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).

---

И нельзя в оправданье Рамзая ссылаться на тогдашнее неведение механизма атомных превращений (на сегодняшнем языке — ядерных реакций). И Резерфорда искушали безумные эксперименты. Однажды в Монреале решил он провести ни больше ни меньше, как атомный синтез радия!..

Замысел был неуязвимо логичен: испуская альфа-частицу, атом радия превращается в атом эманации и атом гелия; так не попробовать ли соединить гелий с эманацией? Он пригласил отличного мак-гилльского химика Дугласа Мак-Интоша и сообщил ему свой план. И добавил, что у него нет никаких иллюзий: он заранее уверен в бесцельности опыта. Но отчего бы не попытаться? Чем черт не шутит!

Чисто химическая процедура сводилась к извлечению гелия из минерала торианита. Дальше следовала физика. Резерфорд понимал, что вести синтез гелия и эманации как обычную химическую реакцию заведомо бессмысленно: распад радия сопровождается выделением громадной энергии, и, значит, надобна громадная энергия на соединение продуктов распада. Откуда ее взять? Решили смешать гелий с эманацией в разрядной трубке малого объема и «поджечь» эту смесь мощной электрической искрой. Энергетический подсчет разочаровывал еще до начала опытов — энергии явно будет не хватать. Но охота пуще неволи. И снова, как некогда в студенческом дэне бакалавра Резерфорда, на рабочем столе академика Резерфорда засияли лабораторные молнии.

Ни малейших следов радия в трубке не появлялось. Конечно, не появлялось! Однако Резерфорд не испытывал разочарования. Скорее — удовлетворение. Главное же, что нигде и никогда не опубликовывал он сообщений об этой своей работе с Мак-Интошем. В науке «нет» — не менее важно, чем «да». Но если покушение совершается с негодными средствами, «нет» не имеет никакой цены. Неисправный арифмометр может вдруг показать: четырежды четыре — двадцать семь. Или — пять. И в этих результатах будет, несомненно, содержаться открытие. Однако единственное: «Арифмометр неисправен!» Извещать об этом мир явно не имеет смысла. И потому Резерфорд промолчал. Дело было в 1904 году.

А Рамзай, издавна известный тонкостью своих исследований, на этот раз утратил бдительность.

Наиболее вероятную догадку — литий появляется в растворе сульфата меди из-за выщелачивания стекла — Рамзай отвел поверхностной проверкой. А самую невероятную догадку — медь превращается в литий! — с детской доверчивостью включил в реестр своих замечательных открытий. И настаивал на ней. В 1914 году, перед началом первой мировой войны, он написал по просьбе Вильгельма Оствальда свой «Автобиографический очерк» и там со старинной добросовестностью указал, что «г-жа Кюри произвела подобные же опыты с отрицательным результатом». Но и это его не поколебало. А ведь к тому времени прошло уже три года, как открыто было атомное ядро (1911). И уже целый год существовала модель атома Резерфорда — Бора (1913). И еще фантастичней, чем прежде, стала выглядеть ядерная реакция в колбе! Но и это не омрачило его уверенности в своей правоте.

Любопытно: «Автобиографический очерк» Рамзая был написан в прекрасном старомодно-прозрачном и доверительно-искреннем стиле, предполагающем спокойную ясность мысли. Был этот очерк еще и краток — посвящен лишь самому главному и важному в жизни. Так вот — к разряду самого важного и главного Рамзай за два года до своей смерти отнес и ту нелепейшую историю 1905–1907 годов. Неисповедимы пути человеческих заблуждений…

И чтоб уж кончить это отступление, нужен еще один штрих. Само экспериментирование Рамзая с радиоактивными препаратами отличалось тогда непонятной беззаботностью, словно это был уже совсем не тот Рамзай, который открывал благородные газы.

Фредерик Содди, проработавший после Монреаля больше года на Говер-стрит, со священным ужасом вспоминал: как-то, пожелав увидеть спектр радия, сэр Вильям захватил на влажную платиновую проволочку чуть не весь приобретенный у Изенталя бромид и без раздумий сунул его в огонь горелки, как если бы это была поваренная соль. Яркое карминное пламя озарило лабораторный стол, и, конечно, полетели по сторонам драгоценные крупинки… «То был единственный раз, когда я видел это пламя, и больше никогда не хотел бы увидеть его вновь!» — с искренним ужасом рассказывал Содди.

