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).

---

В ту субботу закончилась предыстория и началась история последнего великого резерфордовского открытия. История оказалась хоть и сложнее, но короче во времени. Это потому, что вся она явилась демонстрацией нескудеющей силы физического чутья Резерфорда — уже так хорошо знакомой нам сверхъестественной интуиции новозеландца, всегда сокращавшей для него пути исканий.

(Условимся, что интуиция — это способность добывать истинный или лучший ответ без явного перебора логически мыслимых вариантов. А сверхъестественной назвал интуицию Резерфорда Дж. Пэйджет Томсон. Сам выдающийся исследователь и сын Дж. Дж., он знал, о чем говорил.)

Итак, что же надо было установить?

Приходилось возвращаться к тому, с чего начались недоумения Марсдена. Обнажая парадоксальность наблюдавшегося, можно сказать: надо было установить, откуда появляются водородные ядра, если на пути альфа-частиц атомов водорода вообще нет.

Но прежде следовало повторить наблюдения Марсдена — Лентсберри и самому воочию увидеть слабенькие сцинцилляции от неведомых длиннопробежных частиц, рождавшихся в воздухе. Следовало ощутить явление во плоти, то есть недоверчиво прищуриться собственным глазом. Пусть обутым в очки, но собственным. Важно было иметь дело с природой, а не со словами: ничто так не возбуждало мысль Резерфорда, как долгие бдения за лабораторным столом.

Ему повезло на помощника. Впрочем, как всегда, как всегда!..

Вильям Кэй заслуженно слыл Королем ассистентов (так писал о нем Норман Фезер), хотя был еще сравнительно молод. Но всего существенней, что этому королю была по душе роль верноподданного Папы. Он любил профессора и любил с ним работать. Он был из тех искусников, которым восторженное удивление окружающих легко внушает мысль, что они незаменимы.

Часто это вовсе не иллюзия.

Один из мемуаристов осторожно высказал предположение, что резерфордовские лекции по физике пользовались у манчестерских студентов успехом прежде всего благодаря блистательным демонстрациям Кэя. Кажется, самому Резерфорду только поэтому и нравилось читать в университете Виктории физику. А Кэю бывало сладостно, когда профессор, увлеченный ходом показательного эксперимента, вдруг замолкал и обращался к нему, стюарду, с просьбой тут же с кафедры рассказать студентам, как он ставит опыт и чего добивается. Ни один профессор на памяти Кэя не оказывал демонстратору такой чести и не вел себя так непринужденно, благодарно и дружески-ободряюще. И успех Резерфорда перед манчестерскими первокурсниками сам Вильям Кэй приписывал только достоинствам шефа и делал это примерно в таких выражениях:

…Папа не считал, что студентов надо кормить с ложки. Он доверял их умственным способностям. Да и вообще в каждом видел человека. Они платили ему любовью и стремлением быть лучше в его глазах.

Этим же и за то же самое постоянно платил профессору его ассистент. Человек спортивного склада, веселый, неутомимый, не прячущий свою добрую силу, Кэй был чем-то похож на самого Резерфорда. Может быть, еще и поэтому им хорошо работалось вместе.

(Тремя десятилетиями позже, вскоре после второй мировой войны, когда Резерфорда давно уже не было в живых, Манчестерский университет удостоил уходившего на пенсию состарившегося лабораторного служителя почетной степени — не то бакалавра, не то магистра. Андраде уверяет, что к тому времени это был единственный случай такого рода. Он забыл, что еще раньше подобной же чести удостоился в Кембридже томсоновский бессменный оруженосец Эбенизер Эверетт. И заслуги Вильяма Кэя в качестве многолетнего оруженосца Резерфорда послужили не последним доводом в пользу великодушного решения университета Виктории.)

Можно не сомневаться: в сентябре 17-го года Кэй сразу ускорил шаг, едва почуял, что на этот раз шеф вознамерился идти до конца, какие бы помехи ни подстраивали ему обстоятельства военного времени.

…Все детали давно придуманной Резерфордом экспериментальной установки столь же давно были заготовлены Кэем. Испытаны и подогнаны. Не заняло много времени снова — в который раз! — все собрать воедино. Обескураживающая простота этой лабораторной установки скоро стала легендарной.

…Прямоугольная бронзовая камера. Совсем небольшая: длина — 18, высота — 6, ширина — 2 сантиметра. Наверху, в потолке камеры, два отросточка с кранами для накачивания и откачивания газов. Внизу, в полу камеры, линейка, оседланная ползунком. На ползунке стоечка с маленьким диском. На диске ровный слой радия-C. Это источник альфа-лучей.

