Новый золотой листок, тонкий, вибрирующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 54

t72

ооновского колледжа для мальчиков. И происходящее становилось ему все ясней.

В тории есть или возникает некое вещество.

Оно летучее, как газ. Оттого-то даже слабые потоки воздуха уносят его прочь.

Оно само излучает, как уран, как торий. Оттого-то, сдуваемое воздухом, оно уводит с собою часть активности торйе-ва образца.

Оно нечто истекающее непрерывно, как вода из скалы. От того-то, когда прекращается движение воздуха, постепеннь восстанавливается до первоначальной величины радиоактивность соединений тория.

Однако почему же она восстанавливается только до первоначальной величины? Если эманация есть нечто отличное от самого тория, то по мере ее накопления активность образца должна была бы расти и расти. Сразу напрашивалась мысль, что никакого нового вещества тут нет: просто сам торий появляется в летучем состоянии. Но тогда зачем же новое слово?!

А зачем интуиция? Зачем этот неизъяснимый, дар?

А. С. Ив назвал уклончивым термин «эманация». Возможно, он лишь повторил то, что сказал в кругу макгилльцев о своем нововведении сам Резерфорд. Но в этой-то уклончивости и заключалась вся плодотворность нового термина: он оставлял широкую свободу для толкования открывшегося явления. Разумеется, было бы хорошо избежать всякой уклончивости и прямо объявить: это пар соединений тория! Или пыль!.. Пришлось бы, правда, пожалеть, что игра в какую-то неведомую эманацию не состоялась и мысль замкнулась накоротко: с тория началась — торием кончилась. Однако, право, не был он столь прост, чтобы не проверить такие очевидные предположения, прежде чем начертать в своих записях новый латинский термин.

Версия пыли отпала сразу. А заодно и возможная третья версия, будто с радиоактивных образцов сдуваются ионы тория. Резерфорду вспомнился старый спор с Таунсендом, когда в надежде хоть что-нибудь узнать о размерах ионов они пропускали ионизированный газ через фильтр из стеклянной ваты. Ни пылинки, ни ионы через такой фильтр не проходили: пылинки были сйишком велики, а ионы прилипали к ворсинкам стекла. Теперь Резерфорд повторил те опыты. И убедился:

воздушный поток, уносивший от окиси тория неизвестное вещество, свободно проходя сквозь тампон стеклянной ваты, не терял в пути радиоактивных частиц.

Версию ториевых паров отвергнуть так легко и безогово-

172

рочно было нельзя. Но выглядела она крайне неправдоподобно. Смущало уже одно то, что воздух не освобождался от странного вещества, даже когда прокачивался через крепкую серную кислоту. От паров металла или металлической окиси следовало ожидать, что они вступят в нормальную химическую реакцию с кислотой и вся радиоактивность останется в растворе.

Итак, наверняка не пыль. Наверняка не ионы. И почти достоверно не пары. Так что же? Радиоактивный газ, связанный какой-то родословной с радиоактивным торием?

Тут проступало что-то совершенно новое. И в уклончивости полумистического термина содержалась целая программа разведывательных поисков.

«...Мне здорово посчастливилось напасть на весьма интересные вещи, и они занимают почти все мое время»,

Так, не вдаваясь в подробности, писал он Мэри 2 июля 1899 года. Подробности она бы не поняла. Но и он еще не знал, что мог бы уже обрадовать ее сенсационным известием:

наконец ему удалось открыть новый элемент — один из полудюжины, некогда в шутку обещанной. Нет, он еще не знал этого. И узнал не скоро.

Сегодня можно только развести руками: а почему же он не установил этого тотчас?.. Шел 1899 год! Уже давно существовала спектроскопия. Отлично было известно, что у каждого элемента свой характерный спектр.

Вильям Рамзай уже посылал Вильяму Круксу для экспериментальной проверки запаянную трубочку с гелием. Посылал, хитря, назвав гелий криптоном, и получил от Крукса в ответ историческую телеграмму: «Криптон — гелий, 58749, приезжайте — увидите». И Рамзай записал в дневнике: «Приехал — увидел». (Число 5874,9 показывало в ангстремах — стомиллионных долях сантиметра — длину волны желтой линии гелиевого спектра.) Мария и Пьер Кюри в сообщении об открытии радия уже ссылались на помощь парижского химика и спектроскописта Эжена Демарсе: «Он подверг наше новое вещество спектральному анализу и обнаружил линию (3814,8 ангстрема), не свойственную ни одному известному элементу».

Так неужели Резерфорд не мог догадаться пойти по тому же пути? Снова: конечно, он не был столь прост, чтобы не воспользоваться такой очевидной возможностью. С помощью спектроскопической трубки Плюккера, некогда открывшего катодные лучи, он. вызывал электрический разряд в воздухе,

174

/

содержавшем эманацию. Он очень надеялся увидеть новый спектр. Но не увидел. Методу недоставало совершенства. Эманации было слишком мало. Слишком велики были помехи от спектров других элементов. А он не был опытным спектроскопистом. И в Монреале некого было пригласить на консультацию... Недаром позднее он жаловался, что трудно бывает работать вдали от центров большой науки.

