Охотники за частицами
Шрифт:
Значит, не электрон. Взять альфа-частицы, как это делал отец ядерной физики Резерфорд? Не очень удобно: альфа-частицы несут двойной электрический заряд, а значит, довольно сильно отталкиваются ядрами, у которых заряд имеет тот же знак. Да к тому же это составные частицы. Вылетит из ядра частица — и надо соображать, кому же она принадлежала: альфа-частице или ядру?
Остается протон — частица приятная во всех отношениях. Получить ее в чистом виде нетрудно: достаточно содрать электронную «шкуру» с атомов водорода. А этих атомов — хоть пруд пруди. Далее, частица эта — самая простая, оттого и названная протоном. Так что
Итак, протон. Остается лишь разогнать его до такой энергии, чтобы он смог пробить стену, которой отгородилось от внешнего мира ядерное семейство. Снаряд есть, нужна пушка. «Марсианское» сооружение в большом полутемном сарае — и есть первая такая пушка.
Ствол ее — та длинная труба, присосавшись к которой хлопочут насосы. Снаряд должен лететь в пустоте, чтобы зря не растрачивать свою энергию по дороге к цели. А растратить ее можно без труда в столкновениях с атомами воздуха. Поэтому и стучат насосы, выгоняя воздух с пути полета снаряда.
А порох для пушки добывается в тех самых колоннах с шарами. Движется вдоль колонны длинная шелковая лента, трется, набирает заряд, накапливает его в огромном шаре — совсем так, как набирает заряд любой из нас, прогуливаясь по ковру. Накапливается заряд, нарастает электрическое напряжение на шаре. Сто, двести, пятьсот тысяч, миллион вольт! И вдруг голубоватая искра проскакивает между шарами, словно маленькая молния, и легкий гром сотрясает здание.
Это сработал разрядник, которым измеряют напряжение на шаре. Теперь один шар отодвигается. И снова движется лента, и снова накапливается заряд, растет напряжение. Растет оно и у исследователей. Вся атмосфера в прямом и переносном смысле насыщена электричеством!
Теперь опыт. Тоненькая струйка газа из баллона со сжатым водородом попадает в камеру, где горит, не прерываясь, вольтова дуга. В ее пламени молекулы водорода разбиваются, сталкиваясь друг с другом в вихревой пляске, на отдельные атомы. А сами атомы, ударяясь друг о друга, срывают свои электронные одежды. И небольшое электрическое поле вытаскивает протоны из этого огненного вихря, как каштаны из огня, в длинную трубу.
Там протоны подхватываются мощным электрическим полем. В ничтожные доли секунды — не запечатлеть никаким киноаппаратом! — они проносятся сквозь трубу, пронзают тонкую заслонку на ее конце и врезаются в мишень, где покорно ждут своего часа изучаемые ядра.
Мгновение, и град неуловимых ударов сотрясает ядерные постройки. Во все стороны летят осколки. Тысячи их пропадают по дороге, застревают в самой мишени. Десятки вылетают наружу, где их подстерегают, как зайцев, выгнанных собаками, охотники. За осколками ядер следят внимательные глаза приборов. Ничто не должно быть упущено!
Постройка генератора Ван-де-Граафа заканчивается в 1932 году. В том же году английские физики Джон Конрофт и Эрнст Уолтон создают еще более мощную и менее громоздкую пушку для стрельбы протонами по ядрам.
Теперь, кажется, удастся сорвать замки с тайны великой прочности ядер. Теперь перед протонами с энергией в миллионы электрон-вольт
Природа словно предугадывает намерения физиков. Она открывает им волнующую тайну, и еще до того, как пущен в ход первый ускоритель протонов.
В кембриджской лаборатории Резерфорда работает Джеймс Чэдвик. Он ищет новую атомную частицу, но пока его преследуют неудачи. Новая частица не показывается. Какие же основания искать ее?
Только одно. Еще в 1923 году Резерфорд предположил, что может существовать электрически нейтральная частица с массой такой же, как у протона. Это было гениальным предвидением — иначе не назовешь! Потому что, высказывая свою мысль, Резерфорд не опирался ни на какие убедительные расчеты. Электрон еще прочно занимал свое место в ядре, и никому из физиков в те годы и в голову не приходило усомниться в этом.
Молодой ученик Резерфорда по заданию учителя ищет эту частицу. Ищет, ищет… а между тем она уже несколько лет, как показалась на глаза! Сколько раз было — и сколько раз еще будет так: ходишь вокруг тайны, не зная, как к ней подступиться, а она уже вся перед твоими глазами! Надо лишь сообразить, чт'o у тебя перед глазами. Но это самое трудное. В этом-то и весь фокус!
Открытие началось с Германии. Еще в конце двадцатых годов немецкие физики Генрих Боте и Ганс Беккер, облучая маломощными потоками альфа-частиц легкий химический элемент бериллий, обнаружили, что он испускает при бомбардировке какое-то странное излучение. Странность заключалась в том, что это излучение без труда проникало даже сквозь толстые свинцовые экраны.
Гамма-лучи, решили Боте и Беккер, но какие-то, что называется, очень жесткие. Гораздо жестче даже, чем гамма-лучи от радиоактивных препаратов. Новое излучение, таящее в себе загадку, так и получило название — «бериллиевое».
Затем настает очередь Франции. Молодые физики Фредерик и Ирен Жолио-Кюри в 1931 году повторяют опыты Боте и Беккера. Действительно, бериллиевое излучение проходит сквозь экраны в добрый десяток сантиметров свинца.
Молодежи свойственно ставить острые вопросы. Особенно этим молодым людям, которые являются прямыми наследниками таких прославленных искателей, как Пьер и Мари Кюри!
Острый вопрос в данном случае: как действует бериллиевое излучение на другие материалы, кроме свинца? Свинец — один из самых тяжелых материалов. Значит, надо подойти с другого конца — взять один из самых легких. Например, парафин: в нем только легкие атомы водорода и углерода. Или, например, целлофан. Долой свинцовые экраны — широкую дорогу излучению!
И оно щедро ответило на щедрость ученых. Из парафина и целлофана полетели… протоны! Такого еще не было! Гамма-лучи могли вышибать электроны из атомов, но протонов из ядер они пока что не вырывали.
Какое-то новое, необычное свойство гамма-лучей! Супруги Жолио-Кюри так и сообщили о результатах своих опытов 18 января 1932 года на заседании Парижской академии наук.
Вот когда настала очередь Чэдвика! Немедленно он бросился проверять их результаты. Все оказалось именно так, как сообщили французские исследователи. И тут все мысли, все неудачи, все безуспешные попытки за эти несколько лет — все собралось словно в фокусе. Случилось именно так, как сказал Эйнштейн. На вопрос о том, как он открыл теорию относительности, он ответил: «Я просто долго думал об этом!»