Badanie ciał radioaktywnych - Maria Skłodowska-Curie

Strata radioaktywności przez ogrzewanie bardziej dotyczy promieni przenikliwych niż pochłanianych; w ostatnim z podanych wyżej przykładów zniszczone zostały prawie wszystkie (99%) promienie zdolne do przechodzenia przez warstwę 3 cm powietrza i blaszkę glinową o grubości 0,1 mm. Można powiedzieć, że promienie przenikliwe przestają istnieć w stopniu widocznym po silnym i długotrwałym prażeniu.

Sól radonośna, która straciła część swej aktywności przez ogrzanie, regeneruje tę część w temperaturze zwykłej, zbliżając się wciąż do pewnej wartości granicznej. Przy tym zauważyłam fakt niezwykle charakterystyczny; oto wartość graniczna, przynajmniej dla chlorków, po ogrzaniu jest wyższa niż przed ogrzewaniem. Tak na przykład: próbkę chlorku baru radonośnego o stałej promieniotwórczości 470 ogrzewano do czerwoności w ciągu kilku godzin. W dwa miesiące po ogrzaniu próbka dosięgła promieniotwórczości równej 690.

Ogrzewanie soli radonośnych wpływa również silnie na ich zdolność wzbudzania promieniotwórczości, podczas ogrzewania wydziela się więcej emanacji niż w warunkach zwykłych, ale po ogrzewaniu sól posiada mniejszą zdolność do wzbudzania promieniotwórczości. Gdy radioaktywność soli po ogrzaniu wraca powoli do normy pierwotnej i może ją nawet przekroczyć, to własność wzbudzania aktywności odzyskuje się jedynie częściowo, a nawet po wyprażeniu długotrwałym do czerwoności zanika całkowicie i nie może być przez pozostawienie w spokoju na czas dłuższy z powrotem odzyskana. Jedynie tylko rozpuszczenie soli w wodzie i wysuszenie w 120° przywraca jej dawną własność wzbudzania promieniotwórczości. Zdaje się, że podczas ogrzewania zachodzi w soli jakaś zmiana fizyczna, która utrudnia wydobywanie się emanacji na zewnątrz, tym się również tłumaczy wyższa promieniotwórczość graniczna soli po ogrzaniu.

Charakter i przyczyna zjawiska promieniotwórczości. W badaniach początkowych nad ciałami promieniotwórczymi, kiedy własności tych ciał zaledwie były poznawane, samodzielna ich promieniotwórczość stanowiła zagadkę, budzącą u fizyków żywe zainteresowanie. Dziś jesteśmy już bardzo posunięci w poznawaniu ciał radioaktywnych i zdołaliśmy wydzielić ciało nowe o niezwykle silnej zdolności promieniotwórczej — pierwiastek rad. Niezwykle silne jego własności aktywne pozwoliły lepiej zbadać charakter tych promieni i upodobnić rozmaite ich grupy z grupami, wytwarzanymi w rurce Crookesa, a więc z promieniami katodalnymi, röntgenowskimi i kanałowymi. Są to również te same promienie, jakie rozpoznajemy w promieniowaniu wtórnym, wywołanym przez promienie Röntgena⁸⁴ i jakie są wysyłane przez ciała z radioaktywnością wzbudzoną.

Lecz choć charakter tych promieni jest obecnie dobrze już poznany, przyczyna jednak podobnej promieniotwórczości samodzielnej ma jeszcze postać zagadkową; zjawisko samo pozostaje czymś dotąd niewytłumaczonym i wzbudza podziw głęboki.

Substancje samodzielnie promieniotwórcze, a przede wszystkim rad, są źródłem energii. Ten wypływ energii objawia się w postaci promieni Becquerela, przez skutki chemiczne i świetlne oraz przez wydzielanie ciepła.

Na tych faktach pp. Curie i Debierne⁸⁵ zbudowali ogólną teorię radioaktywności, pozwalającą uporządkować objawy promieniotwórczości wzbudzonej i wolną od wszelkich hipotez. Przedstawia się ona w sposób następujący:

Każdy atom radu jest źródłem stałym i niezmiennym energii. Energia radioaktywna, nagromadzająca się w radzie, rozprasza się w sposób dwojaki: 1) przez promieniowanie (promienie naładowane i nienaładowane elektrycznością), 2) przez przewodnictwo czyli przez przenoszenie energii na coraz to dalsze ciała otaczające za pośrednictwem gazów lub cieczy (wydzielanie emanacji i zamiana jej na promieniotwórczość wzbudzoną).

Strata energii radioaktywnej, czy to przez promieniowanie, czy też przez przewodnictwo, wzrasta z ilością energii nagromadzonej w ciele radioaktywnym. Równowaga ustala się wtedy dopiero, kiedy obie powyżej wymienione straty energii wciąż będą kompensowane przez produkcję, mającą swe źródło w ciele radioaktywnym. Podobne zapatrywanie na zjawisko promieniotwórczości dużo ma wspólnego z poglądem na zjawiska cieplne. Jeżeli we wnętrzu jakiegoś ciała, z jakiegokolwiek bądź powodu zachodzi stałe i niezmienne wydzielanie się ciepła, to gromadzi się ono wewnątrz ciała i podnosi jego temperaturę dopóty, dopóki strata ciepła przez promieniowanie i przez przewodnictwo nie dorówna ilości ciepła dostarczanej przez nieustanną produkcję.

W ogólności, z wyjątkiem niektórych warunków specjalnych, radioaktywność nie udziela się poprzez ciało stałe do coraz to dalszych punktów. Gdy zamkniemy roztwór promieniotwórczy w rurce, jedynie strata przez promieniowanie będzie zachodziła i własność promieniotwórcza roztworu przez to wzrośnie. Jeżeli natomiast roztwór przeniesiemy na wolne powietrze, to strata aktywności przez przewodnictwo stanie się znaczną i zdolność promieniowania po dojściu do swej wartości granicznej będzie już wtedy bardzo mała.