ट्रिपल आर्ट से पहले यानी कृत्रिम रेडियोधर्मिता की खोज के बारे में
भौतिकी के इतिहास में समय-समय पर ऐसे "अद्भुत" वर्ष आते हैं जब कई शोधकर्ताओं के संयुक्त प्रयासों से कई महत्वपूर्ण खोजें हुईं। तो यह 1820 के साथ था, बिजली का वर्ष, 1905, आइंस्टीन के चार पत्रों का चमत्कारी वर्ष, 1913, परमाणु की संरचना के अध्ययन से जुड़ा वर्ष, और अंत में, 1932, जब तकनीकी खोजों और प्रगति की एक श्रृंखला परमाणु ऊर्जा का निर्माण किया गया। भौतिकी।
नववरवधू
आइरीनमैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी और पियरे क्यूरी की सबसे बड़ी बेटी, का जन्म 1897 (1) में पेरिस में हुआ था। बारह साल की उम्र तक, उनका पालन-पोषण घर पर, उनके बच्चों के लिए प्रख्यात वैज्ञानिकों द्वारा बनाए गए एक छोटे से "स्कूल" में हुआ, जिसमें लगभग दस छात्र थे। शिक्षक थे: मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी (भौतिकी), पॉल लैंग्विन (गणित), जीन पेरिन (रसायन विज्ञान), और मानविकी मुख्य रूप से छात्रों की माताओं द्वारा पढ़ाई जाती थी। पाठ आमतौर पर शिक्षकों के घरों में होते थे, जबकि बच्चे भौतिक विज्ञान और रसायन विज्ञान का अध्ययन वास्तविक प्रयोगशालाओं में करते थे।
इस प्रकार भौतिकी और रसायन विज्ञान का शिक्षण व्यावहारिक क्रियाओं द्वारा ज्ञान अर्जन था। प्रत्येक सफल प्रयोग ने युवा शोधकर्ताओं को प्रसन्न किया। ये वास्तविक प्रयोग थे जिन्हें समझने और सावधानीपूर्वक किए जाने की आवश्यकता थी, और मैरी क्यूरी की प्रयोगशाला में बच्चों को अनुकरणीय क्रम में होना था। सैद्धान्तिक ज्ञान भी अर्जित करना पड़ता था। इस स्कूल के छात्रों, बाद में अच्छे और उत्कृष्ट वैज्ञानिकों के भाग्य के रूप में विधि प्रभावी साबित हुई।
2. फ्रेडरिक जूलियट (फोटो हरकोर्ट)
इसके अलावा, इरेना के दादा, एक डॉक्टर, ने अपने पिता की अनाथ पोती को मौज-मस्ती करने और उसकी प्राकृतिक विज्ञान की शिक्षा को पूरा करने में बहुत समय समर्पित किया। 1914 में, आइरीन ने अग्रणी कॉलेज सेविग्ने से स्नातक की उपाधि प्राप्त की और सोरबोन में गणित और विज्ञान संकाय में प्रवेश किया। यह प्रथम विश्व युद्ध की शुरुआत के साथ मेल खाता था। 1916 में वह अपनी माँ के साथ शामिल हो गईं और दोनों ने मिलकर फ्रेंच रेड क्रॉस में एक रेडियोलॉजिकल सेवा का आयोजन किया। युद्ध के बाद, उन्होंने स्नातक की डिग्री प्राप्त की। 1921 में उनका पहला वैज्ञानिक कार्य प्रकाशित हुआ। वह विभिन्न खनिजों से क्लोरीन के परमाणु द्रव्यमान के निर्धारण के लिए समर्पित थे। अपनी आगे की गतिविधियों में, उन्होंने रेडियोधर्मिता से निपटने के लिए अपनी माँ के साथ मिलकर काम किया। 1925 में अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध में, उन्होंने पोलोनियम द्वारा उत्सर्जित अल्फा कणों का अध्ययन किया।
फ्रेडरिक जूलियट 1900 में पेरिस में जन्म (2)। आठ साल की उम्र से वह सो में स्कूल गए, एक बोर्डिंग स्कूल में रहे। उस समय उन्होंने पढ़ाई से ज्यादा खेल को प्राथमिकता दी, खासकर फुटबॉल को। इसके बाद उन्होंने बारी-बारी से दो हाई स्कूलों में दाखिला लिया। आइरीन क्यूरी की तरह, उन्होंने अपने पिता को जल्दी खो दिया। 1919 में उन्होंने इकोले डे फिजिक एट डे केमी इंडस्ट्रीएल डे ला विले डे पेरिस (पेरिस शहर के औद्योगिक भौतिकी और औद्योगिक रसायन विज्ञान स्कूल) में परीक्षा उत्तीर्ण की। उन्होंने 1923 में स्नातक की उपाधि प्राप्त की। उनके प्रोफेसर, पॉल लैंग्विन ने फ्रेडरिक की क्षमताओं और गुणों के बारे में सीखा। 15 महीने की सैन्य सेवा के बाद, लैंग्विन के आदेश पर, उन्हें रॉकफेलर फाउंडेशन से अनुदान के साथ रेडियम इंस्टीट्यूट में मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी का निजी प्रयोगशाला सहायक नियुक्त किया गया। वहां उनकी मुलाकात आइरीन क्यूरी से हुई और 1926 में युवाओं ने शादी कर ली।
