| |||
| ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ Научные открытия в области ядерной физики и физики элементарных частиц. Научное открытие "Явление захвата отрицательно заряженных пионов ядрами химически связанного водорода". Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление захвата отрицательно заряженных пи-мезонов ядрами химически связанного водорода с .предварительным образованием возбужденных мезомолекулярных комплексов, определяющих интенсивность ядерного захвата мезонов". Авторы: Ю. Д. Прокошкин, С. С. Герштейн и Л. И. Пономарев, А. Ф. Дунайцев, В. И. Петрухин, В. И. Рыкалин. Номер и дата приоритета: № 164 от 4 апреля 1962 г. Описание открытия. В последнее десятилетие на основе открытых советскими учеными явлений захвата отрицательно заряженных пионов ядрами химически связанного водорода, существования мюония в конденсированных средах, двух-частотной прецессии спина положительного мю-мезона в атоме мюония в магнитном поле и других достижений науки родилось новое научное направление - мезонная химия. Оно возникло в результате ряда теоретических работ и экспериментальных исследований, выполненных на мезонных пучках от ускорителя протонов в лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований, а также в других научных центрах Советского Союза. Мезонная химия основана на использовании нестабильных элементарных частиц, в основном пи- и мю-мезонов. Мезоны фокусируются, формируются в пучки и направляются на исследуемые объекты. Полученные быстрые мезоны после замедления и остановки в веществе вступают в электромагнитные взаимодействия с молекулами или атомами вещества и образуют нестабильные радиоактивные атомы, во многих отношениях похожие на обычные. Эти атомы могут быть использованы для изучения поведения обычных атомов в среде. Сотрудники Объединенного института ядерных исследований в Дубне член-корреспондент АН СССР Ю. Д. Прокошкин, доктора физико-математических наук С. С. Герштейн и Л. И. Пономарев и кандидаты физико-математических наук А. Ф. Дунайцев, В. И. Петрухин, В. И. Рыкалин открыли неизвестное ранее явление захвата отрицательно заряженных пионов ядрами химически связанного водорода, при котором на стадии, предшествующей ядерному захвату, происходит образование возбужденных мезомолекулярных комплексов с размерами порядка атомных. В чем суть открытия и необычность явления, составляющего его основу? На этот вопрос отвечает Л. И. Пономарев: "Известно, что отрицательно заряженные пи-мезоны, останавливаясь в веществе, очень активно взаимодействуют с ядрами его атомов. Если в состав вещества входят" атомы водорода, то происходит весьма характерная реакция, которую легко выделить среди прочих. Однако, как нами было установлено, интенсивность этой реакции в десятки и сотни раз уменьшается, если атом водорода входит в химическое соединение с атомами других элементов, образуя, например, воду или полиэтилен. Экспериментально было доказано, что вероятность реакции перезарядки пи-мезонов на протонах резко зависит oт типа химической связи атомов водорода в исследуемом веществе. Так, реакция перезарядки в гидразине в 30 раз менее интенсивна по сравнению с той же реакцией в эквивалентной механической смеси водорода и азота. Зависимость ядерного захвата от химической связи оказалась совершенно неожиданной. Необычно то, что химические силы между атомами, так резко меняющие реакцию, в миллион раз слабее ядерных и по существовавшей теории не должны сдерживать их. Но представим себе широкую дорогу и поток машин. Если встретился узкий участок, то именно он определит скорость транспорта. Торможение ядерной реакции и можно сравнить с ролью узкого места на дороге". Акт захвата отрицательного пиона ядром водорода регистрируется по характерной для пи-мезонов реакции перезарядки на протонах. Было установлено, что в водородсодержащих веществах вероятность захвата пионов ядрами водорода по сравнению с чистым водородом характеризуется как третья степень заряда ядра атома, соединенного с водородом. Обнаруженный эффект не зависит от плотности и агрегатного состояния вещества, а также от примесей тяжелых элементов. При торможении и остановке отрицательно заряженные пионы водорода захватываются на высоковозбужденные мезомолекулярные уровни, которым отвечают мезонные орбиты, лежащие в области валентных электронов (т. е. орбиты, принадлежащие всей молекуле в целом, а не изолированным атомам). Размеры таких больших мезомолекул в сотни раз превышают размеры мезоатомов в основном состоянии, и только незначительная часть мезонов, захваченных на возбужденные мезомолекулярные уровни, образует при дальнейших переходах мезоатомы водорода и вступает в реакцию перезарядки. На основе модели больших мезомолекул авторами открытия были предсказаны и экспериментально подтверждены особенности захвата пионов протонами в разных классах химических соединений - водородсодержащих веществах, смесях веществ, ионных соединениях, кислотах и т. д. Обнаруженное явление подтверждено в нашей стране и за рубежом. Открытие дает новый метод исследований электронной структуры молекул, строения соединений, содержащих водород, скоростей химических реакций. Как уже отмечалось, оно положило начало новому научному направлению - мезонной химии. Использование открытого явления становится особенно перспективным в связи с созданием ускорителей с большими токами. На работах авторов открытия основываются обширные программы мезохимических исследований. Главная КОСМОС ЗЕМЛЯ ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА МАТЕМАТИКА |