А почему не мог он послать запаянную трубочку с эманацией кому-нибудь из авторитетных спектроскопистов, как это сделали Кюри и Рамзай? В Лондон — Круксу или Рэлею-стар-шему. Или, наконец, в Кавендиш, где привыкли очень серьезно относиться к его исканиям.

В те же дни, когда он написал Мэри без всяких подробностей, как здорово ему посчастливилось, ушло из Монреаля и его письмо в Кавендиш. Он сообщал о своих находках Дж. Дж. И конечно, со всеми подробностями. Но запаянной трубочки с эманацией никому послать он не решился бы. И тому была причина чисто физическая. И для тех времен более чем необычайная.

...Беккерель мог спокойно запрятать свои урановые образцы в ящик стола и хоть через два года возобновить изучение их радиации — ее интенсивность не менялась. Супруги Кюри могли примириться с неделями ожидания, пока из западной Чехии доползут до Парижа отходы урановой руды, содержащие радий: его излучение тоже пребывало неизменным. Сам Резерфорд, захотев пополнить тощие запасы кембриджских препаратов, мог преспокойно заказать соединения тория у нью-йоркской фирмы «Эймер и Эменд»: за время путешествия -из Штатов в Канаду с их радиоактивностью ничего не могло

случиться.

А трубочку с эманацией не имело смысла даже упаковывать: новое излучающее вещество так быстро теряло свою активность, что его излучение не дожило бы до конца этой почтовой процедуры! Иссякал ли в эманации источник лучей или исчезала она сама—оставалось неизвестным. Но так ли, этак ли, а посылать куда-то за тридевять земель трубочку с таким эфемерным излучателем было по меньшей мере легкомысленно.

Зато в Кавендише могли при желании сами собрать и обследовать новое вещество. И возможно, не без надежды на это Резерфорд подробно сообщал Томсону о своей работе. А ему было что порассказать кавендишевцам и сверх общих сведений о поведении непонятной эманации.

Пожалуй, никогда прежде его экспериментаторская зоркость

175

не проявлялась с такой остротой, как в то первое монреальское лето, когда Оуэне оставил его наедине с нерешенной проблемой. И не в том только дело, что он увидел тогда много небывало нового, а в том, что зоркость его срабатывала в те дни молниеносно, как затвор совершенного фотоаппарата. Физики сказали бы: «плотность зоркости» была в те дни даже для него необычна. В самом деле... Письмо Томсону он отправил не позднее первых чисел июля, потому что уже 29 июля Дж. Дж. послал ему из Кембриджа восхищенный ответ. У Ива, к сожалению, нет текста Резерфордова письма. Вероятно, оттого, что то было даже не письмо, а предварительный вариант статьи об эманации. Но у Ива есть краткое изложение томсоновского ответа с перечислением всего, что удивило главу Кавендишев-ской лаборатории. Из этого-то перечня видно, что Резерфорд к началу июля знал уже начерно все научные новости, став-i шие содержанием двух его исторических работ, написанных в сентябре и ноябре 1899 года. К началу июля? Да ведь Оуэне только-только покинул Монреаль!.. За считанные дни и недели Резерфорд в одиночку и совсем как легендарный Мауи повытаскивал с океанского дна целый архипелаг новых островов.

И все обнаруженное им было так фундаментально важно, что радиоактивность оказалась как бы в очередной раз переоткрытой. И, как в истории с альфа- и бета-лучами, тут никакой роли не играл случай. Вместе с зоркостью работали интуиция и непредвзятость.

Тонкий бумажный пакетик не предохранял окись тория от действия сквозняков. Это показал в своих опытах Оуэне. Резерфорд понял: эманация постепенно просачивается сквозь поры бумаги и оказывается снаружи во власти воздушных потоков — вот и прекрасный способ отделять ее от тория, чтобы изучать независимо!

Первое и главное — узнать ее радиоактивные свойства. Он придумал для этого экспериментальную установку, которая была проще приборов, избавивших монреальскую электрическую компанию от судебной тяжбы с домовладельцами.

Равномерный воздушный поток из газометра проходил через стеклянную вату и, очистившись от случайных ионов, направлялся в длинную металлическую трубку. Там он встречал на пути плоский бумажный пакетик с торием и увлекал за собой эманацию. Он уносил ее в дальний конец трубки, где на муфточке из хорошего изолятора держался широкий цилиндрический сосуд. В него был вставлен электрод — металлический стер-

176

жень, А другим электродом служили стенки самого сосуда. Еще одна деталь, достойная упоминания, — дырочки в днище цилиндра: воздух с эманацией должен был беспрепятственно вытеснять из этого коллектора обычный воздух.

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.

12 Д. Дании 177

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, Резер-форд убедился, что второе предположение гораздо правдоподобней.

178

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 эма-

12*

179

нацией. Хотя новое вещество тоже теряло свою активность со временем, оно жияо 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, Резер-форду 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?

