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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Radioatividade. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Descoberta de Roentgen notável não só pela oportunidade de compreender a estrutura da matéria e inúmeras aplicações práticas. Essa descoberta agitou o pensamento de cientistas que já haviam decidido que o edifício da física havia sido construído e que na natureza não havia nada mais conhecido pelo homem. Um membro da Academia Francesa Becquerel também estava entusiasmado com a descoberta dos raios X. Henri Becquerel (1852-1908) trabalhou inicialmente como engenheiro rodoviário, mas logo se interessou, como seu pai e seu avô, pela pesquisa científica. Aos 35 anos, Henri Becquerel defendeu sua tese de doutorado, aos 40 tornou-se professor. Ele estuda o fenômeno da fluorescência. Ele realmente quer desvendar a natureza do brilho misterioso de certas substâncias sob a influência da radiação solar. Becquerel reúne uma enorme coleção de produtos químicos luminosos e minerais naturais. Em seu relatório no congresso, Becquerel destacou que lhe parecia muito improvável que os raios X pudessem existir na natureza apenas nas condições difíceis em que são obtidos em experimentos. Raio X. Becquerel, que estava intimamente familiarizado com a pesquisa de seu pai sobre luminescência, chamou a atenção para o fato de que os raios catódicos nos experimentos de Roentgen produziam, no impacto, luminescência de vidro e raios X invisíveis. Isso o levou à ideia de que toda luminescência é acompanhada simultaneamente pela emissão de raios-x. Esta ideia foi expressa pela primeira vez por A. Poincaré. Em sua tese de doutorado M. Curie-Sklodowska escreve nesta ocasião "Os primeiros tubos de raios X não tinham um anticátodo metálico: a fonte dos raios X era uma parede de vidro exposta aos raios catódicos; ao mesmo tempo, ela fluorescia fortemente. -rays é um companheiro indispensável da fluorescência, independentemente da causa da última" . Durante vários dias, Becquerel pondera sobre o experimento que planejou, então seleciona de sua coleção o sal de sulfato duplo de urânio e potássio, prensado em um pequeno bolo, coloca o sal em uma placa fotográfica escondida da luz em papel preto e expõe a placa com sal ao sol. Sob a influência da luz solar, o sal duplo começou a brilhar intensamente, mas esse brilho não pôde cair na placa fotográfica protegida. Becquerel mal esperou até que a placa fotográfica pudesse ser removida do revelador. A imagem de um bolo salgado era bem visível no prato. Está tudo correto, e o sal, em resposta à irradiação com a luz solar, emite não só luz, mas também raios-X? Becquerel verifica-se repetidas vezes. Em 26 de fevereiro de 1896, dias nublados chegaram, e Becquerel, com pesar, esconde na mesa a chapa fotográfica preparada para o experimento com sal. Entre o bolo de sal e a chapa fotográfica, desta vez colocou uma pequena cruz de cobre para ver se os raios X passariam por ela. Provavelmente poucas descobertas na ciência devem sua origem ao mau tempo. Se o final de fevereiro de 1896 tivesse sido ensolarado em Paris, um dos fenômenos científicos mais importantes, cuja solução levou a uma revolução na física moderna, não teria sido descoberto. Em 1º de março de 1896, Becquerel, sem esperar que o sol aparecesse no céu, tirou a mesma chapa fotográfica da caixa, na qual a cruz e o sal estavam por vários dias, e, por precaução, a revelou. Qual não foi sua surpresa quando viu na chapa fotográfica revelada uma imagem nítida tanto de uma cruz quanto de bolos com sal! Então o sol e a fluorescência não têm nada a ver com isso? Como pesquisador de primeira linha, Becquerel não hesitou em testar seriamente sua teoria e começou a investigar o efeito dos sais de urânio em uma placa no escuro. Assim foi descoberto, e este Becquerel provou por experimentos sucessivos, que o urânio e seu composto emitem continuamente, sem atenuação, raios que atuam sobre uma chapa fotográfica e, como Becquerel mostrou, também são capazes de descarregar o eletroscópio, ou seja, criar ionização. Essa descoberta causou sensação. Particularmente impressionante foi a capacidade do urânio de irradiar espontaneamente, sem qualquer influência externa. Ramsay diz que quando, no