Stručné dejiny rádioaktivity

Tento jav odolával objaveniu dlhú dobu. Úplnou náhodou ho v roku 1896 objavil pri svojich pokusoch Henri Becquerel. S rôznymi druhmi minerálov spozoroval, že jeden z nich (soli uránu) vysiela akýsi neviditeľný a neznámy druh žiarenia, zachytený na fotografických doskách bez toho, aby boli predtým vystavené prítomnosti svetla. Neskôr pribúdali objavy ďalších rádioaktívnych prvkov, napríklad polónium a rádium objavené zásluhou Marie Sklodowskej-Curie a jej manžela Pierra Curie. Záujem o pochopenie nového fyzikálneho javu nabral na intenzite a postupne sa zistilo, že žiarenie rádioaktívnych prvkov je sprevádzané aj ich chemickou premenou na iný prvok. 

Ako by mohla vyzerať zjednodušená definícia rádioaktivity? Ide o proces, kedy dochádza k samovoľnej premene v zložení atómových jadier alebo ich energetických stavov. Tieto procesy sú rýdzo štatistická záležitosť a nie je možné predpovedať, kedy sa konkrétny atóm alebo jeho energetický stav premení. Dá sa to ale vyjadriť pomocou časového úseku, za ktorý sa premení polovica z celkového množstva atómov prvku. Táto hodnota je pre konkrétny prvok konštantná a nazývame ju polčas premeny. K samotnej rádioaktívnej premene môže prirodzene dochádzať spontánnym štiepením nestabilných rádionuklidov alebo jadrovou reakciou. Rádionuklidy sú vlastne nestabilné atómy, ktoré majú prebytočnú energiu. 

Náhodnosť rozpadu sa opisuje pomocou polčasu rozpadu. Presnejší názov by bol čas polrozpadu – za túto dobu sa atóm rozpadne s pravdepodobnosťou 50%. Tento termín zaviedol Ernest Rutherford, ktorý v roku 1907 okrem toho ukázal, že alfa žiarenie je tvorené jadrami hélia a o pár rokov ako prvý dokázal, že atómy majú pevné jadrá (dovtedy sa verilo v pudingový model, kde kladný náboj vypĺňal celý atóm, ako takú puding. Elektróny v ňom boli ako také hrozienka.) V roku 1920 sa Arthur Eddington správne dovtípil, že hviezdy poháňa práve jadrová energia. 

Kľúčový objekt jadrovej fyziky, neutrón, objaveniu odolával – práve kvôli svojej neutrálnosti. V roku 1932 si James Chadwick uvedomil, že vysoko prenikavé žiarenie, ktoré niektoré zrážky produkujú, nie je (gama) svetlo, ale nový druh častice (ťažkej ako protón, ale elektricky neutrálnej). 

Týmto objavom bol základný model atómového jadra kompletný a vývoj sa ubral dvomi smermi. Alexandru Proca, Hideki Yukawa začali skúmať mezóny, tento smer výskumu viedol až ku kvantovej chromodynamike a štandardnému modelu časticovej fyziky (ktorý pred pár rokmi zavŕšil objav Higgsovho bozónu).

Čo sa týka praktického využitia jadrovej energie, v roku 1934 Enrico Fermi objavil, že pomalé neutróny (paradoxne) zrýchľujú jadrové reakcie; o 3 roky neskôr si Leó Szilárd uvedomil možnosť reakcie, ktorá poháňa samú seba – neutróny z rozpadu vyvolajú ďalšie rozpady; prvú reťazovú reakciu dosiahol (pravdepodobne) Fréderic Joliot-Curie. Podarilo sa mu to v roku 1939 – pozornosť sa začala presúvať na vojnové využitie, atómovú bombu.

Pochopením toho, ako funguje atómové jadro nám spolu s Einsteinovým E=mc^2 ukázalo, ako časť hmoty, ktorá sa okolo nás nachádza, premeniť na energiu bezkonkurenče efektívne. Jedna, asi 10-gramová tabletka, uránu umožní vytvoriť toľko energie, ako jedna tona uhlia. Po druhej svetovej vojne, za ktorou spravili jadrové výbuchy v Nagasaki a Hiroshime dve čierne bodky, začala epocha, v ktorej mali jadrové technológie obrovský vplyv. Nielen ekonomický a ekologický, ale aj geopolitický. Dalo by sa povedať, že s touto technológiou sme sa ešte dodnes úplne nevyrovnali.

[Pecko, Samuel]

PS: Na obrázku je prvý jadrový reaktor Chicago Pile-1, experiment pod taktovkou Fermiho a Szilárda. Prebiehal v tajnosti, šlo o prvý úspech projektu Manhattan, ktorý viedol až atómovej bombe. Palivo bolo maximálne nečisté a tak ho bolo treba tony, uhlík slúžil ako mediátor, tienenie žiadne, chladenie žiadne … a výkon pol wattu (toto nie je preklep). Šlo o dôkaz, že to ide (dovtedy lietali odhady o rády hore-dole). Výkon je šialene malý, rapídne však stúpne pri využití čistejšieho paliva.