Номер 1, страница 232 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Подготовьте сообщение по темам (на выбор):

1. «Развитие атомной энергетики».

2. «Последствия аварий на АЭС».

3. «Ученые-физики, внесшие вклад в исследование деления ядер».

3. «Ученые-физики, внесшие вклад в исследование деления ядер»

Открытие деления атомных ядер — одно из величайших и наиболее драматичных научных достижений XX века. Это не было заслугой одного человека, а стало результатом многолетней работы целой плеяды ученых из разных стран, чьи открытия, гипотезы и эксперименты постепенно, шаг за шагом, приближали разгадку тайны атома.

Все началось с открытия радиоактивности Анри Беккерелем в 1896 году и последующих работ Марии и Пьера Кюри. Фундаментальный вклад внес Эрнест Резерфорд, который в 1911 году предложил планетарную модель атома, доказав существование массивного положительно заряженного ядра. Однако ключевым моментом, открывшим дорогу к делению, стало открытие нейтрона в 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком. Нейтрон, не имеющий электрического заряда, оказался идеальным «снарядом» для бомбардировки атомных ядер, поскольку он не отталкивался их положительным зарядом.

В середине 1930-х годов итальянский физик Энрико Ферми и его группа в Риме систематически облучали нейтронами все известные элементы. Когда они дошли до урана, самого тяжелого природного элемента, они зафиксировали появление новых радиоактивных веществ. Ферми предположил, что ему удалось получить трансурановые элементы — элементы с атомным номером больше 92. За эти исследования он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1938 году. По иронии судьбы, он не осознавал, что на самом деле наблюдал продукты деления ядра урана.

Настоящий прорыв произошел в конце 1938 года в Берлине. Немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман, продолжая опыты Ферми, с высочайшей точностью проводили химический анализ продуктов, образующихся при бомбардировке урана нейтронами. К своему огромному удивлению, они обнаружили среди продуктов барий — элемент, масса которого примерно вдвое меньше массы урана. Это противоречило всем представлениям ядерной физики того времени. Ган, будучи химиком, был уверен в своих результатах, но не мог их физически объяснить. Он написал о своем «ужасном открытии» своей бывшей коллеге и другу, физику Лизе Мейтнер.

Лиза Мейтнер, вынужденная из-за своего еврейского происхождения бежать из нацистской Германии, получила письмо Гана в Швеции. Во время рождественских каникул 1938 года, гуляя по заснеженному лесу со своим племянником, физиком Отто Фришем, она размышляла над результатами Гана. Используя капельную модель ядра, предложенную ранее Нильсом Бором, они пришли к выводу, что ядро урана, подобно жидкой капле, под действием нейтрона может потерять стабильность и разделиться на две части. Фриш по аналогии с делением живых клеток назвал этот процесс «делением» (fission). Мейтнер и Фриш также произвели расчет, показавший, что при таком делении должна выделяться колоссальная энергия в соответствии с формулой Эйнштейна $E=mc^2$, так как суммарная масса осколков деления оказывалась меньше массы исходного ядра урана и нейтрона.

Следующим crucial-ным шагом было выяснить, возможна ли цепная реакция. Если при делении одного ядра урана испускаются новые нейтроны, они могут вызвать деление других ядер, и процесс примет лавинообразный характер. В начале 1939 года группа Фредерика Жолио-Кюри в Париже, а также независимо от них Энрико Ферми и Лео Силард в США, экспериментально доказали, что при делении ядра урана-235 действительно испускается в среднем более двух нейтронов. Уравнение реакции можно записать в общем виде: $${}_{92}^{235}U + {}_0^1n \rightarrow {}_{56}^{141}Ba + {}_{36}^{92}Kr + 3_0^1n + E$$ где $E$ — выделяемая энергия, составляющая около 200 МэВ на одно ядро.

Практическое осуществление управляемой цепной реакции стало делом чести для Энрико Ферми. Под его руководством в Чикагском университете был построен первый в мире ядерный реактор, известный как «Чикагская поленница-1» (Chicago Pile-1). 2 декабря 1942 года в этом реакторе была успешно запущена первая в истории человечества самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Этот день считается началом атомной эры.

Нельзя не упомянуть и вклад советских ученых. Игорь Курчатов, возглавивший советский атомный проект, руководил созданием как ядерного оружия, так и первой в мире атомной электростанции в Обнинске, запущенной в 1954 году. Еще в 1940 году Георгий Флёров и Константин Петржак открыли явление спонтанного (самопроизвольного) деления ядер урана.

Таким образом, открытие деления ядра стало итогом работы многих выдающихся умов, включая химиков и физиков, теоретиков и экспериментаторов. Их совместные усилия, разделенные границами, но объединенные научным поиском, навсегда изменили мир, открыв доступ к невероятному источнику энергии, таящему как огромные блага, так и смертельные угрозы.

Ответ: В исследовании деления ядер приняли участие множество ученых. Ключевой вклад внесли: Джеймс Чедвик (открытие нейтрона), Энрико Ферми (первые опыты по бомбардировке урана), Отто Ган и Фриц Штрассман (экспериментальное обнаружение продуктов деления), Лиза Мейтнер и Отто Фриш (теоретическое объяснение процесса деления и расчет высвобождаемой энергии), Фредерик Жолио-Кюри (доказательство возможности цепной реакции). Кульминацией стало создание Энрико Ферми первого ядерного реактора и осуществление первой управляемой цепной реакции 2 декабря 1942 года. Важный вклад также внесли советские ученые, такие как Игорь Курчатов, Георгий Флёров и Константин Петржак.