Техника-молодежи №5 2000 г
 
 
ГЛАВНАЯ
СОДЕРЖАНИЕ
ВПЕРЕД
НАЗАД

В январском номере «ТМ» за этот год была опубликована статья «Что управляет радиацией?», в которой высказывалось предположение, что на скорость радиоактивного распада, которую принято считать строго постоянной, способны влиять нейтрино низких энергий. Но подобное воздействие на радиацию могут в принципе оказывать и менее экзотические физические факторы. Например, температура.

ТЕМПЕРАТУРА И РАДИАЦИЯ

В начале нынешнего века, когда мнение об абсолютной независимости скорости радиоактивного распада от обычных физико-химических факторов еще не стало общепринятым, в печати появлялось немало сообщений противоположного толка. Так, в первом номере «Научного обозрения» за 1901 г., издававшегося в Санкт-Петербурге, в колонке новостей можно найти заметку о том, что «Действие радиосвинцового сульфата (т.е. сульфата радия, испускающего альфа-лучи.- Д.В.) на фотографическую пластину путем долгого его нагревания до 345° С значительно может быть усилено»...

Схема эксперимента для проверки гипотезы о возможности существования температурно-резонансного эффекта в веществе. Цифрами обозначены: 1 - источник радиоактивного излучения; 2 - экран; 3 и 4 - нагревательное и охлаждающее устройства, создающие вдоль экрана 2 градиент температуры; 5 - теплозащитный экран, прозрачный для радиоактивно го излучения; 6 - флуоресцентный экран или фотоэмульсия для регистрации температурно-резонансных линий.

На первый взгляд, предположение о возможности влияния нагрева на скорость радиоактивного распада может показаться нелепым - ведь при комнатной температуре энергия теплового движения атомов составляет лишь доли эВ, в то время как энергия радиоактивных превращений имеет порядок миллионов эВ. Но всегда ли оправдано пренебрежение малыми величинами? Если ядро испускает в некотором направлении гамма-квант, то само оно, естественно, приобретает импульс «отдачи», и поэтому энергия кванта оказывается несколько меньше «нормальной» энергии ДW, равной разности энергий двух состояний ядра. В то же время, ядро способно резонансно поглощать лишь кванты именно с энергией AW. И если ширина линии поглощения достаточно мала, то другое такое же ядро не сможет захватить этот гамма-квант.

Но резонансное поглощение может наступить, если излучающее ядро входит в состав кристаллической решетки, охлажденной до температуры жидкого гелия, так как при этом энергия «отдачи» передается не одному ядру, а всему кристаллу; это известный эффект Мессбауэра, лежащий в основе так называемой гамма-резонансной спектроскопии. Резонансное поглощение может наступить и в том случае, если ядро-поглотитель движется с какой-то определенной скоростью относительно ядра-излучателя, потому что частота кванта изменится из-за эффекта Доплера.

Для гамма-квантов поправка на «отдачу» сравнима с энергией теплового движения атомов при комнатной температуре, и поэтому их механические перемещения с успехом могут быть заменены тепловым движением. То есть при плавном изменении температуры вещества-поглотителя гамма-квантов (а также альфа- и бета-частиц) могут возникать явления резонансного поглощения, в результате чего «прозрачность» вещества станет скачкообразно изменяться.

Мне, конечно, очень бы хотелось проверить эту гипотезу экспериментально. Но, к сожалению, я не имею возможности работать с радиоактивными препаратами, и поэтому рассудил так: обычный видимый свет тоже имеет квантовую природу, а потому поставил в своей домашней фотолаборатории такой простой опыт. В качестве источника излучения взял обычную лампу накаливания, а между ней и фотобумагой поместил стекло, нагреваемое с одной стороны термоэлементом, создающим вдоль стекла градиент температуры в пределах примерно 20-200° С (см. рис.). После экспозиции и проявления я обнаружил на фотобумаге ряд полос, расположенных поперек градиента температуры. К сожалению, полученное изображение получилось невысокого качества (возможно, из-за того, что источник излучения был немонохроматическим), и поэтому его невозможно воспроизвести в печати.

Тем не менее, мне кажется, что способность вещества скачкообразно изменять свою «прозрачность» при изменении температуры заслуживает серьезной экспериментальной проверки, так как ее результаты могут оказаться крайне важными для проектировщиков и эксплуатационщиков атомных реакторов. Дело в том, что считается совершенно неважным, какую температуру (в пределах допустимых значений теплостойкости) имеют урановые тепловыделяющие элементы и графитовые замедлители. Но если сечения резонансного захвата продуктов радиоактивного распада действительно могут резко изменяться при небольших колебаниях температуры, то это способно приводить к серьезным авариям. Не потому ли произошла катастрофа на Чернобыльской АЭС?

Денис ВОРОНИН,
г.Лобня Московской обл.


на предыдущую страницу к началу этой страницына следующую страницу