outono de 1896, ele, juntamente com Lord Kelvin (W. Thomson) e D. Stokes, visitou o laboratório de Becquerel, "esses físicos famosos ficaram perplexos de onde poderia vir o suprimento inesgotável de energia em sais de urânio. Lord Kelvin estava inclinado à suposição de que esse urânio serve como uma espécie de armadilha que captura a energia radiante indetectável que chega até nós através do espaço e a converte em uma forma na qual é capaz de produzir efeitos químicos. O primeiro relato mundial sobre a existência de radioatividade foi feito por Henri Becquerel em uma reunião da Academia de Ciências de Paris em 24 de fevereiro de 1896. A descoberta do fenômeno da radioatividade por Becquerel pode ser atribuída às descobertas mais notáveis da ciência moderna. Foi graças a ele que o homem conseguiu aprofundar significativamente seus conhecimentos no campo da estrutura e propriedades da matéria, entender os padrões de muitos processos no Universo e resolver o problema de dominar a energia nuclear. A doutrina da radioatividade teve um tremendo impacto no desenvolvimento da ciência, e em um período de tempo relativamente curto. Estudando as propriedades dos novos raios, Becquerel tentou explicar sua natureza. No entanto, ele não conseguiu chegar a conclusões claras e por muito tempo manteve a visão errônea de que a radioatividade era possivelmente uma forma de fosforescência de longo prazo. Logo, outros cientistas se juntaram ao estudo do novo fenômeno e, principalmente, os cônjuges Pierre e Marie Curie. A jovem pesquisadora polonesa Maria Sklodowska (1867-1934), tendo demonstrado habilidades notáveis e grande diligência, recebeu em 1894 dois diplomas de licenciatura - em física e matemática - na famosa Sorbonne, a Universidade de Paris. A princípio, ela pega um tópico de pesquisa do professor G. Lippmann e começa a estudar as propriedades magnéticas do aço endurecido. O desenvolvimento do tema a leva à Escola de Física e Química Industrial de Paris. Lá ela conheceu Pierre Curie (1859–1906) e continuou seus experimentos em seu laboratório. Em julho de 1895, Pierre e Maria tornaram-se cônjuges. Após o nascimento de sua filha em setembro de 1897, Marie Skłodowska-Curie decide começar a trabalhar em sua dissertação de doutorado. Era importante formular claramente a tarefa do estudo. Nessa época, ela fica sabendo da descoberta de Becquerel. Marie Curie começou sua pesquisa examinando pacientemente um grande número de elementos químicos: alguns deles, como o urânio, são fontes de "raios Becquerel"? O estudo da radioatividade dos compostos de urânio a levou à conclusão de que a radioatividade é uma propriedade pertencente aos átomos de urânio, independentemente de estarem ou não incluídos no composto químico. Ao mesmo tempo, ela "mediu a intensidade dos raios de urânio, usando sua propriedade de conferir condutividade elétrica ao ar". Por esse método de ionização, ela se convenceu da natureza atômica do fenômeno. “Comecei então a investigar se havia outros elementos com a mesma propriedade, e para isso estudei todos os elementos conhecidos na época, tanto na forma pura quanto em compostos. Descobri que entre esses raios apenas os compostos de tório emitem raios como os de urânio." Os experimentos de Maria Sklodowska-Curie no estudo de minérios mostraram que alguns minérios de urânio e tório têm radioatividade "anômala": sua radioatividade acabou sendo muito mais forte do que se poderia esperar do urânio e do tório. “Então apresento uma hipótese”, escreveu Maria Sklodowska-Curie, “de que minerais com urânio e tório contêm uma pequena quantidade de uma substância muito mais radioativa que o urânio e o tório; essa substância não poderia pertencer aos elementos conhecidos, porque todos eles já foram investigados; tinha que ser um novo elemento químico." Percebendo a importância de testar essa hipótese, Pierre Curie deixou suas pesquisas sobre cristais e se juntou ao trabalho idealizado por Marie. Para seus experimentos, eles escolheram piche de urânio, extraído na cidade de St. Joachimsthal, na Boêmia. Apesar das dificuldades, a pesquisa progrediu com sucesso. Embora o salário de Pierre Curie mal fosse suficiente para cobrir várias despesas, eles decidiram contratar um assistente para realizar pesquisas