ХИМИЧЕСКИЕ И ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

Химики умеют сравнительно легко, комбинируя химические элементы, создавать различные вещества. Однако, как мы уже знаем, сфера действия химии ограничивается электронной оболочкой атомов, точнее, наружными, так называемыми валентными, электронами. При самых сложных и интенсивных химических реакциях ядра атомов остаются неизменными.

Казалось бы, чего проще — взять сосуд и, поместив в него смесь различных атомов (ядер), наблюдать не только химические, но и ядерные реакции. Но между этими двумя типами реакций существует весьма большое различие. Прежде всего площадь, занимаемая атомным ядром, в сотни миллионов раз меньше площади атома, и поэтому вероятность столкновения ядра с ядром ничтожно мала по сравнению с вероятностью встречи атомов.

Еще более существенную роль играет электростатическое отталкивание между двумя одноименно заряженными ядрами.

Так как два ядра, прежде чем они вступят в реакцию, должны приблизиться друг к другу на расстояние, примерно равное 10~13 см, то сила отталкивания становится очень большой, особенно для тяжелых ядер. Даже для легких ядер сила отталкивания настолько велика, что для ее преодоления необходимо, чтобы энергия ядер была равна миллионам электроновольт. В то же время, для того чтобы произошла химическая реакция, т. е. взаимодействие атомов, их энергия не должна превышать одного электроновольта. Даже при нормальной температуре значительная часть атомов имеет такую энергию, и они вступают в химическую реакцию. Вероятность же того, что два ядра при обычной температуре (20° С) будут иметь энергию, равную миллионам электроновольт, ничтожно мала, и поэтому практически наблюдать ядерные реакции в смеси двух видов ядер невозможно.

Для совершения ядерных реакций ядра должны обладать большой кинетической энергией. Известно два метода осуществления таких реакций.

Во-первых, в лабораторных условиях можно получить быстрые легкие ядра на специальных аппаратах — ускорителях. Здесь протоны, дейтроны или альфа-частицы ускоряются до энергии порядка миллионов электроновольт. Эти частицы, попадая в различные вещества, преодолевают отталкивающие электростатические силы и входят в область притяжения ядерных сил.

Во-вторых, ускорять атомы и ядра можно не только на ускорителях. Для этого достаточно повышать температуру, нагревать какое-либо вещество. При этом ядра, так же как и молекулы, приобретают большую энергию. Если этой энергии достаточно для преодоления отталкивающих сил, то может произойти слияние ядер — ядерная реакция.

Второй метод осуществления ядерных реакций нас интересует особо, ниже он будет рассмотрен подробнее.