали эту энергию, то оказалось, что если бы все ядра урана, содержащиеся только в одном грамме урана, разделились, то выделилось бы столько же энергии, сколько выделяется при сжигании нескольких тонн самого лучшего

угля! Когда Фредерик Жолио-Кюри сделал такой расчет, у него просто захватило дух. Действительно, каким неисто­щимым источником энергии может стать уран. Нужны только нейтроны, много нейтронов. И чтобы каждый ней­трон попал в ядро.Вот в этом-то и была загвоздка. Все известные ученым источники нейтронов давали их во много миллиардов раз меньше, чем требовалось. Где взять нейтроны? И не мало, а огромное количество. Но на этот раз природа помогла людям. И эту помощь первым заметил все тот же неутомимый исследователь— Фредерик Жолио-Кюри.

Сообщение Жолио-Кюри, представленное 30 января во Французскую академию наук, давало ответ и на вопрос о том, откуда взять большое количество нейтронов для деле­ния большой массы урана. Сама природа позаботилась об этом. Фредерик Жолио-Кюри заметил, что в тот момент, когда ядро урана разваливается на два осколка, из него вылетают новые нейтроны! Правда, немного, но все-таки больше, чем расходовалось на деление ядер.Тогда сразу стал ясен вопрос о принципиальном пути выделения внутриатомной энергии. Нейтрон, попавший в ядро атома урана, вызовет его деление. При этом осво­бодятся из ядра два-три новых нейтрона. Эти нейтроны вызовут деление новых ядер урана и т. д. А поскольку деле­ние ядер и освобождение новых нейтронов происходит быстро. При этом выделится колоссальная энергия, которая должна все смести со своего пути.

Такой процесс называется цепным процессом или цепной ядерной реакцией. Как будто принципиально все просто. Но почему тогда кусок урана, если его облучать нейтронами, не взрывается? На это Фредерик Жолио-Кюри ответить пока не мог. Но и то, что было рассказано им в январском сообщении 1939 г., навеки обессмертило его имя. Стало ясно, что есть возможность для выделения атомной энергии.

«ЖЭТФ»

Странное слово, не правда ли? Но все объясняется просто. Это начальные буквы слов «Журнал экспе­риментальной и теоретической физики». Внешне это не очень заметный журнал. Серая обложка, никаких украшений. Внутри журнал сплошь заполнен фор­мулами, схемами, вычислениями. Журнал рассчитан на не­широкий круг читателей — только специалистов-физиков. Но, как говорится, не красна изба углами, а красна пирогами. И вот такие «пироги» и появились в январском и майском выпусках журнала «ЖЭТФ» за 1940 г.

Это были статьи двух видных советских ученых - Я. Зель­довича и Ю. Харитона. Назывались они: «О цепном распаде урана под действием медленных нейтронов» и «Кинетика цепного распада урана».

В этих статьях двое замечательных советских ученых теоретически обосновали возможность осуществления цеп­ной реакции деления. Фредерик Жолио-Кюри, обнаружив вылет нескольких нейтронов из делящегося ядра урана, сразу пришел к выводу, что именно эти нейтроны и помогут осуществить цепной процесс. Но какие должны быть усло­вия для того, чтобы начался такой процесс?

Статьи Зельдовича и Харитона давали ответ на этот вопрос. Авторы статей в заключение писали: «Можно ду­мать... что, создавая большую массу металлического урана либо... обогащая уран изотопом 235, окажется возможным создание условий цепного распада урана... причем это приведет к развитию ядерной реакции».

Сила научного предвидения двух талантливых совет­ских ученых позволила им записать и такие слова: «Не­смотря на всю трудность путей, можно ожидать в ближай­шее время попыток осуществления процесса».

Такая попытка была предпринята очень скоро. И она увенчалась блестящим успехом. Всего через два года, в 1942 г., цепная реакция была осуществлена. Это сделал итальянец Энрико Ферми.

На станции метро «Динамо»

Но прежде чем расска­зывать о том, что сделал Энрико Ферми, мы должны рас­сказать еще об одном очень важном факте в биографии ато­ма. Речь пойдет об открытии, сделанном двумя другими советскими учеными — К. А. Петржаком и Г. Н. Флёро­вым. Это открытие имеет непосредственное отношение к то­му, чего добился Энрико Ферми в 1942 г.

