E. Těšínská
Výzkumné centrum pro dějiny vědy, společné pracoviště
Ústavu pro soudobé dějiny AV ČR a UK, Legerova 61, 120 00 Praha 2, Česká republika
Objev neutronu
Neutrony, podobně jako Röntgenovy paprsky X, se
staly účinnými nástroji ke studiu struktury hmoty. Objev neutronu byl
oznámen r. 1932
J. Chadwickem. [1, 2] Byl spojen se studiem pronikavého záření
vznikajícího při ostřelování
jader Be (resp. B) α-částicemi Po, jehož existenci oznámili v r. 1930 W. Bothe a
H. Becker. J. Chadwick dospěl k závěru, že záření
„consists not of quanta as hitherto supposed, but of neutrons, particles
of mass 1, and charge 0. […] the
mass of the neutron is probably between 1,005 and 1,008. This suggests that the
neutron consists of a proton and an electron in close combination, the binding
energy being about 1 to 2x106 electron volts.“
[2, s. 708]
Možnou existenci elektricky neutrální
částice („atomu“) vzniklé těsnou vazbou elektronu a jádra vodíku (protonu), jakéhosi
„neutrálního dubletu“, postuloval již
v r. 1920 E. Rutherford. „ Such an atom would have very novel properties.
Its external field would be practically zero, except very close to the nucleus,
and in consequence it would be able to move freely through matter. Its presence
would probably be difficult to detect with the spectroscope, and it may be
impossible to contain it in a sealed vessel. On the other hand it should enter
readily into the structure of atoms. On the other hand, it should enter
readily the structure of atoms, and may either unite with the nucleus or be
disintegrated by its intense field, resulting possibly in the escape of a
charged H atom or an electron or both. “ [3, s. 396] V Cavendishově
laboratoři v Cambridgi byla následně podniknuta řada pokusů
předpovězenou „částici“ nalézt ve výbojových trubicích
plněných vodíkem (J.L. Glasson, 1921; J.K. Robert, 1922; J. Chadwick, 1923, 1928). Skončily
však neúspěchem.
Ohlas objevu neutronu
v české fyzice
Stručné heslo „neutron“ nalezneme již v osmém svazku (zahrnujícím písmeno „n“)
„Technického slovníku naučného Teyssler-Kotyška“, který vyšel právě
v r. 1932; autorem hesla byl fyzikální chemik J. Velíšek. Na stránkách Časopisu pro
pěstování matematiky a fyziky (ČPMF) referoval o objevu neutronu r. 1933
V. Santholzer, vědecký komisař Státního radiologického ústavu
(SRÚ).[4] Upozornil mj. na teoretické
nesnáze spojené s představou neutronu jako těsného spojení
protonu a elektronu. Již samostatnou kapitolu
věnoval neutronům
fyzikální chemik O. Viktorin ve své populárně vědecké
knize „Přeměna prvků a umělá radioaktivita“ z r.
1941. [5] V jedné z podkapitol knihy
se zmiňuje o délce de Broglieho vlny spojené
s pohybujícími se neutrony,
vyčísluje ji pro tepelné
neutrony a konstatuje, že získaná vlnová délka (10-8 cm) může
být dokázána ohybem na krystalech. O. Viktoin pracoval v r. 1938
v Cavendishově laboratoři v Cambridgi, kde studoval
přeměnu Ni v dlouhodobý radioaktivní isotop Co ostřelováním
rychlými neutrony (58 nebo 2860 Ni(n,p)58 nebo
2760Co). [6] První monografií
v češtině věnovanou neutronům je zřejmě překlad knihy ruského autora N.A. Vlasova
vydaný v r. 1958. [7]
neutron - hrozba či nová šance pro jáchymovské radium?
Objev neutronu a umělé radioaktivita vzbudily určité obavy o osud čs. státní výroby radiových zářičů. „Za
účelem poznání pracovních metod v oboru umělé radioaktivity a se
zvláštním zřetelem ke dvěma otázkám, které mají zájem pro VII. odbor
ministerstva veřejných prací 1.) jak dalece může mít objev nového záření
neutronického význam pro zvýšený odbyt našeho radia, 2.) zdali může
umělá radioaktivita nahraditi přirozené radium a eventuelně
ohroziti odbyt radia jáchymovského“ se koncem r. 1935 vypravil
k návštěvě pařížských vědeckých ústavů přednosta SRÚ F. Běhounek. Závěr jeho cestovní zprávy vyzníval pro
jáchymovské radium celkem optimisticky: „Na praktické využití nových
objevů k obchodní výrobě radioaktivních prvků
z obyčejných prvků, za účelem náhrady radia, panuje v radiologickém
ústavu pařížském zcela negativní názor[…]“. [8] Historický
vývoj však skepsi vůči
umělým radionuklidům nepotvrdil.
