Múzsák - Múzeumi Magazin 1982 (Budapest, 1982)
1982 / 3. szám
ban. Minden kémiai történésben csupán az elektronhéjnak van szerepe. Sőt a fénykibocsájtás, a röntgensugárzás és még számos más fizikai és kémiai esemény is az elektronhéjjal kapcsolatos változásokhoz kötődik, s az atommag változatlan marad. Az első olyan jelenség, amelyben viszont az atommag vesz részt, a radioaktivitás. Az atommag minden külső behatás nélkül (sőt minden külső behatás ellenére) elbomlik. A bomláskor vagy alfasugárzás formájában a két protonból és két neutronból álló egység (a hélium nevű elem magja) hagyja el a bomló magot, amely így négy egységgel kisebb tömegű lesz, vagy bétasugárzás formájában elektron távozik az atommagból, amelynek bomlásterméke lényegében változatlan tömegű. A bétabomlás kísérője legtöbbször a gammasugárzás, amelynek természete a fény- és röntgensugárzás természetével rokon, azaz elektromágneses sugárzás. A radioaktív bomlás végterméke tehát minden esetben az anyaelemtől különböző, új elem és hatalmas mennyiségű felszabaduló energia. Egy gramm urán radioaktív elbom- lása során felszabaduló energia körülbelül tíz mázsa jó minőségű szén elégetésekor termelt hővel egyenértékű. A radioaktív bomlás érdekes törvény szerint játszódik le: egy radioaktív elem atomjainak meghatározott idő alatt meghatározott százaléka bomlik el. Előre nem lehet tudni, hogy melyek lesznek a következő másodperc elbomló atomjai, csak azt, hogy hány. így egy-egy radioaktív elem élettartama meglehetős pontossággal kiszámítható lenne, ha ismerjük azt a bizonyos százalékot, amely adott időtartamok alatt elbomlik. Ezen elemek „élettartamának” jellemzésére az úgynevezett bomlási félidőt szokták megadni, azt az időtartamot, amely alatt az elem tetszőleges mennyiségének éppen a fele bomlik el. Az ismert radioaktiv elemek felezési ideje szélsőséges értékek között változik: néhány milliárd év és néhány milliomod másodperc. A radioaktiv bomlást szenvedő elemek bomlásterméke általában maga is tovább bomlik. Úgynevezett bomlási sorok jönnek létre, amelyeknek minden esetben a bomlásra már nem képes stabil ólomatom áll a végén. Becquerel felfedezése után lázas kutató- és gyűjtőmunka indult meg szerte a világon. A munka fontos tapasztalata volt, hogy csak azok az ásványok bocsájtják ki a Becquerel-féle sugárzást, vagyis csak azok az ásványok radioaktívak, amelyek uránt vagy a tórium nevű elemet tartalmazzák. További felfedezésekhez vezetett egy érdekes tapasztalat: a tiszta uránnak lényegesen több időre volt szüksége ahhoz, hogy a fotólemezen feketedést idézzen elő, mint az uránt csak nagy hígításban tartalmazó uránszurokércnek. Becquerel és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a szurokércben az uránon kívül más anyagnak is lennie kell, amelynek sugárzása lényegesen erősebb az uránénál. Becquerel munkatársa, Maria Sklodowska (Madame Curie) hozzáfogott az ismeretlen sugárzó kereséséhez, azonosításához és kémiai elkülönítéséhez. 1898. december 26-án sikerült az azonosítás, és egy addig ismeretlen elem felfedezéséről röppent fel a hír. Az uránénál milliószor erősebb sugárzás ihlette a névadókat is; az új elem neve rádium lett. Nem sokkal ezután pedig egy, még a rádiumnál is több ezerszer erősebben sugárzó elem vált ismertté, mely Sklodowska hazájáról a polonium nevet kapta. Közben a kutatómunka nemcsak új sugárzó elemeket tett ismertté, hanem alapvetően fontos megállapításra is jutott: a rádium, az urán és a polonium sugárzásának semmi köze az X sugarakhoz - a jelenség merőben új. A kutatók a radioaktív bomlás során felszabaduló szokatlanul nagy mennyiségű energiára figyeltek fel, megállapították, hogy az új jelenség ellentmond az energiamegmaradás elvének. Ennek felismerése pedig a