Даниил Данин - Резерфорд

• Название: Резерфорд
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1966

Книга Д.Данина посвящена величайшему физику-экспериментатору двадцатого столетия Эрнесту Резерфорду (1871–1937).

---

Копенгаген,

24 ноября 1918

…Мне не нужно говорить вам, как часто в эти дни мы переносились мысленно к нашим друзьям в Англии… Здесь все уверены, что больше никогда не будет в Европе войны таких масштабов; все народы столь многое извлекли из этого ужасающего урока… Все свободомыслящие люди в мире, кажется, должны были понять гнилость принципов, на которых строилась до сих пор международная политика… Наше время определенно может рассматриваться как начало новой эры в истории.

Как страстно желал бы я быть сейчас в Англии, чтобы иметь возможность потолковать с вами обо всем на свете. Я помню, как если бы это было вчера, все те случаи, когда я сиживал в вашем кабинете и вы развивали передо мной ваши взгляды на различные фазы взлетов и падений, сквозь которые шла война, и как своей непоколебимой верой в ее счастливый конец вы всегда умели утешить меня, как бы ни падал я духом по временам… Очень скоро я напишу и расскажу вам о своей работе. Я чувствую, какое счастье вы должны испытывать оттого, что сможете теперь снова безотлучно трудиться в лаборатории, как в былые дни… У меня отняло больше времени, чем я ожидал, завершение второй части моей работы… Теперь через несколько дней она будет готова для печати, но я боюсь, что, к вашему неудовольствию, она стала слишком длинной (в два раза длиннее, чем часть I); единственное мое оправданье, что я действительно старался многое в нее вложить…

…Я горю желанием услышать побольше о том, как продвигаются вперед важные исследования, о которых вы рассказали мне.

«Старые глаза» продолжали подсчитывать слабые сцинцилляции.

Важные исследования продвигались вперед.

Но какое странное это было продвижение! Всего более походило оно на вращение белки в колесе. За все четверть века научных исканий Резерфорда — за два года Крайстчерча, за три года Кембриджа, за девять лет Монреаля и, наконец, за одиннадцать с лишним лет Манчестера — не попадал он еще ни разу в такую безысходно-рабскую зависимость от уровня техники лабораторного экспериментирования.

Задача слишком обогнала время, чтобы можно было с такой же убедительностью решать ее количественно, как и качественно. (Оттого-то и стала она в конце концов торжеством его чистой интуиции.)

Не давалось в руки определение заряда и массы предполагаемых осколков азотных ядер. Никак не давалось. Ни по отклонению частиц в магнитном поле, вкупе с длиной их пробега, ни иным каким-нибудь способом определить эти величины не удавалось. Ничтожно мал был поток длиннопробежных осколков.

А мал он был из неэффективности альфа-бомбардировки газов.

А неэффективной она была из-за слабости естественных источников радиации.

А иных источников не было, так как физики еще не научились искусственно ускорять атомные частицы, превращая их в микроснаряды нужной энергии.

А физики этому еще не научились, ибо…

Надо ли дальше вязать этот А-чулок? Может быть, стоит лишь напомнить, что физики тогда вообще не знали еще никаких элементарных атомных частиц, кроме электрона. Они вовсе еще не уверились, что Н-частица — водородное ядро — служит обязательной деталькой в устройстве каждого атома. И Резерфорд еще не придумал для этой детальки знаменитейшее слово «протон». Пожалуй, одного этого довольно, чтобы сам собой обрисовался уровень тогдашних возможностей в атомных лабораториях.

Из-за малости этих возможностей много недель и еще больше нервов отняла у Резерфорда история со сдвоенными сцинцилляциями. Она его помучила на финише исследования так же, как на старте — история с опровержением Н-радиоактивности.

Одновременные вспышки появлялись упрямо — с досадной навязчивостью. Так это выглядело. Вернее, стало выглядеть с той минуты, как Резерфорд обратил на них встревоженное внимание и недоверчиво подумал, уж не разламываются ли пополам альфа-частицы или водородные ядра. Наверняка он спрашивал Вильяма Кэя, а не приходилось ли ему и Марсдену наблюдать двойные сцинцилляции в давних, предвоенных опытах с альфа-рассеянием на водороде. И конечно, Кэй отвечал утвердительно, добавляя нечто в том смысле, что мало ли какие бывали совпадения.

