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).

---

Пока эманация тория еще не успевала достигнуть цилиндра, стрелка электрометра, соединенного с электродами, не двигалась: не было ионов — не возникал ток. С появлением эманации стрелка начинала отклоняться: ионизирующее излучение исправно делало свое дело. Когда ток переставал расти, отключался газометр. Эманация переставала поступать в сосуд. То, что успело скопиться в коллекторе, предоставлялось своей судьбе. И электрический ток начинал постепенно слабеть. Значит, постепенно иссякал источник радиации…

Резерфорд тотчас заметил, что его новое радиоактивное вещество утрачивает свою активность по строгому закону. Это был так хорошо известный ему закон экспоненты: равномерно бежали стрелки часов, а интенсивность излучения эманации убывала в геометрической прогрессии. Точно так же падала интенсивность лучей урана и тория, когда на их пути равномерно нарастала — листок за листком — толща экрана из алюминия.

Но на пути лучей эманации никакой преграды не нарастало: давление воздуха в сосуде оставалось неизменным (дырочки в днище цилиндра!). Так что же брало на себя роль поглощающего экрана?.. Время! Это оно «утолщалось»: как листок за листком, накладывались друг на друга минуты. И с каждой минутой интенсивность излучения падала вдвое. Через минуту сохранялась лишь половина ее первоначальной величины. Еще через минуту — половина этой оставшейся половины, то есть четверть. Через три минуты — одна восьмая… Через десять — от радиации не оставалось почти ничего. Во всяком случае, электрометр уже не мог зарегистрировать такой малости: убывающий по правилу геометрической прогрессии ток уменьшался за 10 минут в 210 раза, а 210 — это 1024.

Стало быть, с течением времени что-то творилось с самими радиоактивными частицами эманации! Какой-то внутренний процесс неумолимо приводил к исчезновению ее излучения.

Резерфорд почувствовал, что не напрасно возлагал большие надежды на разоблачение капризов тория. Был сделан несомненный шаг вперед к той цели, что померещилась ему еще два — года назад — за столиком летнего кафе возле Кристалл-паласа. Это чувство, похожее вместе и на жажду и на ее утоление, усилилось скачком, когда он увидел еще одно неожиданное явление.

В его экспериментальной установке обнаружилась неисправность. Утечка тока! А была эта установка так примитивна, что в ней решительно нечему было портиться. Все выглядело так, словно кто-то еще, кроме эманации, нарабатывал ионы в коллекторе. Впрочем, так это выглядело не для каждого наблюдателя. Обычная лабораторная каверза — утечка тока. «Да в конце-то концов она не очень мешает вам изучать эманацию!» — сказали бы Резерфорду девяносто девять из ста коллег. Воображение не бездонная прорва. У большинства оно было бы до предела наполнено новизной уже открывшегося. И надолго ни для чего иного, кроме эманации, не оставалось бы места в их взбудораженном исследовательском сердце.

Научное воображение Резерфорда обладало редкой вместимостью. Правда, не настолько большой, чтобы вмещать произвольные фантазии. От мира вздорных умозрений оно было отграничено надежной оболочкой (но она у него не давала трещин, как у Вильяма Крукса). Эластичная, эта оболочка, образно говоря, без труда расширялась и никогда не противилась напору новых фактов. Скорее становилась она парусом, и его воображение легко уходило в неизвестные дали.

Так, от прозаической утечки тока воображение сразу повело его к мысли о новом излучателе, появлявшемся в коллекторе. Да, кто-то еще, кроме эманации, нарабатывал ионы в его установке. Он тотчас пустился в поиски нового излучателя. И скоро увидел: всюду, где побывала эманация, стенки прибора становятся радиоактивными!

«Возбужденная радиоактивность!» — вот были первые, неосторожно вырвавшиеся у него слова. Новое явление — новое название. Четвертое, придуманное им. Но в отличие от полутаинственной эманации новому термину как раз недоставало уклончивости. Он был слишком определенным — слишком предметным. Создавалось впечатление, будто уже раскрыта физическая суть происходящего: излучение эманации падает на вещество и возбуждает в нем ответное излучение. Внешне картина действительно была такова. Но только внешне. А суть могла быть совсем иной, и до нее еще нужно было добираться. Может быть, никакого возбуждения вовсе и не происходило? Может быть, стенки установки совершенно равнодушно подставляли свои бока какой-то новой радиоактивной субстанции, которая просто на них оседала?

