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).

---

«Это поставило меня в тупик, — рассказывал Ив. — Как-то ночью я не мог заснуть и, бодрствуя в своем обиталище, сделал электроскоп с помощью коробки из-под табака, янтарного мундштука от трубки и кусочка голландской металлической фольги. Зарядил его посредством сургуча и пошел спать. Листок этого домодельного электроскопа-уродца оставался открытым и тем не менее сохранял свой заряд три дня. Задача была решена… Резерфорд сказал мне: „Хороший мальчик!“» «Хотя, — заметил Ив, — я был на восемь-девять лет старше его».

Успех Ива объяснялся просто: он сделал свой прибор из внелабораторных материалов! А лабораторные были покрыты радиоактивностью. Пользоваться ими было все равно что заряжать фотоаппарат засвеченной пленкой.

«Тогда были приняты меры предосторожности, чтобы предупредить утечку эманации», — добавил Ив. Так работали всюду в те годы. Нелепо звучит фраза: «Резерфорд был радиоактивен». Но он вправду был радиоактивен. В макдональдовском Физикс-билдинге до сих пор живет его радиоактивная тень. В 1962 году макгилльцы демонстрировали эту тень профессору В. Гольданскому — советскому делегату Международного конгресса радиохимиков в Монреале. Возле грифельной доски, где в былые годы часто давал объяснения своим мальчикам Резерфорд, отчетливо потрескивают счетчики Гейгера. Резерфорд протягивал руку с мелком и писал на доске — там осталась активность. Он расхаживал у доски — на полу осталась активность. Сегодня можно экспериментально установить, как высоко доставала его рука и где он предпочитал останавливаться.

Летом 1903 года он получил в Европе любопытное письмо от физика Уитхэма. Тот писал популярную статью о радиоактивности и просил разрешения у Резерфорда упомянуть об одном его «шутливом предположении», которое звучало более чем зловеще. Оказывается, Резерфорд где-то сказал, что можно вообразить себе поиски своеобразного детонатора, способного возбудить в окружающей среде неудержимую волну атомной дезинтеграции. И тогда — «наш старый мир исчезнет, превратившись в дым». В другом варианте эта апокалипсическая шутка звучала еще более по-резерфордовски: «Некий дурак в лаборатории сможет взорвать ничего не подозревающую вселенную». Со временем эта крылатая фраза вошла в пессимистический фольклор нашего атомного века. Шутку ученого приняли за научное пророчество, игру ума — за умозаключение. Однако замечательно, что гораздо более реальная беда будущих возможных радиационных опасностей для человечества не была тогда темой ни серьезных, ни улыбчивых предсказаний. Со столь малыми дозами имели дело исследователи, что они предвидели лишь благодетельные медицинские последствия облучения.

Тем же летом в Европе, вслед за письмом Уитхэма, пришло на имя Резерфорда грустное письмо от другого коллеги — казначея и секретаря Мак-Гилльского университета Уолтера Вогана. Воган писал с целебных берегов Лэйк Плэйсида, озера возле Нью-Йорка, где он лечился от туберкулеза. «…Вы, должно быть, слышали, что я, старый боевой конь, уже в течение года прозябаю вне службы. Я узнал, что Содди предлагает лечить туберкулез ингаляциями радиоактивного газа. Не придется ли вам по душе поэкспериментировать надо мной? Я охотно стану мучеником науки, если вы сможете дать мне газ с запахом табака».

Нет, радиация еще никого всерьез не страшила. Ни тогда, ни позднее — вплоть до открытия цепной реакции деления урана. И воспаленные руки Пьера Кюри не были восприняты Резерфордом как сигнал о роковой опасности.

И если осенью 1903 года, покидая Европу, Резерфорд увозил свои 30 миллиграммов изенталевского бромида, положив их в металлический ящичек, то сделал он это, заботясь не о себе, а о радии. И всю дорогу через океан он постоянно помнил об этом ящичке, как помнит мальчик о главной своей заморской игрушке. То была самая желанная для него игрушка.

17

Обильный источник альфа-лучей — вот что вез он с собою в Канаду! Уже больше года длился его альфа-роман.