Разумеется, спокойная мысль о случайных совпадениях совершенно независимых вспышек была первым объяснением дублей, какое пришло в голову и Резерфорду. Но он сделал маленький расчет и увидел, что по теории вероятностей можно было ожидать появления примерно трех дублей на 60 сцинцилляций, а наблюдалось их много больше — иногда до десяти. Однако, что 60 отсчетов, или 120, или 240 в такого рода опытах! Нужна была громадная статистика, чтобы обоснованно подтвердить и отбросить мысль о случайных совпадениях. Он помнил, как Гейгер и Марсден статистически обосновали его ядерно-планетарную модель: они зарегистрировали миллион сцинцилляций… Но подсчитывать совпадающие вспышки было еще несравненно труднее, чем одиночные. По крайней мере — «для старых глаз».

Да и что означала одновременность вспышек в этих проклятых дублях? Все делалось визуально. А предел временной чувствительности нормального глаза не превышает 0,1 секунды. Когда интервал между двумя сцинцилляциями бывал меньше, они и казались одновременными. Это соображение входило в вероятностные расчеты Резерфорда, но экспериментально уменьшить столь грубую неточность в самом определении дублей он не мог. А по атомным масштабам эта неточность была размером с вечность.

…Можно по сходству назвать «атомным годом» время полного оборота электрона вокруг ядра. Тогда для водородного атома с диаметром порядка 10-8 сантиметра и при скорости электрона, близкой к скорости света — 3·1010 сантиметров в секунду, длительность атомного года будет иметь порядок 10–18 секунды. За одну десятую секунды проходит 1017 атомных лет. А вся геологическая история нашей планеты — меньше 1010 земных годов. Стало быть, одна десятая секунды — промежуток, равный по атомным масштабам 10 миллионам геологических историй Земли. Это ли не модель вечности! Иначе говоря, между двумя сцинцилляциями в дубле могло быть в миллиарды раз меньше общего — меньше одновременности и какой бы то ни было взаимной связи, — чем между простудой Адама и насморком у любого из пап римских… (Простор для суесловия тут необозримый.)

Но ведь одновременность могла оказаться и реальной! Он сам накликал это подозрение. И умозрительно отвергнуть его без экспериментальной разведки он уже не мог, как не мог годом раньше просто так отшвырнуть проблему Н-радиоактивности. Утешало одно утешение, старое, как сама наука: отрицательный результат в познании тоже результат, и крайне важный.

Когда-то, в первые годы Манчестера, он ведь уже занимался распределением сцинцилляций во времени. Ему и Гейгеру тогда помогал лабораторный математик Бэйтмен. И уже тогда они столкнулись с дублями. «Я и вправду стар — все уже было однажды», — не мог не подумать он. Ему вспомнилось, как по его заданию Гейгер и Марсден изучали те двойные вспышки на специальной установке с двумя экранами и двумя микроскопами. Дубли тогда легко объяснились: в источнике радиации одновременно испускали альфа-частицы два короткоживущих излучателя — эманация тория и торий-А. Вспомнилось, как позднее — в 1911 и 1913 годах — Марсден снова занимался по его поручению этой темой и выяснил вместе с Баррэтом, что интервалы между соседними сцинцилляциями подчиняются простому вероятностному закону и все совпадения, конечно, случайны. Но теперь речь шла не об альфачастицах, независимо вылетающих из источника, а о возможных близнецах — осколках распадающихся ядер. Совсем другое дело.

И он подумал, отчего это Марсден летом 14-го года не счел нужным даже уведомить его о появлении сдвоенных Н-сцинцилляций при альфа-бомбардировке водорода? Может быть, оттого, что Марсдену чужда была самая мысль об искусственном превращении элементов? Возможно. А может быть, он просто не увидел никакой разницы между распределением альфадублей и дублей от длиннопробежных частиц? И это возможно.

Ах, поговорить бы с ним об этом…

Сюда бы его сейчас — с его опытом и еще молодыми глазами! Ничего другого Резерфорд не жаждал сильнее в те дни. Даше Бору не обрадовался бы он больше.

А шли уже первые дни нового, 1919 года, и уцелевшие начали понемногу возвращаться с войны. Но путь лейтенанта Эрнста Марсдена домой вел из Франции прямо в Новую Зеландию. Профессору Веллингтонского колледжа решительно нечего было делать в Манчестере. Однако неужто вдруг потерялась серебряная ложка Резерфорда?!. Как по заказу, наступил январский день, когда в дверях Резерфордова кабинета появился невысокий молодой человек в форме офицера колониальных войск. Он остановился на пороге с перехваченным горлом и не мог проговорить ни слова. Мгновенье пораженно молчал и хозяин кабинета. А затем прокатился гром: