Резерфорд
Шрифт:
А если не прекратится?!
Норман Фезер уверяет, что Резерфорд был поражен неожиданностью открывшейся ему картины. Но хочется думать обратное.
В общем-то психологические гадания об эмоциях исследователей к сути открытий решительно ничего не прибавляют. Наука бесстрастно приходует на своих необозримых складах проверенные истины. Она великолепно равнодушна к суетности наших переживаний. Даже к вечноболезненной проблеме приоритета, заставляющей страдать и отдельных людей и целые государства, она равнодушна. Но для истории исканий ученого — для его внутренней биографии — все это полно значения. Пустячность пустяков относительна: часто за ними маячит меняющийся образ человека.
Так вызывающе прост был замысел того классического эксперимента
…Ток не прекращался. Он стал слабее в два с лишним раза, когда на порошок урана лег один листок алюминиевой фольги. Два листка уменьшили его почти в шесть раз. Три — почти в одиннадцать. Четыре — в двадцать раз… Все шло по обычному закону поглощения любой радиации в веществе: толща металла росла в арифметической прогрессии, а радиация иссякала гораздо быстрее — в прогрессии геометрической. Все шло по кривой, которую математики называют экспонентой. Казалось, довольно прибавить еще листок или два — и уже ни один лучик из урановой радиации не пробьется через алюминиевый экран. В слое воздуха над экраном перестанут рождаться ионы — исчезнет ток. Однако ни пятый, ни шестой листок нового уменьшения радиации не вызывали; стрелка электрометра не возвращалась к нулю. Такой же слабенький ток, как и при четырех листках, продолжал струиться сквозь воздух между цинковыми пластинками. Ни двенадцать, ни двадцать листков алюминия не смогли изменить этой установившейся картины.
Что же это означало? Может быть, какой-то агент извне, слабосильный, но упрямый, вмешивался в ход эксперимента и независимо от лучей урана разламывал молекулы воздуха на ионы?
Надо ли говорить, что такой — уже многоопытный! — экспериментатор, как двадцатишестилетний Эрнст Резерфорд, заранее предпринял необходимые меры предосторожности, дабы опыт оказался чистым. Совсем как в нынешних атомных лабораториях, он окружил свою установку свинцовой защитой от посторонних излучений.
Нет, всему виной был сам уран — необычный характер его радиации. Возникло подозрение, что это смесь двух разных излучений. Одно порождает в воздухе очень много ионов (сильный ток!), но вещество легко его поглощает: достаточно четырех листков алюминия, чтобы практически свести его на нет. Другое излучение несравненно слабее ионизирует воздух (слабый ток!), но зато обладает большой проникающей способностью; даже двадцать листков алюминиевой фольги для него неощутимая преграда.
Подозрение подтвердилось. Только понадобился экран толщиною в сто листков алюминия, чтобы наполовину сломить упрямство второго ионизирующего агента — вдвое уменьшить создаваемый им ток. Короче: экспонента второго уранового излучения оказалась как бы в сто раз более пологой, чем экспонента первого.
Резерфорд повторял свой эксперимент с разными соединениями ураиа и ставил на пути радиации разные экраны.
Менялись показания квадрантного электрометра. Менялась кривизна экспонент. Но не менялась общая картина. В тех опытах радиоактивное излучение впервые обнаружило свою неоднородность. Резерфорд увидел урановую радугу — ему открылись в ней на первых порах два контрастных «цвета».
Так появились в атомной физике первые крестники Резерфорда: он назвал эти два типа излучения начальными буквами греческого алфавита — альфа-лучи и бета-лучи.
А гамма?
Нет, не он стал их первооткрывателем. По ряду чисто физических причин они не могли ему даться в руки той весной 1898 года. Они были открыты два года спустя Полем Виллардом, чье имя благодаря одному этому сохранилось в истории физики. Но достойно внимания вот что: возможное существование таких сверхпроникающих лучей было предугадано Резерфордом все в том же четвертом параграфе его первой работы по радиоактивности.
Непонятно,
…Может быть, существуют и другие типы радиации… очень большой проникающей силы.
Кончалась весна 1898 года. Его исследование было в самом разгаре, когда он, совсем как вырвавшийся далеко вперед лидер гонки на одиночках, вдруг услышал за спиною поскрипывание чужих уключин. Он оглянулся — его догоняли!.. Впрочем, это сравнение дважды неточно. Во-первых, когда год назад он впервые взвешивал на ладони чашку с урановой солью и готовился в путь, на старте не было никого. (Беккерель не в счет — он открыл саму трассу.) Во-вторых, те, кто пустился в дорогу позже, шли иным маршрутом. И все же психологически это верно: он услышал за спиной явственный скрип чужих уключин.
12 апреля 1898 года в Париже маститый академик Габриэль Липпман представил академии научное сообщение тридцатилетней исследовательницы Марии Склодовской-Кюри — «О лучах, испускаемых соединениями урана и тория».
И тория? Да, и тория! Обнаружился еще один источник беккерелевой радиации. Мария Кюри уведомляла Парижскую академию:
…Я пыталась выяснить, могут ли какие-нибудь вещества, кроме соединений урана, делать воздух проводником электричества…Ториевые соединения очень активны…Лучи тория обладают большей проникающей способностью, чем лучи урана.
Кажется, несколько раньше и независимо от Марии Кюри к тому же открытию пришел немецкий физик Шмидт из Эрлангена. Его работа была опубликована в майских «Анналах» Видемана и тотчас стала известна в Кембридже.
Резерфорд бросился к химикам.
Странное, почти мистическое чувство испытывал он, когда ему одалживали немножко азотнокислого тория и немножко сернокислого тория. Он смотрел на баночки с химикалиями и думал о молчании природы. Годами стояли на полке эти обыкновенные баночки, и никому не приходило в голову, что под тщательно притертыми пробками бушуют в безмолвии микробури. Никто о них не спрашивал у тория — и он молчал, как до Беккереля молчал уран. А стоило спросить — и ответ последовал без промедлений. Но у него, Резерфорда, есть уже в запасе и новые вопросы к торию. Ни в Париже, ни в Эрлангене их задавать наверняка еще не умеют. Совпадут ли ответы тория с ответами урана?
В его исследование непредвиденно вторгся новый материал. И в программе работы появился первоначально незапланированный параграф: «§ 7 — Ториева радиация».
Своим электрическим методом, как он его называл, Резерфорд сумел надежно установить, что радиация тория тоже двойственна. Ответы совпадали. Снова альфа- и бета-лучи. Только с иными экспонентами поглощения. И выязить ход этих экспонент оказалось гораздо труднее, чем для урановой радиации. Торий вел себя «очень капризно». (Резерфорд так и написал в отчетной статье.) Торий вел себя так, словно не был источником постоянного излучения. С сульфатом было легче работать, чем с нитратом. С раствором — легче, чем с твердой солью. Сила радиации менялась от случая к случаю почти в пять раз. И не было в этом никакой очевидной логики.
Однако необъяснимое — это ведь просто еще необъясненное! И на свете есть мало вещей, которые так намагничивали бы настоящего исследователя, как непредвиденные встречи со странными фактами. Резерфорд сразу понял, что он уже не отвяжется от тория, пока не распутает неожиданно подвернувшуюся головоломку. Но даже и он не мог бы предугадать, к каким громадным последствиям все это приведет.
Параграф седьмой стал для него зародышем будущего исследования. А тем временем надо было ускорить темп работы над ураном.