Новый выпуск нашей рубрики «Путь к Нобелевке» посвящается премии по физике 1903 года. Тогда премия была разделена на три неравные части. Половину «забрали» себе муж и жена, Пьер и Мария Кюри, которые получили половину эту сумму в семейный бюджет в равных долях за исследования радиоактивности. Вторую половину получил человек, собственно открывший явление радиоактивности. Итак, встречайте, Анри Беккерель.
Родился: 15 декабря 1852 года, Париж, Франция.
Умер: 25 августа 1908 года, Ле Круазик, Франция.
Нобелевская премия по физике 1903 года (1/2 премии, совместно с Пьером и Марией Кюри).
Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания его выдающихся заслуг, выразившихся в открытии спонтанной радиоактивности» (in recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity).
Антуан Сезар Беккерель. Wikimedia Commons
Надо сказать, что у нашего нынешнего героя шансов не стать ученым практически не было. Антуан Анри Беккерель — третий представитель великой плеяды из четырех ученых, членов Французской (Парижской) академии наук. Он даже родился в доме Кювье, который был собственностью Национального музея естественной истории. Его дед, Антуан Сезар Беккерель (1788-1878), был известным минералогом, изучал электрические свойства минералов и едва не дошел до открытия пьезоэлектрического эффекта, которое сделал Пьер Кюри со своим братом. Отец, Александр-Эдмон Беккерель (1820-1891), был одним из пионеров фотографии, изучал солнечный спектр и создал первый в истории фотоэлемент.
Александр-Эдмон Беккерель, фотография Пьера Пети. Wikimedia Commons
Позднее знаменитым физиком станет и сын Анри Беккереля, Жан Беккерель, работавший с низкими температурами совместно с первооткрывателем сверхпроводимости, нобелевским лауреатом 1913 года Хейке Камерлингом-Оннесом.
Само собой, юный Анри с детства был окружен наукой и получил самое лучшее образование, которое только можно было получить: лицей Людовика Великого, знаменитая Эколь Политекник, Высшая школа мостов и дорог. В 26 лет он получил работу в Музее естественной истории (который на самом деле был неким аналогом современного академического института), став ассистентом своего отца. Четыре года они в семейном подряде исследовали температуру Земли. Так появились первые научные публикации Беккереля-Третьего.
Затем последовали собственные исследования: поляризация света, люминесценция, поглощение света кристаллами. Именно последняя тема в 1888 году принесла Анри докторскую степень. Увы, через три года Беккерель стал совсем самостоятелен: отец умер, прожив достойную и довольно долгую жизнь. Беккерелю было «всего» 39 лет, когда он получил сразу три должности: заведующий кафедрой физики в Консерватории искусств и ремесел (нет, там не было музыки), кафедрой физики в Музее естественной истории (там не было истории), а также (чуть позже) в Политехнической школе. Ну, и «для коллекции» — должность главного инженера в Управлении мостов и дорог.
В 1895 году произошло событие, которое в итоге принесло Нобелевскую премию не только великому немцу: Вильгельм Конрад Рентген открыл новые лучи, испускаемые катодной трубкой. Беккерель, работавший тогда с люминесценцией, решил проверить, не испускают ли люминесцентные вещества и рентгеновские лучи. Первое вещество, которое попалось ему под руку, было сульфатом уранила-калия.
Но сначала — некоторая предыстория. Вообще-то о радиоактивности писал еще отец нашего героя, совершенно не зная этого. В 1857 году Абель Ньепс де Сен-Виктор, фотограф и двоюродный брат одного из создателей фотографии Нисефора Ньепса, заметил, что урановые соли испускают излучение, которое «невидимо для глаз». К 1861 году он убедился в этом и рассказал отцу Беккереля, которого знал. В 1868 году Эдмон Беккерель публикует книгу La lumière: ses causes et ses effets, в которой французским языком было прямо сказано: некоторые объекты, подвергшиеся воздействию солнечного света, могут засвечивать фотографические пластины в темноте. Не заметили… и сыну пришлось переоткрывать все заново — и пойти немного дальше.
Как мы знаем, люминесценция — это вынужденное излучение, появляющееся под действием внешнего излучения. Эксперимент Беккереля был прост: он завернул фотопластинку в плотную бумагу, после чего положил сверху кристаллы уранил-калий сульфата и вынес на пару часов на свет. Бумагу проявляли, и она оказывалась засвеченной. Открытие? Вполне. Дадим слово самому Беккерелю и повторим то, что он говорил 27 февраля 1896 года французским академикам.