químicas. Eles se tornaram o jovem Jacques Bemon. Os principais esforços dos cientistas foram direcionados para o isolamento do rádio do resíduo do piche de urânio, pois foi demonstrado que é mais fácil separar. Quatro anos foram gastos neste trabalho difícil, que foi realizado em condições adversas e exigiu muito trabalho e força. Como resultado, Maria e Pierre conseguiram obter o primeiro decigrama de rádio do mundo a partir de 8 toneladas de resíduos de alcatrão de urânio Joachimsthal, então estimados em 75 francos ouro (US$ 800). O trabalho duro trouxe resultados generosos. Em 18 de julho de 1898, Pierre e Marie Curie em uma reunião da Academia de Ciências de Paris fizeram um relatório "Sobre uma nova substância radioativa contida na mistura de resina". Os cientistas disseram: "A substância que extraímos da resina blenda contém um metal que ainda não foi descrito e é vizinho do bismuto em suas propriedades analíticas. Se a existência de um novo metal for confirmada, propomos chamá-lo de polônio , após o nome da pátria de um de nós." Neste trabalho, pela primeira vez, o fenômeno estudado é chamado de radioatividade, e os raios são chamados de radioativos. A atividade do novo elemento - polônio - acabou sendo 400 vezes maior que a atividade do urânio. Como resultado da análise química, também foi possível isolar o elemento bário do piche de urânio, que tinha uma radioatividade relativamente forte. Quando o cloreto de bário foi isolado de uma solução aquosa na forma cristalina, a radioatividade passou do licor mãe para os cristais. A análise espectral desses cristais mostrou a presença de uma nova linha, "que, aparentemente, não pertence a nenhum dos elementos conhecidos". Em 26 de dezembro de 1898, apareceu o seguinte artigo dos cônjuges de Curie e J. Bemont - "Sobre uma nova substância altamente radioativa contida em minério de alcatrão" Os autores relataram que conseguiram isolar uma substância de resíduos de urânio contendo algum novo elemento , dando-lhe a propriedade de radioatividade e muito próximo em suas propriedades químicas ao bário. Eles propuseram chamar o novo elemento de rádio. A atividade do cloreto de rádio isolado foi 900 vezes maior que a atividade do urânio. A descoberta do polônio e do rádio inicia uma nova etapa na história da radioatividade. No final de janeiro de 1899, Sklodowska-Curie sugeriu a essência da radiação radioativa, sua natureza material. Ela acreditava que a radioatividade poderia ser uma propriedade exclusiva dos elementos pesados. No mesmo ano, A. Debjorn, testando a hipótese de Marie Curie sobre a presença de outros elementos radioativos no piche de urânio, exceto rádio e polônio, fez outra descoberta: uma substância altamente radioativa pode ser isolada do piche, que é separado durante o fracionamento com elementos de terras raras e titânio. As propriedades químicas da nova substância diferiam das do rádio e do polônio, e sua atividade era 100 vezes maior que a do urânio. Em 000, A. Debjorn anunciou o isolamento deste novo elemento radioativo, chamado actínio. Assim, no início do século 1900, cinco substâncias radioativas eram conhecidas: urânio, tório, polônio, rádio, actínio. Marie e Pierre Curie não foram os únicos cientistas a estudar o fenômeno da radioatividade. Henri Becquerel continuou a pesquisa sobre urânio em Paris. G. Schmidt na Alemanha simultaneamente com o Curie descobriu a radioatividade do tório. Em 1899, os cientistas alemães S. Meyer, E. Schweidler e, independentemente deles, F. Gisel demonstraram a deflexão dos "raios de Becquerel" em um campo magnético. Na Alemanha, J. Elster e G. Geitel em 1899 relataram o primeiro caso observado de inseparabilidade química de radioelementos e confirmaram a natureza atômica da radioatividade. Na Inglaterra, um novo fenômeno tornou-se foco de atenção nos laboratórios de W. Crookes e W. Ramsay. A radioatividade também foi estudada em outros centros científicos da Europa. Em 1906, Pierre Curie morreu em um acidente. Marie Curie, recuperando-se desse choque, continuou trabalhando no estudo do fenômeno da radioatividade, que logo se tornou uma das áreas mais importantes da ciência moderna e atraiu a atenção de muitos pesquisadores talentosos. Autor: Samin D. K.
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