फ्रेडरिक ने 1930 में रेडियोधर्मी तत्वों के इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री पर अपना डॉक्टरेट शोध प्रबंध पूरा किया। कुछ समय पहले, उन्होंने पहले ही अपनी रुचि अपनी पत्नी के शोध पर केंद्रित कर दी थी, और फ्रेडरिक के डॉक्टरेट शोध प्रबंध का बचाव करने के बाद, वे पहले से ही एक साथ काम कर रहे थे। उनकी पहली महत्वपूर्ण सफलताओं में से एक पोलोनियम की तैयारी थी, जो अल्फा कणों का एक मजबूत स्रोत है, अर्थात। हीलियम नाभिक.(24वह)। उन्होंने निर्विवाद रूप से विशेषाधिकार प्राप्त स्थिति से शुरुआत की, क्योंकि वह मैरी क्यूरी ही थीं जिन्होंने अपनी बेटी को पोलोनियम का एक बड़ा हिस्सा प्रदान किया था। उनके बाद के सहयोगी ल्यू कोवार्स्की ने उनका वर्णन इस प्रकार किया: इरेना "एक उत्कृष्ट तकनीशियन थी", "उसने बहुत खूबसूरती से और सावधानी से काम किया", "वह गहराई से समझती थी कि वह क्या कर रही है।" उनके पति के पास "अधिक चमकदार, अधिक ऊंची कल्पना" थी। "वे एक-दूसरे के पूर्ण पूरक थे और इसे जानते थे।" विज्ञान के इतिहास की दृष्टि से उनके लिए सबसे दिलचस्प दो वर्ष थे: 1932-34।
उन्होंने लगभग न्यूट्रॉन की खोज कर ली थी
"लगभग" बहुत मायने रखता है। उन्हें इस दुखद सच्चाई के बारे में बहुत जल्द पता चला। 1930 में बर्लिन में दो जर्मन - वाल्टर बोथे i ह्यूबर्ट बेकर - यह जांच की गई कि अल्फा कणों के साथ बमबारी करने पर प्रकाश परमाणु कैसे व्यवहार करते हैं। बेरिलियम शील्ड (49Be) जब अल्फा कणों के साथ बमबारी की जाती है तो अत्यधिक मर्मज्ञ और उच्च-ऊर्जा विकिरण उत्सर्जित होता है। प्रयोगकर्ताओं के अनुसार यह विकिरण प्रबल विद्युत चुम्बकीय विकिरण रहा होगा।
इस स्तर पर, इरेना और फ्रेडरिक ने समस्या से निपटा। अल्फा कणों का उनका स्रोत अब तक का सबसे शक्तिशाली था। उन्होंने प्रतिक्रिया उत्पादों का निरीक्षण करने के लिए एक क्लाउड चैंबर का उपयोग किया। जनवरी 1932 के अंत में, उन्होंने सार्वजनिक रूप से घोषणा की कि यह गामा किरणें थीं जो हाइड्रोजन युक्त पदार्थ से उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन को नष्ट कर देती थीं। उन्हें अभी तक समझ नहीं आया कि उनके हाथ में क्या है और क्या हो रहा है.. पढ़ने के बाद जेम्स चैडविक (3) कैम्ब्रिज में उन्होंने तुरंत काम करना शुरू कर दिया, यह सोचकर कि यह बिल्कुल भी गामा विकिरण नहीं था, बल्कि रदरफोर्ड द्वारा कई साल पहले भविष्यवाणी की गई न्यूट्रॉन थी। प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद, वह न्यूट्रॉन के अवलोकन के प्रति आश्वस्त हो गए और पाया कि इसका द्रव्यमान प्रोटॉन के समान है। 17 फरवरी, 1932 को उन्होंने नेचर पत्रिका में "न्यूट्रॉन का संभावित अस्तित्व" शीर्षक से एक नोट प्रस्तुत किया।
यह वास्तव में एक न्यूट्रॉन था, हालांकि चैडविक का मानना था कि न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन से बना होता है। केवल 1934 में ही उन्होंने समझा और सिद्ध किया कि न्यूट्रॉन एक प्राथमिक कण है। चैडविक को 1935 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इस एहसास के बावजूद कि वे एक महत्वपूर्ण खोज से चूक गए हैं, जूलियट-क्यूरीज़ ने इस क्षेत्र में अपना शोध जारी रखा। उन्होंने महसूस किया कि इस प्रतिक्रिया से न्यूट्रॉन के अलावा गामा किरणें भी उत्पन्न होती हैं, इसलिए उन्होंने परमाणु प्रतिक्रिया लिखी:
, जहां Ef गामा-क्वांटम की ऊर्जा है। के साथ ऐसे ही प्रयोग किये गये 919F.