XIX. század legnagyobb tudományos eredményei közé tartozott. Frederick Soddy például ezt állapítja meg a jelenségről 1906-ban elmondott előadásában: „a radioaktiv anyagok állandóan energiát bocsátanak ki magukból, egyik évben úgy, mint a másikban, anélkül, hogy erre kényszeritenők őket és anélkül, hogy kimerülnének". Az urán igen nagy (4560 millió éves) felezési idejű bomló anyag. Az egy-két évig tartó megfigyelés során tehát semmiféle változás nem észlelhető. Szüntelen sugárzása és energialeadása viszont tény. Az energiamegmaradási elv sértetlenségének igazolásához kisebb felezési idejű anyagokra kellett bukkanni, olyanokra, amelyeken a sugárzás erősségének csökkenését, a mérEz a bomba robbant Nagaszaki felett 1945-ben Hirosima, 1945. augusztus 6. hető mennyiségű bomlástermékeket, azaz a változás jeleit felismerhetjük néhány hetes, hónapos megfigyeléssel. Szerencsére a kutatás ezeknek is rövidesen nyomára bukkant, és az energiamegmaradás elvével kapcsolatos „pillanatnyi félreértések” tisztázódtak, A „kimeríthetetlen” energia- forrásokról alkotott tévképzetek ugyan eloszlottak, de a radioaktiv bomlás során felszabaduló energia mennyisége továbbra is érthetetlen maradt. De a századforduló és századelő legnevesebb kutatói már jó nyomon jártak a hatalmas energiák titkának kifürkészésében. Coulomb mérési eredményeit, az ezekből leszűrt törvényszerűségeket összevetették az atom magjának felépítésével; az elképzelhetetlenül kicsi helyre ösz- szezsúfolt pozitív elektromos tulajdonságú részecskék, a protonok összekovácsolásához, a hatalmas elektromos taszitóerők ellenében, gigászi energiára van szükség. És ha a mag felbomlik, ezen energiának egy részét visszakapjuk. Einstein adott választ erre a kérdésre is. Az anyag alapvető tulajdonságai közül az egyik, a tehetetlenség az, amit a tömeggel jellemzőnk. A másik, a kölcsönhatóképesség, amit az energiával jellemzünk. A tömeg és az energia egyaránt az anyag jellemzője, igy meghatározott energiamennyiség meghatározott tömeggel egyenértékű. E megállapítás gyakorlati értéke akkor vált nyilvánvalóvá, amikor kiderült, hogy a radioaktív bomlás során keletkező összes termék tömege valamivel kisebb, mint a kiindulási anyagoké. A tömeghiány óriási mennyiségű fölszabaduló energia formájában számolható el. Az egy gramm „tömeghiány" esetén „megjelenő" energia a Balaton hőmérsékletét egy fokkal lenne képes megemelni. Az első „állhatatlan” elemek, az urán, a rádium, a polonium felfedezését újak követték. A radioaktív anyagok családja az évtizedek során egyre népesebb lett. Ritka előfordulásuk, igen költséges előállításuk (a hatvanas években a világ ösz- szes rádiumkészlete körülbelül egy kg volt) értéküket messze a hagyományos értékmérők, az arany, a platina fölé emelte. Századunk harmincas éveiben számos kutató célkitűzései között szerepelt az atommag mesterséges szétbontása. A kutatók egy része lázasan dolgozott és dolgozik ma is a mesterséges maghasitásnál felszabaduló energia hasznosításán. A másik rész lázas tevékenységét „szerencsére” még „csak” két városnév jelzi: Hirosima és Nagaszaki... A radioaktivitás jelenségének felfedezése beláthatatlan fordulatot hozott az emberiség életében, gondolkodásában: a világ lezártságának megnyugtató tudata eltűnt; a múlté lett az a szorongás, amelyet a világ energiakészletei végességének tudata okozott; átformálódott az anyagról alkotott képünk; új szorongás szabadult a világra, a nukleáris katasztrófa lehetőségének félelme; érthetővé vált a Nap és a csillagok korlátlannak tűnő energiatermelése... „Mi ma úgy állunk az anyagban fölismert belső energiakészlettel szemben, amint az ősember állhatott azzal az energiával szemben, amely a tűz által szabadult fel” — Írja Soddy. KARÁCSONYI REZSŐ
