Bài giảng Điện học (Phần 7)

Chương 2 HẠT NHÂN2.1 Sự phóng xạ Becquerel khám phá ra hiện tượng phóng xạ Làm thế nào các nhà vật lí luận ra được mô hình bánh bông lan rắc nho là không chính xác, và điện tích dương của nguyên tử tập trung trong một hạt nhân nhỏ xíu, ở chính giữa ?
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện học (Phần 7) Bài giảng Điện học (Phần 7) Chương 2 HẠT NHÂN 2.1 Sự phóng xạ Becquerel khám phá ra hiện tượng phóng xạ Làm thế nào các nhà vật lí luận ra được mô hình bánh bông lan rắc nho làkhông chính xác, và điện tích dương của nguyên tử tập trung trong một hạt nhânnhỏ xíu, ở chính giữa ? Câu chuyện bắt đầu với việc nhà hóa học người PhápBecquerel phát hiện ra hiện tượng phóng xạ. Mãi cho đến khi khám phá ra sựphóng xạ, tất cả mọi quá trình của tự nhiên đều được cho là có nguyên nhân từ cácphản ứng hóa học, chúng là sự sắp xếp lại những kết hợp khác nhau của cácnguyên tử. Nguyên tử tác dụng lực lên nhau khi chúng ở gần nhau, nên việc gắn kếthoặc không gắn kết chúng sẽ giải phóng hoặc dự trữ năng lượng điện. Năng lượngđó có thể chuyển hóa thành dạng khác hoặc chuyển hóa từ dạng khác thành, lúccây xanh sử dụng nó trong ánh sáng Mặt Trời tạo ra đường và carbohydrate, haykhi một đứa trẻ nhỏ ăn đường, giải phóng năng lượng dưới dạng động năng. Becquerel đã phát hiện ra một quá trình có vẻ giải phóng năng lượng từ mộtnguồn mới không biết không có bản chất hóa học. Becquerel, người có cha và ôngnội là những nhà vật lí, đã trải qua hai chục năm đầu của quãng đời nghiên cứuchuyên nghiệp của ông là một kĩ sư công dân thành công, giảng dạy vật lí học bánthời gian. Ông được trao ghế chủ nhiệm bộ môn vật lí ở trường Musée d’HistoireNaturelle tại Paris sau khi cha ông qua đời, trước đó ông ta giữ ghế đó. Giờ thì ôngđã có nhiều thời gian dành cho vật lí học, ông bắt đầu nghiên cứu tương tác củaánh sáng và vật chất. Ông trở nên hứng thú với hiện tượng lân quang, trong đó mộtchất hấp thụ năng lượng từ ánh sáng, rồi giải phóng năng lượng qua một ánh sángrực rỡ chỉ tắt đi từ từ. Một trong những chất mà ông nghiên cứu là hợp chất củauranium, muối UKSO5. Một ngày vào năm 1896, bầu trời kéo đầy mây đã làm hỏngkế hoạch của ông phơi chất này dưới ánh sáng Mặt Trời để quan sát sự huỳnhquang của nó. Ông cho nó vào một ngăn kéo, ngẫu nhiên nằm trên một bản phimtrắng – kiểu phim chụp cũ mặt sau là thủy tinh. Bản phim đó được bọc lại cẩn thận,nhưng vài ngày sau khi Becquerel kiểm tra nó trong một căn phòng tối trước khimang ra sử dụng, ông thấy nó đã bị hỏng, cứ như thể nó đã bị phơi ra hoàn toàntrước ánh sáng. Lịch sử mang lại nhiều ví dụ về những khám phá khoa học xảy ra như thếnày: một trí tuệ cảnh giác và tò mò quyết định nghiên cứu một hiện tượng mà đasố người ta không ai nghi ngại việc giải thích nó. Ban đầu Becquerel xác định bằngcách làm thêm thí nghiệm mà hiệu ứng đó được tạo ra bởi muối uranium, bất chấplớp giấy dày bọc bản phim đã chặn hết mọi ánh sáng. Ông thử với nhiều loại hợpchất và nhận thấy chỉ có muối uranium làm được như vậy: hiệu ứng xảy ra với bấtkì hợp chất uranium nào, nhưng không xảy ra với bất kì hợp chất nào không chứacác nguyên tử uranium. Hiệu ứng đó ít nhất thì cũng bị chặn lại một phần bởi mộttấm kim loại đủ dày, và ông có thể tạo ra bóng của đồng tiền bằng cách đặt chúngvào giữa uranium và tấm phim. Điều này cho thấy hiệu ứng đó truyền đi theođường thẳng, cho nên nó phải là một loại tia nào đó chứ không phải sự rò rỉ hóachất qua tấm giấy. Ông đã dùng từ “phát xạ”, vì hiệu ứng đó phát ra từ muốiuranium. Ở đây, Becquerel vẫn tin rằng các nguyên tử uranium đang hấp thụ nănglượng từ ánh sáng và rồi giải phóng từ từ năng lượng đó dưới dạng những tia bí ẩn,và đây là cách thức mà ông đã đưa hiện tượng vào trong bài thuyết trình công bốđầu tiên của ông mô tả những thí nghiệm của ông. Thật hấp dẫn, nhưng không làmđảo lộn mọi thứ. Nhưng sau đó, khi ông thử xác định thời gian cần thiết chouranium sử dụng hết năng lượng được cho là dự trữ trong nó bởi ánh sáng, ôngnhận thấy nó chưa bao giờ có vẻ nào yếu đi, cho dù là ông có đợi cho tới bao lâu đinữa. Không chỉ thế, một mẫu vật được đem ra phơi ánh sáng Mặt Trời mạnh trongsuốt cả buổi chiều cũng không mạnh hay kém hoạt tính hơn một mẫu vật luôn luôngiữ ở trong nhà. Đây là có phải là một sự vi phạm nguyên lí bảo toàn năng lượng ?Nếu năng lượng không đến từ sự phơi sáng, thì nó có nguồn gốc từ đâu ? Ba loại “phát xạ” Không thể xác định trực tiếp nguồn gốc của năng lượng đó, thay vì vậy, cácnhà vật lí cuối thế kỉ 19 nghiên cứu hành vi của các “phát xạ” một khi chúng đượcphát ra. Becquerel chỉ ra rằng phóng xạ có thể đâm xuyên qua vải vóc và giấy, nênviệc hiển nhiên trước tiên phải thực hiện là nghiên cứu chi tiết hơn chiều dày củachất mà phóng xạ có thể xuyên qua. Họ sớm nhận ra rằng một phần nhất định củacường độ phóng xạ sẽ bị loại trừ ngay cả bởi một vài inch không khí, nhưng phầncòn lại không bị loại mất khi truyền đi quãng không khí dài hơn. Như vậy, rõ ràngphóng xạ là hỗn hợp của hơn một loại, trong đó một loại bị chặn lại bởi không khí.Sau đó, họ nhận thấy trong số phần có thể đi xuyên qua không khí, ...