В боковой узкой стенке камеры крошечное окошко: 10 миллиметров на 3 миллиметра. Его можно закрывать снаружи, как шторкой, металлическими листками. По своей поглощающей способности они равнозначны толстым слоям воздуха. Даже самые удачливые из альфа-частиц — влетевшие в окошко — пробиться сквозь шторку не могут.

А за окошком со шторкой, как ставня, сцинцилляционный экран: покрытая тонким слоем сернистого цинка прозрачная пластиночка. На нее в упор нацелен микроскоп. Быстрые частицы, чья длина пробега больше, чем у альфа-частиц, прорываются к экрану и вызывают мгновенные вспышки на нем. Слабые, но в микроскоп различимые…

Трудно было бы вообразить себе что-нибудь менее похожее на колдовской антураж алхимических лабораторий, каким запечатлели его старинные гравюры. Однако еще труднее было бы заподозрить хоть какую-нибудь связь между фантастической проблемой алхимического превращения элементов и безобидным экспериментированием на тему, какой запечатлела ее уже знакомая нам надпись на титульном листе резерфордовой лабораторной книжки: «Длина пробега быстрых атомов в воздухе и других газах…»

Резерфорд начал прозревать эту связь на третий день работы. Так полагает Норман Фезер.

11 сентября, когда бронзовая камера была наполнена воздухом, сэр Эрнст увидел, наконец, своими глазами марсденовские сцинцилляции. Они в самом деле сразу напомнили ему вспышки от быстролетящих ядер водорода. И он тут же отметил в дневнике это сходство. Но только сходство: у него не было достаточных оснований утверждать, что 56 слабых сцинцилляции, сосчитанных им в течение 7 минут, действительно вызывались H-частицами. Исследование лишь начиналось. И все, что он мог в тот день сказать уверенно, сводилось к одному: число 56 — вдвое больше допустимого, если думать, что виновницы вспышек — водородные ядра из водяных паров в воздухе.

Вдвое больше!.. Семиминутный сеанс наблюдения был, конечно, не единственным в тот день. Они с Кэем сменяли друг друга у микроскопа. Варьировали условия эксперимента. Расхождение не исчезало. Оно было объективного происхождения, как и установил Марсден. И вот, размышляя о природе избыточных сцинцилляции, Резерфорд под той же датой, 11 сентября, сделал в лабораторной книжке очень странную запись:

«Не может быть С (углерод)».

Ход его мысли безусловной расшифровке, конечно, не поддается. Возможны разные толкования.

Наверное, он подумал о лобовых столкновениях альфа-частиц с атомами углерода. После водорода и гелия это наиболее легкие атомы, какие могут встретиться альфа-снаряду в воздухе, ибо в атмосфере всегда присутствует углекислый газ — CO2. И Резерфорд на минуту задался вопросом: а не ядра ли С, испытавшие альфа-удары, пробиваются к экрану и порождают избыточные сцинцилляции? Но, прикинув в уме вероятность таких событий, он это предположение отверг: «Не может быть С (углерод)».

Вот и все. Однако Норман Фезер увидел в упоминании об углероде нечто несравненно более содержательное. Он, державший в руках подлинник той записной книжки сэра Эрнста, написал:

…В свете его будущих умозаключений нам становится понятно, что Резерфорд отметил — и в известной степени уже корректно истолковал — первое свидетельство в пользу искусственного расщепления устойчивых элементов в лаборатории.

Иными словами, Фезер хочет сказать, что Резерфорд упомянул об углероде как о возможном продукте превращения азота или кислорода воздуха в результате взаимодействия их атомов с альфа-частицами. И хотя он, Резерфорд, такую возможность сразу отмел («не может быть С»), бесценна последствиями была самая мысль о допустимости искусственных трансмутаций, высказанная уже не абстрактно, а за работой в лаборатории… Так можно понять Фезера.

Он свою догадку никак не обосновал. Поэтому ее трудно защищать. Но и трудно оспаривать. А главное, ее вовсе и не хочется оспаривать. Напротив, напротив! И даже хочется заметить, как приятно, что столь рискованную гипотезу позволил себе высказать не легкомысленный литератор, а многодумный физик.

И поскольку это так, отчего же не согласиться, что уже на третий день работы Резерфорд разрешил своей интуиции выйти из безгласного подполья. Иными словами, уже на третий день он увидел, что сулит ему финиш.