फिर से खुलने से चूक गया
पॉज़िट्रॉन की खोज से कुछ महीने पहले, जूलियट-क्यूरी के पास अन्य चीज़ों के अलावा, एक घुमावदार पथ की तस्वीरें थीं, जैसे कि यह एक इलेक्ट्रॉन था, लेकिन इलेक्ट्रॉन की विपरीत दिशा में घूम रहा था। तस्वीरें चुंबकीय क्षेत्र में स्थित कोहरे कक्ष में ली गई थीं। इसके आधार पर, जोड़े ने इलेक्ट्रॉनों के दो दिशाओं में जाने के बारे में बात की, स्रोत से और स्रोत तक। वास्तव में, "स्रोत की ओर" दिशा से जुड़े लोग पॉज़िट्रॉन, या सकारात्मक इलेक्ट्रॉन थे जो स्रोत से दूर जा रहे थे।
इस बीच, 1932 की गर्मियों के अंत में संयुक्त राज्य अमेरिका में, कार्ल डेविड एंडरसन (4), स्वीडिश आप्रवासियों के बेटे, ने चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में एक बादल कक्ष में ब्रह्मांडीय किरणों का अध्ययन किया। कॉस्मिक किरणें बाहर से पृथ्वी पर आती हैं। एंडरसन ने कणों की दिशा और गति सुनिश्चित करने के लिए कक्ष के अंदर कणों को एक धातु की प्लेट से गुजारा, जहां उन्होंने कुछ ऊर्जा खो दी। 2 अगस्त को, उन्होंने एक निशान देखा, जिसकी व्याख्या उन्होंने निस्संदेह एक सकारात्मक इलेक्ट्रॉन के रूप में की।
गौरतलब है कि डिराक ने पहले ऐसे कण के सैद्धांतिक अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी। हालाँकि, एंडरसन ने कॉस्मिक किरणों के अपने अध्ययन में किसी सैद्धांतिक सिद्धांत का पालन नहीं किया। इस संदर्भ में उन्होंने अपनी खोज को आकस्मिक बताया।
फिर से, जूलियट-क्यूरी को एक निर्विवाद पेशा अपनाना पड़ा, लेकिन उन्होंने इस क्षेत्र में और शोध किया। उन्होंने पाया कि गामा-रे फोटॉन एक भारी नाभिक के पास गायब हो सकते हैं, जिससे एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी बनती है, जाहिर तौर पर आइंस्टीन के प्रसिद्ध सूत्र ई = एमसी 2 और ऊर्जा और गति के संरक्षण के नियम के अनुसार। बाद में, फ्रेडरिक ने स्वयं साबित किया कि इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी के गायब होने की एक प्रक्रिया होती है, जिससे दो गामा क्वांटा का निर्माण होता है। इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े से पॉज़िट्रॉन के अलावा, उनके पास परमाणु प्रतिक्रियाओं से पॉज़िट्रॉन थे।
5. सातवां सोल्वे सम्मेलन, 1933
आगे की पंक्ति में बैठीं: आइरीन जूलियट-क्यूरी (बाएं से दूसरी),
मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी (बाएं से पांचवां), लिसे मीटनर (दाएं से दूसरा)।
कृत्रिम रेडियोधर्मिता
कृत्रिम रेडियोधर्मिता की खोज कोई तात्कालिक कार्य नहीं था। फरवरी 1933 में, एल्यूमीनियम, फ्लोरीन और फिर सोडियम पर अल्फा कणों की बमबारी करके, जूलियट ने न्यूट्रॉन और अज्ञात आइसोटोप प्राप्त किए। जुलाई 1933 में, उन्होंने घोषणा की कि, अल्फा कणों के साथ एल्यूमीनियम को विकिरणित करके, उन्होंने न केवल न्यूट्रॉन, बल्कि पॉज़िट्रॉन भी देखे। आइरीन और फ्रेडरिक के अनुसार, इस परमाणु प्रतिक्रिया में पॉज़िट्रॉन इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े के गठन के परिणामस्वरूप नहीं बन सकते थे, बल्कि उन्हें परमाणु नाभिक से आना था।
