Александр Фомин - 100 знаменитых ученых
В этом же году Фредерик познакомился с Ирен Кюри, дочерью Пьера и Марии Кюри, которая, как и он, работала в Парижском университете. 4 октября 1926 года Фредерик и Ирен поженились. После женитьбы супруги стали подписываться общей фамилией «Жолио-Кюри».
В 1927 году у них родилась дочь Элен Жолио-Кюри, а несколько позже – сын Пьер. Дети Жолио-Кюри в будущем тоже стали учеными.
После женитьбы супруги продолжили свои научные исследования. Большую часть научных работ они делали вместе. Их первая совместная работа была напечатана в 1928 году.
Первая научная работа Фредерика была опубликована в 1927 году и касалась разработанного им нового метода изготовления очень тонких металлических пленок радиоэлементов на различных подложках, а также изучения электрических свойств этих пленок.
Уже своей первой работой молодой ученый заслужил признание. Он не только разработал новые способы получения пленок, но и собственноручно изготовил лабораторные установки по своим же чертежам. Метод Фредерика Жолио-Кюри затем использовал английский физик Томпсон для изготовления тонких золотых пленок.
Фредерик был ученым-практиком. Уже в самых первых своих работах он начал искать пути практического применения полученных результатов. Он разработал способы получения очень высоких сопротивлений с температурным коэффициентом сопротивления, близким к нулю, усовершенствовал технику получения сверхтонких слоев металлов и солей металлов.
Кроме того, он принимал в те годы участие в экспериментальных исследованиях радиоактивности, проводимых Марией Кюри.
В 1930 году Фредерик был удостоен докторского звания за исследование электрохимических свойств радиоактивного элемента полония. В этом же году он был удостоен правительственной стипендии.
Поскольку найти академическую должность Фредерику не удалось, он остался в Парижском институте радия и продолжил исследования, связанные с воздействием радиации.
За период с 1927 по 1932 год супруги Жолио-Кюри получили большое количество полония, что позволило им проводить разнообразные исследования. В 1928 году они опубликовали свою первую совместную работу «О числе ионов, создаваемых в воздухе альфа-лучами радия С1». В этом же году супруги Жолио-Кюри начали систематически изучать ядерные реакции, происходящие при облучении ядер легких элементов альфа-лучами полония.
В 1930 году немецкий физик Вальтер Боте обнаружил, что при бомбардировке альфа-частицами некоторых легких элементов (в том числе бериллия и бора) появлялось жесткое гамма-излучение.
Фредерик Жолио сконструировал новый вариант камеры Вильсона, которая давала возможность производить расширения при давлениях, близких к давлению насыщенных водяных паров при комнатной температуре. Это позволяло увеличить наблюдаемый пробег альфа-частиц в 76 раз (по сравнению с пробегом при атмосферном давлении), а также наблюдать распад отдельных атомов.
Другим достижением ученого стало создание сверхмощного источника альфа-частиц. С помощью этого аппарата супруги Жолио-Кюри в 1932 году повторили опыты Боте и Беккера. Но для регистрации испускаемого излучения ученые использовали не счетчики Гейгера – Мюллера, которыми пользовались Боте и Беккер, а ионизационную камеру, соединенную с очень чувствительным электрометром, и камеру Вильсона.
В результате исследований супруги Жолио-Кюри обнаружили, что пластинка водородного вещества, размещенная между облученным бериллием (или бором) и детектором, увеличивает первоначальную радиацию почти вдвое.
После того как ученые закрыли входное отверстие ионизационной камеры тонким листиком алюминия, они обнаружили свойство нового излучения – способность выбивать ядра атомов веществ, через которые оно проходило. Сам эффект выбивания ядер можно было наблюдать в результате фотографирования в камере Вильсона следов ядер водорода.
Ознакомившись с результатами работ Жолио-Кюри, Джеймс Чедвик в своих опытах применил ионизационную камеру с пропорциональным усилителем. Измерив кинетические энергии выбиваемых ядер, он доказал, что излучение состояло из электрически нейтральных частиц, масса которых близка к массе протона (открытого в 1932 году американским физиком Карлом Д. Андерсоном). Таким образом, Чедвик открыл нейтрон – нейтральную частицу, входящую в состав атомного ядра, существование которой предположил Резерфорд еще в 1923 году.
В своих последующих работах Фредерик и Ирен исследовали свойства нейтрона и позитрона. Благодаря открытию Чедвика можно было использовать для расщепления атомного ядра более эффективные снаряды, чем альфа-частицы.
В 1933 году на Первой Всесоюзной конференции по атомному ядру в Ленинграде Фредерик Жолио прочел доклад о своих исследованиях нейтронов.
На VII Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в октябре 1933 года Фредерик представил результаты исследований нейтронов, испускаемых фтором, алюминием и натрием под действием альфа-лучей полония. Закрывая отверстия конденсационной камеры тонкой алюминиевой фольгой, ученый обнаружил, что при воздействии лучей на алюминий образуются не только электроны, но и позитроны. Аналогичные результаты были и при опытах с бором и бериллием. Доклад молодого ученого был встречен с недоверием, и только Нильс Бор и Вольфганг Паули поддержали открытия и посоветовали продолжать работу в данном направлении.
По возвращении из Брюсселя в начале 1934 года супруги Жолио-Кюри начали новую серию экспериментов, которые привели ученых к величайшим открытиям. Они обнаружили, что эмиссия позитронов продолжалась даже после того, как был убран полониевый источник, и бомбардирование альфа-частицами было прекращено. При этом некоторые из подвергаемых анализу образцов алюминия и бора превратились в новые химические элементы. Так, алюминий превратился в несуществующий в природе радиоактивный фосфор (радиофосфор), а бор – в радиоактивный изотоп азота.
Таким образом, ученые открыли искусственную радиоактивность, поскольку образующиеся радиоактивные элементы были созданы искусственным путем.
Результаты своих исследований супруги Жолио-Кюри опубликовали в 1934 году. В своих трудах они высказали мнение, что и другие превращения, вызванные другими бомбардирующими частицами – нейтронами, дейтронами, протонами, – тоже должны приводить к образованию искусственных радиоэлементов. Предположения ученых в скором времени подтвердились, а их открытие принесло им всемирную славу.
В 1935 году Фредерику и Ирен Жолио-Кюри совместно была присуждена Нобелевская премия по химии «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов».