Крест Беккереля. Антуан Анри Беккерель
«Я поместил фотопластинку Люмьер с бромидной эмульсией между двумя листами очень толстой черной бумаги, так что пластина не вуалировалась [«не засвечивалась» — прим. авт.] при воздействии солнца в течение дня. На лист бумаги, снаружи, клалась пластинка фосфоресцирующего вещества, которая в течение нескольких часов экспонировалась на солнце. Когда затем я развернул фотографическую пластину, я увидел узнает, что силуэт этой пластины появился черным на негативе. Если поместить между фосфоресцирующим веществом и бумагой монету или металлический экран, с вырезанным в нем рисунком, то изображение этих предметов будет видно на негативе ... Из этих экспериментов следует, что рассматриваемое фосфоресцирующее вещество излучает лучи, которые проходят через непрозрачную бумагу и восстанавливают из соли серебро».
Но пять дней спустя выяснилось неожиданное. Оказывается, бумага засвечивалась и в том случае, если кристаллы клали на нее в темноте и не выносили на солнце. Следовательно, это не люминесценция. Кристаллы сами по себе, без воздействия какого-либо источника испускают некие лучи. Радиацию, которая не ослабевает во времени. Слушаем дальше Беккереля, доклад от 2 марта:
«Я буду настаивать, в частности, на следующем факте, который мне кажется довольно важным и помимо явлений, которые можно было бы ожидать наблюдать: те же кристаллические "корки" [сульфата калия уранила], расположенные таким же образом по отношению к фотографическим пластинам, в тех же условиях и через те же экраны, но защищенные от возбуждения падающих лучей и удерживаемые в темноте, все еще производят те же фотографические изображения. Вот как мне удалось сделать это наблюдение: среди предыдущих экспериментов некоторые из них были подготовлены в среду 26-го и четверг 27-го февраля, и так как в эти дни солнце выходило только с перерывами, я держал аппараты подготовленными и возвращал случаи в темноту ящика бюро, оставляя на месте корки урановой соли. Так как солнце не вышло в последующие дни, я проявил фотографические пластины 1 марта, ожидая найти изображения очень слабыми. Вместо этого силуэты появились с большей интенсивностью ... Одна из гипотез, которая представляется разуму естественным, состояла бы в том, чтобы предположить, что эти лучи, эффект от которых имеет большое сходство с эффектами, создаваемыми лучами, изучаемыми М. Ленардом и М. Рентгеном ["М." от "мсье" — прим. авт.], являются невидимыми лучами, испускаемыми фосфоресценцией и сохраняющимися бесконечно дольше, чем продолжительность световых лучей, испускаемых этими телами [после облучения]. Однако нынешние эксперименты, не противоречащие этой гипотезе, не оправдывают этого вывода. Надеюсь, что эксперименты, которые я сейчас провожу, смогут внести некоторые ясности в этот новый класс явлений».
Снимок креста, сделанный Беккерелем при помощи радиации в этих экспериментах, считается одной из самых влиятельных и важных научных фотографий.
Позднее выяснилось, что если получить чистый уран, радиация оказывается сильнее. Ученица Беккереля, Мария Кюри, установила, что радиоактивным является и другой металл — торий.
Сам Беккерель открыл, что часть радиации — это, по-видимому, некие лучи, похожие на рентгеновские (позднее ученые установили, что это более энергичные, чем рентген, гамма-кванты), а другая часть — это открытые в 1897 году Джозефом Джоном Томсоном электроны. Чуть позже Эрнест Резерфорд откроет и альфа-частицы в радиации.
Беккерель в лаборатории. Wikimedia Commons
Мир вступил в радиоактивную эпоху и эру изучения атома. Случайное открытие Беккереля удостоилось равной оценки с титаническим трудом его ученицы и ее мужа, супругов Кюри. В 1903 году все они стали Нобелевскими лауреатами. В представлении лауреатов-физиков на церемонии вручения премии говорится: «те особые виды излучения, которые до сих пор были известны лишь по электрическим разрядам в разреженном газе, являются естественными и широко распространенными явлениями. В результате получены новые методы, позволяющие при определенных условиях изучать существование материи в природе. Наконец, найден новый источник энергии, полное истолкование которого еще впереди».
Увы, работа над радиоактивными веществами не прошла для Беккереля бесследно: он пережил всего на два года погибшего в 1906 году Пьера Кюри и умер в возрасте 55 лет, оставив нам Беккереля-Четвертого, продолжившего великую физическую династию, а также единицу измерения активности радиоактивности источника. С 1975 года один распад в секунду в системе СИ называется беккерелем (бк). Любопытно, что внесистемная единица активности с 1910 года называется кюри. Они, конечно, посолиднее будут: один кюри точно равен 37 миллиардам беккерелей.
Проект реализуется в рамках инициативы «Работа с опытом» Десятилетия науки и технологий.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