सातवां सोल्वे सम्मेलन (5) 22-29 अक्टूबर, 1933 को ब्रुसेल्स में हुआ। इसे "परमाणु नाभिक की संरचना और गुण" कहा गया। इसमें 41 भौतिकविदों ने भाग लिया, जिनमें दुनिया में इस क्षेत्र के सबसे प्रमुख विशेषज्ञ भी शामिल थे। जूलियट ने अपने प्रयोगों के परिणामों की रिपोर्ट करते हुए कहा कि बोरान और एल्युमीनियम को अल्फा किरणों से विकिरणित करने पर या तो पॉज़िट्रॉन के साथ न्यूट्रॉन या प्रोटॉन उत्पन्न होता है।. इस सम्मेलन में लिसा मीटनर उन्होंने कहा कि एल्यूमीनियम और फ्लोरीन के साथ समान प्रयोगों में उन्हें समान परिणाम नहीं मिले। व्याख्या में, उन्होंने पॉज़िट्रॉन की उत्पत्ति की परमाणु प्रकृति के बारे में पेरिस के जोड़े की राय साझा नहीं की। हालाँकि, जब वह बर्लिन में काम पर लौटीं, तो उन्होंने फिर से ये प्रयोग किए और 18 नवंबर को जूलियट-क्यूरी को लिखे एक पत्र में उन्होंने स्वीकार किया कि अब, उनकी राय में, पॉज़िट्रॉन वास्तव में नाभिक से निकलते हैं।
इसके अलावा, यह सम्मेलन फ्रांसिस पेरिनपेरिस से उनके सहकर्मी और अच्छे दोस्त ने पॉज़िट्रॉन के विषय पर बात की। प्रयोगों से यह ज्ञात हुआ कि उन्हें प्राकृतिक रेडियोधर्मी क्षय में बीटा कणों के स्पेक्ट्रम के समान, पॉज़िट्रॉन का एक सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त हुआ। पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रॉन पेरिन की ऊर्जाओं का आगे का विश्लेषण इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि यहां दो उत्सर्जन को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए: पहला, न्यूट्रॉन का उत्सर्जन, एक अस्थिर नाभिक के गठन के साथ, और फिर इस नाभिक से पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन।
सम्मेलन के बाद जूलियट ने इन प्रयोगों को लगभग दो महीने के लिए रोक दिया। और फिर, दिसंबर 1933 में, पेरिन ने इस मामले पर अपनी राय प्रकाशित की। वहीं, दिसंबर में भी एनरिको फर्मी बीटा क्षय का सिद्धांत प्रस्तावित किया। इसने अनुभवों की व्याख्या के लिए सैद्धांतिक आधार के रूप में कार्य किया। 1934 की शुरुआत में, फ्रांसीसी राजधानी के जोड़े ने अपने प्रयोग फिर से शुरू किए।
ठीक 11 जनवरी, गुरुवार की दोपहर को, फ्रेडरिक जूलियट ने एल्युमीनियम फ़ॉइल लिया और उस पर 10 मिनट तक अल्फा कणों की बमबारी की। पहली बार, उन्होंने पता लगाने के लिए गीजर-मुलर काउंटर का उपयोग किया, न कि पहले की तरह फॉग चैंबर का। उन्हें यह देखकर आश्चर्य हुआ कि जैसे ही उन्होंने पन्नी से अल्फा कणों के स्रोत को हटाया, पॉज़िट्रॉन की गिनती बंद नहीं हुई, काउंटर उन्हें दिखाते रहे, केवल उनकी संख्या तेजी से घट गई। उन्होंने आधा जीवन 3 मिनट और 15 सेकंड निर्धारित किया। फिर उन्होंने फ़ॉइल पर गिरने वाले अल्फा कणों के मार्ग में लीड ब्रेक लगाकर उनकी ऊर्जा को कम कर दिया। और इसे कम पॉज़िट्रॉन मिले, लेकिन आधा जीवन नहीं बदला।
