Физика для любознательных. Том 3. Электричество и - Страница 199

199

159

Из эксперимента Милликена следует, что е = 1,60∙10 кулон. В опыте по электролизу воды или из измерений зарядов положительных ионов в газоразрядной трубке получается, что е/М = 9,57∙10 кулон/кг.

Простое вычисление дает

М = 1,60∙10/9,57∙10 кулон/(кулон/кг) = 1,67∙10 кг для протона.

160

Так как заряд, переносимый 1 киломолем, равен 96 500 000, то отсюда 96 500 000 кулон/1,008 кг = 95 700 000 кулон/кг.

161

Пример: Сu, полученная на циклотроне выбиванием нейтрона из обычной Сu быстрым протоном

Сu —> Ni + е.

162

Пример: Радий В (изотоп свинца) излучает β-лучи и становится изотопом висмута

Pb —> Bi + e

Обычный фосфор Р, приобретая дополнительный нейтрон из числа нейтронов внутри ядерного реактора, может стать радиоактивным Р, который излучает β:

P —> S + e

с периодом полураспада 14 дней.

163

Необходимо, по-видимому, чтобы выполнялось следующее правило: сохраняются по отдельности числа тяжелых (протоны и т. д.) и легких (электроны и т. д.) частиц. Столкновение с частицей сверхвысокой энергии может настолько встряхнуть ядро, что оно буквально брызнет во все стороны тяжелыми и легкими частицами. Число тяжелых частиц при этом сохраняется; никогда не наблюдалось чтобы хотя бы одна из них полностью распалась на легкие частицы.

164

Вероятно, отчасти это электрические силы вследствие внутренней электрической структуры нейтрона.

165

Тот факт, что вместо возвышающегося холма имеет место яма, еще не означает, что рассеяние назад невозможно. Снаряд может облететь вокруг горлышка потенциальной ямы подобно комете, облетающей Солнце.

166

Простой анализ процесса столкновения заряженных частиц, отталкивающих друг друга на достаточно далеких относительных расстояниях, показывает, что

при малых скоростях захват маловероятен, поскольку частицы не могут подойти близко друг к другу на расстояния, где силы притяжения существенны;

при больших скоростях захват маловероятен, поскольку время, в течение которого частицы находятся на близком расстоянии друг от друга, слишком мало, чтобы ядерные силы успели проявить свое действие (F∙Δt = Δ(mv), и если Δt очень мало, то….

В случае медленных нейтронов запрета на захват не существует, и можно ожидать, что захват возрастает с уменьшением скорости. В действительности поведение имеет более сложный характер: имеются явные признаки того, что захват легче всего происходит при определенных, «избранных» скоростях, что следует интерпретировать как «резонанс», если нейтрон представлять как волну.

167

Благодаря W. F. Libby, открывшему этот метод [см. ноябрьский номер Amer. Journ. of Phys., 26, № 8 (1958)].

168

Стационарно протекающая цепная реакция — это как раз то, что используется в ядерных котлах-реакторах.

169

Прежде всего: Henry D. Smyth, Atomic Energy for Military Purposes, Princeton, 1945.

170

Из экспериментов по рассеянию протонов высокой энергии или α-частиц следует, что, начиная с расстояний порядка 10 м от центра атома, единственная действующая сила — это обратно пропорциональная квадрату расстояния сила Кулона. На этих расстояниях с ней начинают конкурировать «ядерные силы связи», а на меньших — превосходят ее. Поэтому говорят, что радиус легких ядер составляет — 10 м, а радиус тяжелых — в несколько раз больше. Для радиусов многих ядер эксперименты по рассеянию нейтронов дали такого же порядка величину, но для хороших поглотителей, таких, как кадмий, во много раз большую.

171

Люди, далекие от науки, часто недооценивают трудностей (и стоимости) соблюдения научной тайны. Они даже заблуждаются относительно существа проблемы. Многие же ученые сожалеют о том, что она существует, считая, что секретность тормозит научный прогресс. Чтобы проиллюстрировать эту трудность, представим себе следующее: допустим, что по всему миру распространилась какая-то неизвестная болезнь. Вдруг в одной из стран много людей было вылечено, но «как» — оставалось тайной, разве что пошел темный слушок: «…с помощью листьев кокосовой пальмы». Сколько времени потребуется медицинским учреждениям какой-либо крупной страны на раскрытие тайны? Услышав о кокосовой пальме, они сузят поле своих поисков до необходимого размера, а правительство страны, зная, что лечебное средство существует, охотно и быстро выделит для этой цели необходимые средства и оборудование.

172

Нейтроны сами непосредственно не создают ионов, но они выбивают протоны, которые способны это делать. Именно так нейтроны повреждают живые клетки.

173

При поглощении быстрого нейтрона Uделения происходят, но не так часто, чтобы сама цепная реакция поддерживалась в U или смешанном уране. Время от времени ядро Uделится спонтанно, т. е. без поглощения нейтрона. Спонтанное деление может дать тот самый первичный нейтрон, который дает начало цепной реакции.

174

Диффузия нейтронов, выделившихся в активной зоне реактора, к поверхности реактора происходит по «закону Фика», т. е. аналогично тому, как происходит диффузия растворенной в воде соли. Этот закон иллюстрирует еще одно решение уравнения

V = 0.

175

«Экстраполяция» означает использование известных сведений с целью сделать предположения, приближенные подсчеты относительно того, что находится или происходит за известной областью. Напротив, «интерполяция» означает приближенный подсчет внутри известной области. Если мы знаем время, когда поезд выходит из Бостона и когда он прибывает в Нью-Йорк, то мы можем с помощью интерполяции приближенно подсчитать, когда он проходит через Нью-Хэйвен; но чтобы оценить время его прибытия в Вашингтон, мы пользуемся экстраполяцией. Интерполяция безопасна — с достаточным количеством данных мы можем начертить надежный график и по нему вполне надежно получить промежуточную информацию. Экстраполяция рискованна — поезд может иметь конечную остановку в Филадельфии и совсем не прийти в Вашингтон! Однако большинство плодотворных предположений в науке делается с помощью мудрой экстраполяции, которую Джон А. Уилер назвал «daring conservatism» — «отважная осторожность». (Игра слов: «conservative» означает также «сдержанный», «умеренный», «осторожный». — Прим. перев.)

199