Больше года? Но разве не пять лет назад — еще в последние месяцы Кембриджа — познакомился он с альфа-излучением урана и тория? Да. Однако вопреки распространенному мнению эта любовь вовсе не возникла с первого взгляда. Почти четыре года его истинной лабораторной страстью оставалась эманация. В работах и письмах этого четырехлетия альфа-лучи упоминаются не чаще, чем бета-радиация. И без тени предпочтения. Скорее, наоборот: бета-радиация была для него сначала чем-то более реальным и более существенным. Эльстер и Гейтель в Германии, Мейер и Швейдлер в Австрии, Беккерель и Кюри во Франции довольно скоро установили, что бета-лучи — это томсоновские электроны. Еще раз подтверждалась роль электронов как структурной части сложно построенного атома. А возводить в такой же высокий ранг и альфалучи поначалу не было ни малейших оснований.

Поначалу думалось, что это всего лишь вторичное излучение, подобное рентгеновскому: оно рождается в радиоактивном веществе, когда пробиваются наружу и тормозятся в его толще быстрые электроны бета-лучей.

Почти четыре года Резерфорд довольствовался такой гипотезой. Правда, он не настаивал на ней. Не ставил опыты в ее обоснование и не доискивался ее опровержения. Умозрительная, она выглядела логичной. Он знал, что по крайней мере один странный факт делал ее уязвимой: полоний Марии Кюри испускал только альфа-лучи, и, следовательно, они могли появляться независимо от бета-частиц. Резерфорд не забывал указывать на этот факт при каждом удобном случае. Но радиоактивность демонстрировала уже столько странностей, что спешить с окончательными суждениями всегда было опасно. Он и не спешил. Однако только потому, что мысли его в те годы были поглощены иными проблемами. А для их решения не столь уж важно было, какова истинная природа альфа-составляющей радиоактивных лучей. Всего существенней была, как правило, суммарная интенсивность радиации.

Но, конечно, дс жен был прийти день, когда альфа-вопрос больше не мог оставаться открытым. Этот день пришел в начале 1902 года, именно тогда, когда впервые обрисовался круг идей теории атомного распада. Сразу возникла совсем другая гипотеза: а не есть ли и альфа-излучение поток каких-то структурных атомных частичек, конечно, отличных от электронов, но тоже покидающих атомы при их трансмутации?

Эта гипотеза не шла ни в какое сравнение с прежней, так она была содержательна. Только-только родившаяся и еще не оформившаяся до конца, теория превращения элементов уже работала, как должна работать всякая настоящая физическая теория: она подсказывала новые проблемы и предсказывала новые эффекты!

Тотчас перестало казаться странным поведение полония. А вскоре Резерфорд убедился, что полоний вообще не исключение: чистый уран и чистый торий тоже испускали лишь альфа-лучи и ие испускали бета-электронов. Он установил это к весне 1902 года с помощью молодого А. Грайера, чье имя уже упоминалось мельком, когда речь шла о возникновении в Мак-Гилле школы Резерфорда. Инженер-электрик Грайер, подобно своему коллеге Оуэнсу, без раздумий пленился предложением Резерфорда поработать вместе над сравнительным излучением альфа- и бета-радиаций.

Впрочем, на первый взгляд в той работе все еще не было равноправия между альфа- и бета-лучами. Грайеру пришлось придумывать установку для изучения ионизационного действия одних лишь бета-частиц: пущенный в дело магиит был достаточно мощен для заметного отклонения от прямолинейного пути только электронов. И само название для той работы Резерфорд выбрал одностороннее — «Отклоняемые лучи радиоактивных субстанций». Однако истинным героем всего исследования было альфа-излучение. Резерфорд прощался со старым заблуждением — с гипотезой о побочном происхождении альфа-лучей.

Но расставание со старой гипотезой еще не торжество новой. И хотя совместная работа с Грайером была завершена в апреле 1902 года, альфа-роман Резерфорда начался позднее, когда он уверился, что альфа-радиация — поток тяжелых частиц.

Это отняло еще полгода, ибо потребовало двух специальных исследований. Первое было закопчено в июле и снова носило обманчивое название — такое, точно вовсе не альфа-лучи его интересовали: «Возбужденная радиоактивность…» Но снова все сводилось к размышлениям о природе альфа-лучей. И на этот раз, совсем как в детской игре «холодно-горячо», он уже близко подошел к правде. Близко, но еще не вплотную. Безупречное логическое рассуждение привело его в последний момент к ошибке.

Он обнаружил: эманация, превращаясь в вещество возбужденной радиоактивности — в «Е. R.», — испускает только альфа-излучение. А налет «Е. R.» при этом легче всего образуется на отрицательно заряженной пластинке. Значит, это вещество заряжено положительно. Но атомы эманации нейтральны. Следовательно, альфа-лучи уносят из них заряды со знаком минус.