फिर उन्होंने बोरॉन और मैग्नीशियम को समान प्रयोगों के अधीन किया, और इन प्रयोगों में क्रमशः 14 मिनट और 2,5 मिनट का आधा जीवन प्राप्त किया। इसके बाद, हाइड्रोजन, लिथियम, कार्बन, बेरिलियम, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, फ्लोरीन, सोडियम, कैल्शियम, निकल और चांदी के साथ ऐसे प्रयोग किए गए - लेकिन उन्होंने एल्यूमीनियम, बोरान और मैग्नीशियम के समान घटना नहीं देखी। गीगर-मुलर काउंटर सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज कणों के बीच अंतर नहीं करता है, इसलिए फ्रेडरिक जूलियट ने यह भी सत्यापित किया कि यह वास्तव में सकारात्मक इलेक्ट्रॉनों से संबंधित है। इस प्रयोग में तकनीकी पहलू भी महत्वपूर्ण था, यानी, अल्फा कणों के एक मजबूत स्रोत की उपस्थिति और एक संवेदनशील चार्ज कण काउंटर, जैसे गीजर-मुलर काउंटर का उपयोग।
जैसा कि पहले जूलियट-क्यूरी जोड़ी द्वारा समझाया गया था, देखे गए परमाणु परिवर्तन में पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रॉन एक साथ जारी होते हैं। अब, फ्रांसिस पेरिन के सुझावों का पालन करते हुए और फर्मी के विचारों को पढ़ते हुए, युगल ने निष्कर्ष निकाला कि पहली परमाणु प्रतिक्रिया से एक अस्थिर नाभिक और एक न्यूट्रॉन उत्पन्न हुआ, उसके बाद उस अस्थिर नाभिक का बीटा प्लस क्षय हुआ। इसलिए वे निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ लिख सकते हैं:
जूलियट्स ने देखा कि परिणामी रेडियोधर्मी आइसोटोप का प्रकृति में अस्तित्व के लिए बहुत कम आधा जीवन था। उन्होंने 15 जनवरी 1934 को "एक नए प्रकार की रेडियोधर्मिता" नामक लेख में अपने परिणामों की घोषणा की। फरवरी की शुरुआत में, वे एकत्र की गई छोटी मात्रा से पहली दो प्रतिक्रियाओं से फॉस्फोरस और नाइट्रोजन की पहचान करने में सफल रहे। जल्द ही एक भविष्यवाणी हुई कि परमाणु बमबारी प्रतिक्रियाओं में अधिक रेडियोधर्मी आइसोटोप का उत्पादन किया जा सकता है, वह भी प्रोटॉन, ड्यूटेरॉन और न्यूट्रॉन की मदद से। मार्च में, एनरिको फर्मी ने शर्त लगाई कि जल्द ही न्यूट्रॉन का उपयोग करके ऐसी प्रतिक्रियाएं की जाएंगी। वह जल्द ही शर्त जीत गया।
इरेना और फ्रेडरिक को "नए रेडियोधर्मी तत्वों के संश्लेषण" के लिए 1935 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इस खोज ने कृत्रिम रूप से रेडियोधर्मी आइसोटोप के उत्पादन का मार्ग प्रशस्त किया, जिसे बुनियादी अनुसंधान, चिकित्सा और उद्योग में कई महत्वपूर्ण और मूल्यवान अनुप्रयोग मिले हैं।
अंत में, यह संयुक्त राज्य अमेरिका के भौतिकविदों का उल्लेख करने योग्य है, अर्नेस्ट लॉरेंस बर्कले के सहकर्मियों और पासाडेना के शोधकर्ताओं के साथ, जिनमें एक पोल भी था जो इंटर्नशिप पर था आंद्रेज सोल्टन. काउंटरों द्वारा दालों की गिनती देखी गई, हालांकि त्वरक ने पहले ही काम करना बंद कर दिया था। उन्हें यह गिनती पसंद नहीं आयी. हालाँकि, उन्हें इस बात का एहसास नहीं था कि वे एक महत्वपूर्ण नई घटना से निपट रहे थे और उनके पास कृत्रिम रेडियोधर्मिता की खोज का अभाव था...
