Советские ученые, укрепляя обороноспособность своей Родины, одновременно направляют свои усилия на то, чтобы величайшее открытие XX века — ядерную энергию поставить в полной мере на службу построения коммунизма. Не энергия, получаемая путем сжигания топлива, а ядерная энергия явится основой энергетики эпохи коммунизма. В сочетании с такими видами энергии, как энергия топлива, движущейся воды, солнца, ветра и т. п., ядерная энергия обеспечит коммунистическому обществу безграничное развитие производительных сил и увеличение общественного богатства.
В настоящей книжке изложены основные вопросы ядерной физики, знание которых необходимо для понимания особенностей ядерной энергии и тех физических принципов, которые используются или предполагаются использоваться в ближайшем будущем для ее производства. Книжка рассчитана на широкий круг военных читателей со средним образованием, стремящихся познакомиться с новой областью науки, имеющей большое практическое значение.
I. ATOM И АТОМНОЕ ЯДРО
Атомная, или ядерная, энергия сосредоточена (скрыта) в ядрах атомов вещества и освобождается, то есть переходит в другие виды энергии, в результате ядерных превращений.
Чтобы открыть ядерную энергию и научиться ее использовать, необходимо было изучить строение вещества, проникнуть внутрь его, познать свойства и законы взаимодействия составляющих его частиц и научиться управлять их превращениями.
Идея о том, что любое вещество, кажущееся нам сплошным, состоит на самом деле из мельчайших частиц — атомов, была высказана впервые более двух тысяч лет тому назад философами-материалистами древней Греции Демокритом и Левкиппом. Атомы предполагались неделимыми, что нашло свое отражение и в самой терминологии: слово «атом» по-гречески означает «неделимый». Это была гениальная догадка, позволявшая объяснить многие явления природы, которые ранее представлялись таинственными и божественными. Поэтому не случайно материалистическое учение древнегреческих ученых об атомах было объявлено церковниками ересью и долгое время находилось под запретом церкви.
И только в XVII и XVIII столетиях под влиянием запросов развивающегося производства и торговли это учение вновь возрождается на новой основе как научная гипотеза. Выдающийся вклад в разработку этой гипотезы и превращения ее в научно обоснованную физическую теорию принадлежит М. В. Ломоносову, Дж. Дальтону и другим ученым.
В XIX веке было уже известно, что все вещества окружающих нас предметов разделяются на простые и сложные. Такие вещества, которые невозможно химическими способами разложить на более простые, были названы химическими элементами, то есть химически простыми веществами. Таковы, например, водород, гелий, кислород, которым мы дышим, алюминий, уран и т. д.
Большинство веществ природы относится к числу сложных: они состоят из большего или меньшего числа химических элементов. Таковы, например, вода, которую можно разложить на кислород и водород, сталь, состоящая из железа, углерода и других элементов, и многие другие вещества.
Считалось, что каждый химический элемент состоит из мельчайших частиц — зерен вещества или атомов, на которые распадается элемент при химических превращениях (реакциях). Атомы — это предел делимости химического элемента, поэтому их нельзя разложить химическими способами на еще меньшие частицы. Атом является материальным носителем присущих элементу химических и физических свойств.
Атомы сравнительно небольшого числа химических элементов, существующих в природе, соединяясь в различных комбинациях, образуют все бесконечное многообразие сложных веществ природы. Частица вещества, построенная из нескольких атомов, называется молекулой. Молекула, например, воды построена из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Один атом металла натрия, соединяясь с атомом газа хлора, образует молекулу поваренной соли, которую мы употребляем в пищу. Число атомов, входящих в состав молекул более сложных веществ, исчисляется иногда сотнями и тысячами.
Как можно заключить из вышесказанного, все вещества природы (как простые, так и сложные) состоят в конечном счете из атомов. Атомы — это как бы «кирпичики», из которых построены все окружающие нас тела и мы сами.