Видимо, как раз с той поры, когда ради долгожданной профессуры в Глазго, Содди оставил Лондон и Рамзай перестал ощущать компетентную критику бывшего резерфордовского сотрудника, он стал работать над радиоактивностью так, точно не существовало теории превращений, точно испускание частиц при трансмутации значения не имело, а экспоненты распада были математической выдумкой.

В общем все предыдущее — неожиданное и поучительное — сводится к одной фразе: для того, чтобы Резерфорд поверил в радиоторий, привезенный с берегов Темзы, Отто Хану пришлось повторить свое открытие на берегах Святого Лаврентия.

Радиоторий оказался реальностью — промежуточным звеном между торием и торием-X. Как же в свое время не заметили этого звена Резерфорд и Содди?!

Так — не заметили! И эманация была найдена не сразу. И торий-X — тоже. Тут не нужны объяснения: довольно перечитать сердитые слова Резерфорда о «полудюжине Ньютонов». Без тени ревности отнесся он к открытию молодого немецкого доктора. Наоборот, шумно обрадовался его успеху. Новая тонкость в структуре суммарной радиации препаратов тория обогащала теорию превращений и только благодаря этой теории смогла быть открыта. Позднее, уже в Германии, Отто Хан обнаружил еще один элемент в цепи трансмутаций тория — мезоторий. Даже не один, а два мезотория: они различались длиной пробега или энергией своих альфа-частиц.

— У вас какой-то особый нюх на новые радиоэлементы! — сказал однажды Резерфорд Отто Хану. А тот и вправду был на редкость искусным охотником: один — и в содружестве со знаменитой Лизой Мейтнер — он открыл за свою жизнь в общей сложности около десятка радиоактивных изотопов!

Конечно, такого блестящего экспериментатора Резерфорд должен был сделать одним из ближайших доверенных лиц в своем пылком альфа-романе. В соавторстве с Отто Ханом провел он в 1906 году свое заключительное экспериментальное исследование в Мак-Гилле: определение пресловутого отношения e/m для альфа-частиц тория-С.

Может показаться излишним упоминание о столь непринципиальной работе. Но такой выглядит она только по теме. Суть же была существенно важна. И очень понятна. Решительно ниоткуда не следовало, что альфа-частицы разных радиоактивных элементов — это одни и те же заряженные атомные тельца. Только на опыте можно было увериться, что основная характеристика у них во всех случаях одна и та же — одинаковое e/m. Резерфорд уже не раз определял отношение заряда к массе у альфа-частиц радия. Достоверными он считал величины, полученные при многократном фотографировании отклонений альфа-частиц в магнитном и электрическом полях: 5,6·103 для радия-A, 5,07·103 для радия-C, 5,3·103 для радия-Г. Похожие данные получил он и для альфа-частиц актиния. Теперь ему хотелось тем же методом и на той же установке посмотреть, что покажут альфа-частицы элементов ториева семейства.

Для тория-C результат гласил: 5,6·103.

Все сходилось — в пределах неизбежных ошибок измерений. А так как были неоспоримые основания полагать, что альфа-частицы во всех случаях заряжены одинаково, то из этого следовал вывод, что и массы у них одинаковы.

Так с помощью Отто Хана Резерфорд утвердился в мысли, что альфа-излучение всегда состоит из одних и тех же атомных телец.

Это важное заключение, ибо оно показывает, что уран, торий, радий, актиний, которые химически ведут себя как различные элементы, имеют общий продукт распада. Альфа-частица представляет собою одну из фундаментальных единиц материи, из которых строятся атомы этих элементов…

Он писал это в июле 1906 года, в Беркли, в дни, когда путешествовал по Калифорнии. Отдыхая после лекций, приемов, встреч, он сочинял две отчетные статьи о недавно законченных экспериментах: собственных — над альфа-частицами радия и актиния, и совместных с Ханом — над альфа-частицами тория.

Обыкновение заниматься в частых и долгих поездках литературной работой появилось у него с тех самых пор, как поездки эти сделались частыми и долгими. Не терялось время и сохранялась сосредоточенность. Но в Калифорнию он захватил с собою необработанные материалы всех опытов еще и по особой причине.

Он не очень доверял английскому языку Хана. Однажды, отредактировав самостоятельную статью своего немецкого ученика, он уведомил его: «Я реконструировал некоторые ваши фразы в духе более разговорного — идиоматического — английского языка». Отношения их были так естественны и просты, что эта опека не вызывала у Хана иных чувств, кроме благодарности.