První pokusy s neutronovým
zářením v Československu
První pokusy s neutronovým zářením u nás byly konány již před druhou
světovou válkou. Ve SRÚ se přípravou
Ra-Be a Po-Be neutronových zdrojů zabývala fyzikální chemička
J. Petrová. [9] K získání zkušeností jí posloužila krátká
návštěva v Kaiser-Wilhlem-Institut für Chemie v Berlíně,
v oddělení O. Hahna, v květnu 1936. Neutronové záření užívala k radiobiologickým pokusům (výzkum
účinků různých druhů záření na životní pochody
jednobuněčných řas). Studiem jaderných reakcí s neutrony
se před druhou světovou
válkou zabýval prof. R. Fürth se
spolupracovníky ve Fyzikálním ústavu na pražské německé
univerzitě. [10] (V r. 1938 R. Fürt a K. Sitte před nacisty
uprchli). K prvním československým pracím, v nichž figurují neutrony, lze zařadit i výzkumy
jaderných desintegrací způsobených kosmickým zářením pomocí
fotografických emulzí, které byly zahájeny
V. Petržílkou a spolupracovníky
ve Fyzikálním ústavu české KU v Praze těsně před
druhou světovou válkou; k vyhodnocení prvních fotografických desek
exponovaných ve Vysokých Tatrách a k pokračování výzkumů však
došlo až po osvobození. [11]
K programovému rozvoji čs. jaderné fyziky, jejích odvětví i aplikací, došlo až po druhé světové válce. Prvním čs. specializovaným pracovištěm v tomto oboru se stal Ústav pro atomovou fyziku při České akademii věd a umění včele s V. Petržílkou, v němž byl v r. 1951 instalován a spuštěn první čs. kaskádní generátor vysokého napětí (1 MV) s urychlovací trubicí. V r. 1953 bylo toto pracoviště pod názvem Ústav pro nukleární fyziku včleněno do ČSAV. V r. 1955 se stalo součástí nově zřízeného Ústavu jaderné fyziky. Tam byl v r. 1957 uveden do provozu experimentální reaktor VVR-S a v r. 1960 cyklotron U-120, poskytující mj. účinné zdroje neutronů.
Český „Neutron“ V.
Posejpala z r. 1928
V letech 1928-1932 uveřejnil profesor
experimentální fyziky české KU v Praze V. Posejpal několik
pojednání nazvaných jako
příspěvky ke studiu světového éteru, v nichž vyslovil osobitou představu „neutronu“
coby základního stavebního kamene
světového éteru. S touto hypotézou se pokusil teoreticky vyložit
některé dobově diskutované fyzikální jevy (původ kosmického
záření, záporný elektrický náboj země, stabilitu atomů a další). [12] K „zpozdilé“
představě éteru jej
přivedly jeho předchozí
studie o rezonanční absorpci v oboru rentgenových paprsků.
Svůj „neutron“ prezentoval (bez
hlubších teoretických úvah) jako
dokonalé - nehmotné, nestlačitelné
a navenek neutrální - spojení dvou
„praatomů hmoty“ - elektronu a protonu. Posejpalovy představy
pronikly i na mezinárodní publikační platformu; anotaci jeho čtvrtého a pátého
příspěvku k problému světového éteru předloženého
České akademii věd a umění přineslo v r. 1932 květnové číslo časopisu Nature, v němž bylo
3 měsíce před tím publikováno sdělení o objevu neutronu
J. Chadwicka. Domácí i zahraniční reakce na Posejpalovy
vývody byly vesměs ostře
kritické. Z domácích fyziků je podrobily podrobnému kritickému rozboru teoretičtí fyzici V. Trkal a
F. Záviška. [13, 14]
Prameny a literatura:
[1] J. Chadwick. Nature, 129 (February 27, 1932), No 3252, 312.
[2] J. Chadwick. Proc. of the Royal Soc., A136 (1932), 692-708.
[3] E. RutherforD. Proc. Royal Soc., A 97 (1920), 374-400.
[4] V.
SANTHOLZER. ČPMF, 62
(1933), 89-91.
[5] O. Viktorin: Přeměna
prvků a umělá radioaktivita. Praha 1941, Nakl. Elektrotechnický svaz
českomoravský.
[6] O. Viktorin. Proc. of the Cambridge Philosoph. Soc., 34 (1938), 612; Chem. listy, 33 (1939), 190-192.
[7] N.A. Vlasov: neutrony. Praha 1958, Naklad. ČSAV.
[8] Archiv ČVUT. Fond F. Běhounek. Inv. č. 20, sign. I/2/12 (Zpráva F. Běhounka pro VII. odbor ministerstva veřejných prací datovaná 14.1.1936).
[9] J. PETROVÁ. Zprávy veřejné služby technické, 19 (1937), 485-486.
[10] E.. Bertl, R. Fürth, F. Obořil & K. Sitte. Nature, 139 (April 24, 1937), 716; Nature, 139 (June 5, 1937), 964-965.
[11] J. Pernegr. Rozpravy II. třídy České akademie, 61 (1951), č. 30, 22 s.
[12] V. POSEJPAL. Rozpravy II.
třídy České akademie, 37
(1928), č. 7, 7 s.; 37 (1928),
č. 39, 8 s.; 40 (1930), č. 35,
6s.; 41 (1932), č. 19, 12
s.
[13] V. Trkal. Rozpravy II. tř. ČA, 42 (1932), č. 15, 26 s.; 42 (1932), č. 17, 32 s.; ČPMF, 61 (1932), 333-359.
[14] F. Záviška. ČPMF, 61 (1932), 326-332, 360-361.