Итак, цепная реакция, начнется, если обеспечены условия для ее осуществления и если первый нейтрон попал в ядро, вызвав его расщепление. Но сразу возникает вопрос: а где взять первый нейтрон? Ведь этот нейтрон должен явиться той «спичкой», которая вызовет атомный «пожар». Можно, конечно, использовать обычные нейтронные источники, которыми пользовались ученые для исследо­ваний. Не очень удобно, но можно. Однако природа и здесь помогла ученым. Она предоста­вила в их распоряжение «спичку», которая всегда наготове, всегда может начать цепную реакцию. Эту «спичку» и обна­ружили молодые советские ученые Петржак и Флёров. Их открытие показало, что искусственные источники ней­тронов для начала цепной реакции совсем не нужны. Чтобы доказать это ученые укрылись под толстым слоем земли. Сделали они это, чтобы избавиться от кос­мических лучей. Ведь если нейтроны, входящие в состав космического излучения, попадут в уран, то они вызовут деление его ядер. И тогда нельзя будет понять, почему разделились ядра урана— сами по себе или под действием космических лучей.

Метро как раз и является идеальным местом для таких опытов. Ведь над станцией метро «Динамо» значительная толща земли. Шли поезда, тысячи пассажиров проходили в день по этой станции. Но никто не знал, что рядом, в слу­жебных помещениях станции, двое молодых советских ученых проводят очень важное исследование свойств атома.И они установили, что действительно очень небольшое число ядер урана, казалось бы без всякой причины, само­произвольно, или, как еще говорят, спонтанно, распадает­ся, освобождая при этом те же два-три нейтрона. Замеча­тельное экспериментальное мастерство проявили Петржак и Флёров, доказав реальность очень трудно наблюдаемого явления. Ведь в одном грамме урана каждый час самопро­извольно распадается всего лишь несколько атомов. На­сколько же трудно это заметить, если в одном грамме урана содержится 2, 5*1021 атомов! Статья об этом открытии была опубликована в журнале «ЖЭТФ» за сентябрь все того же 1940 г. Она называлась «Спонтанное деление урана». Как мы видим, этот год был поистине урожайным для науки об атоме.

И мы можем гордиться тем, что часть очень важных открытий в 1940 г. принадлежит нашим ученым.

Открытие Петржака и Флёрова показало, что для начала цепной реакции совсем не нужны нейтронные источники. Первые нейтроны для цепной реакции всегда найдутся. Их дадут самопроизвольно разваливающиеся ядра урана.

Под трибунами чикагского стадиона

В конце 1941 г. жители Чикаго, проживавшие рядом с футбольным стадионом, могли наблюдать необычное оживление, царившее на территории стадиона. К массив­ным воротам, ведущим к западным трибунам, один за дру­гим подкатывали грузовики с грузом, тщательно укры­тым от постороннего взгляда. Многочисленная охрана, выставленная вокруг стадиона, не разрешала даже прибли­зиться к его ограде. По всему было видно, что за оградой стадиона ведется какая-то таинственная работа. Об этой работе, проводимой в строжайшей тайне, знали очень не­многие. На территории стадиона, под западными трибу­нами, в помещении теннисного корта Энрико Ферми вместе с группой ученых готовил необычный и опаснейший экспе­римент— осуществление первой в мире контролируемой цепной реакции деления ядер урана.В ящиках, которые привозили грузовики, лежали тща­тельно упакованные бруски какого-то черного материала. Это был графит, тот самый графит, из которого делают гри­фели для карандашей. Груда пустых ящиков из-под графита росла, и вместе с ней росло необычайное сооружение на площадке теннисного корта. Это был огромный черный куб с длиной граней несколько метров. Сооружение из графитовых кирпичей назвали «пайл» (по-русски — «груда», «куча»). Действительно, это груда, куча сложенных в определенном порядке графито­вых кирпичей. В Советском Союзе сооружение такого рода стали называть «котлом». Слово «котел» хорошо отра­жает сущность работы этого сооружения. Это действительно котел, в котором «варится» ядерный «суп». В котле в ре­зультате сложных ядерных превращений получается новый делящийся элемент — плутоний.

В графитовых кирпичах были высверлены отверстия на строго определенном расстоянии одно от другого, куда помещались бруски урана. Таким образом, графитовый куб был, как батон с изюмом, начинен небольшими брусками урана. И, наконец, еще одна деталь. Сверху вниз через всю графитовую кладку проходило несколько кана­лов — всего несколько штук. В каналах располагались стержни, сделанные из кадмия.

Вот и все. Не правда ли, простое сооружение для осу­ществления цепной реакции? Но скольким поколениям ученых пришлось трудиться для того, чтобы своими откры­тиями подготовить возможность создания вот такого, в сущ­ности, совсем несложного сооружения, которое выросло под трибунами чикагского стадиона к концу 1942 года.