Тогда же, не позднее первых чисел июля 1899 года, Резерфорд убедился, что второе предположение гораздо правдоподобней.

Он заметил: если стержень-электрод внутри коллектора эманации бывал соединен с отрицательным полюсом батареи, вся «возбужденная радиоактивность» собиралась на этом стержне. Отрицательно заряженный, он словно притягивал какие-то положительные частицы, излучавшие радиацию. Так едва ли стоило говорить о возбуждении…

Однако было уже поздно. Неосмотрительный термин сорвался с языка — поселился в записной лабораторной книжке, перекочевал в июльское послание к Дж. Дж. и зажил с тех пор самостоятельной жизнью. Только одно обстоятельство заставляло Резерфорда и в будущем предпочитать этот термин другим названиям открытого им явления. Однажды он заметил приятное совпадение: начальные буквы слов «возбужденная радиоактивность» — Excited Radioactivity — повторяли его инициалы: Ernest Rutherford!

В перечне удивлений, которые испытал Дж. Дж., получив в июле письмо из Монреаля, конечно, немало говорилось и о свойствах возбужденной радиоактивности. Из пространного ответа Томсона Резерфорд увидел, что «старика» всего более поразила способность новых неведомых носителей радиации прилипать к отрицательно заряженным поверхностям. Но именно это было на самом деле наименее существенно.

Пока длился обмен письмами с — Кембриджем, Резерфорд продолжал добираться до сути предмета. И чем дальше, тем больше он убеждался, что после эманации наткнулся на еще одно радиоактивное вещество. Он помещал в коллектор кусочки меди, свинца, платины, алюминия, цинка, бронзы, наконец, картона и бумаги. Любой из образцов этого пестрого набора делался радиоактивным от общения с эманацией. И каждый начинал испускать лучи одной и той же проникающей силы. Все резкое различие в природе свинца и картона, бумаги и платины никак не сказывалось на характере излучения. И это значило, что не они испускают радиацию. Подобно стенкам коллектора, их поверхности лишь служат приютом для какого-то излучателя, порождаемого эманацией тория.

Резерфорду захотелось увидеть его воочию и ощутить его вещественность. Излучающие предметы легли под микроскоп. Дважды — до и после общения с эманацией — они ложились на чашки аналитических весов. Однако оба чувствительных прибора не дали никаких показаний. Излучатель был незрим и невесом. Но тем не менее он был! И убедительно доказывал свое существование: его лучи оказались более проникающими, чем радиация урана и тория.

И с ним легче было иметь дело, чем с недолговечной эманацией. Хотя новое вещество тоже теряло свою активность со временем, оно жило все-таки несравненно дольше. Интенсивность его излучения тоже падала по закону экспоненты, но в 660 раз медленнее, чем в случае эманации. Нужна была не одна минута, а 660 минут, чтобы активность нового вещества упала вдвое. И еще 660 минут, чтобы от нее осталась четверть… Только через несколько суток излучение становилось неощутимо малым.

Раз так, можно заняться не спеша медленными химическими процедурами, решил Резерфорд. Он уже не надеялся увидеть новый излучатель и подержать его в руках, как держал он окись урана или тория: нового вещества заведомо было очень мало, если молчали весы и микроскоп. Но не могло же оно навсегда прилипать к предмету, на котором осело?! Горячая вода его не смывала и прокаливание не удаляло. Однако чудес не бывает. И однажды, видимо уже глубокой осенью, Резерфорду удалось добиться желанного: разбавленная кислота перевела всю возбужденную радиоактивность с платиновой проволочки в раствор!.. Тогда он поставил стеклянный сосудик с этим раствором на песчаную баню и выпарил растворитель до конца. Сухой остаток на стекле был сильно радиоактивным.

Выделять из этого остатка ничтожные количества неизвестного излучателя он не стал. Это была бы чудовищно кропотливая и унылая химическая работа без надежды на успех. Однако не устрашились же такой работы Мария и Пьер Кюри! В те самые дни продолжалась их упрямая погоня за миллиграммами радия, уже достоверно открытого, но еще не выделенного в заметном количестве. Впоследствии, когда погоня кончилась и в их лабораторном дневнике появилась матерински нежная запись Марии — «чистый радий в своей ампулке», они, оглянувшись назад, могли подсчитать: ушли почти четыре года жизни! Все силы ума были отданы одной этой цели, руки провели десять тысяч дробных кристаллизации… Был ли способен на такой подвижнический груд Эрнст Резерфорд?