Как ни странно, определенно ответить на это трудно. Когда вспоминаются его упорство и слова о долготерпении дюжины Иовов, хочется сказать: да, конечно, он был способен по песчинке перетаскивать горы! Но когда вспоминаются его нетерпеливость и вечная жажда новых результатов, хочется сказать:

да нет, едва ли он стал бы кружкой вычерпывать озеро, даже веря, что на дне затерялась упавшая звезда! Скорее он взялся бы за разработку ста способов все узнать о звезде, не касаясь ее и не видя.

А всего интересней, что нелегко решить вопрос: способны

180

ли были на свое беспримерное подвижничество сами супруги Кюри?.. Суть в том, что они катастрофически обманулись в первоначальных расчетах. Они вовсе не знали, на что обрекают себя! Приступая к извлечению радия, они уверенно полагали, что в иоахимстальской урановой руде их ждет один процент нового элемента. Одна сотая — не меньше! Ну, а в этом еще не было ничего устрашающего. Они как бы начали рыть туннель, думая, что тот склон горы всего в ста шагах Когда же позади остались уже и сто и тысяча, оказалось, что они только в начале пути: до того склона был миллион шагов. Миллион! Это не преувеличение. И Мария Кюри чистосердечно призналась в своей «Автобиографии»: «Ныне никто не мог бы сказать, хватило ли бы у нас настойчивости (чтобы взяться за переработку урановой руды. — Д. Д.)... если бы нам заранее были известны истинные пропорции, в каких содержала она вещество, которое мы искали». Давно и недаром было сказано:

«во многа знания много печали». И не надо удивляться, что настал час, когда Пьер Кюри захотел отложить на будущее заботу о химическом выделении радия. Ему не терпелось поскорее взяться за изучение природы самой радиоактивности. Это не была минута слабости. Это была минута выбора. Час тревожной мысли, от которой начинается сердцебиение — «успею ли?». Ему было за сорок. Марии — за тридцать. Он острее чувствовал, как ускользает время... Она победила, и вместе с нею он прошел туннель до конца. Мы знаем: физика получила радий. Но мы не знаем, что потеряла физика.

Резерфорд был еще совсем молод. На донышке стеклянного сосуда — в сухом остатке — прятались невидимые частицы нового излучателя. И количество их было меньше чем микроскопическое. И Резерфорд заранее знал, что через 660 минут радиация неизвестного вещества станет вдвое слабее. А через три-четыре дня о нем не будет доходить уже никакой информации. Он дорого дал бы, чтоб распознать природу этих радиоактивных частиц, выделив их в чистом виде. Но приниматься за такой труд было не менее безрассудно, чем посылать трубочку с эфемерной эманацией за океан.

Он не совершил подвига, о котором жаждал бы услышать романтически настроенный читатель.

6 /

Тем временем наступила осень. Снова ожил университетский городок Монреаля. Слетелись студенты. Под велосипедными шинами все суше шуршали опавшие листья, когда Резер-

181

форд в очередной раз катил к причалам на Святом Лаврентии, чтобы не опоздать к швартовке очередного океанского корабля:

один за другим возвращались из отпуска мак-гилльские профессора, его близкие приятели или просто добрые знакомые. Он встречал их, как в прошлом году здесь встречали его самого.

...Оуэне вернулся из Кембриджа, где провел хорошие дни. Он виделся со всеми моими друзьями и привез с собою полный отчет об их житье-бытье. Судя по его словам, за мною, очевидно, упрочилась там довольно высокая репутация, но скромность не позволяет мне передавать истории, которые он рассказывает...

Все же одну историю Резерфорд пересказал Мэри. Не удержался.

Вообще он часто писал и Мэри и матери, что скромность его подвергается испытаниям. Писал и в юности и в зрелые годы. И то была чистая правда. Он нравился. Блистал одаренностью. Поражал успехами. И то, что интеллект его был незауряден, ученость — очевидна, характер — независим, юмор — проницателен, а родословная, напротив, заурядна, внешность— простонародна, манеры — неизысканны, акцент — колониален, словом, то, что многое казалось в нем неожиданным, увеличивало интерес к нему и возводило похвалы в превосходную степень. Так превозносят выдающихся детей — не просто за даровитость, но и за детскость, за «вундер» и за «кинд», то есть за непредвиденность сочетания. Помните, как сказал о нем родовитый кембриджец Эндрью Бальфур: «Мы заполучили дикого кролика из страны Антиподов, и он роет глубоко». Почти все и почти всегда ощущали его диким кроликом бог весть откуда. И потому-то, видя, как глубоко он роет, удваивали свое восхищение.. Но главное — он действительно рыл глубоко!

А был ли он действительно скромен — это менее ясно. Уверенный ответ, безотносительный к течению его жизни, тут дать нельзя. Верно лишь, что никогда он не был человеком нескромным. Ум и чувство юмора спасали его от этой беды. Но верно и другое: испытания скромности вовсе не мучили его. Ему хотелось признания. И похвалы его радовали. Только он зорко отличал заслуженные от незаслуженных. Особенно в юности. Однако испытания скромности все учащались — вместе с его успехами. И это самым банальным образом не проходило бесследно. Раньше, в Кембридже, он искренно считал чрезмерными знаки внимания маститых, вроде сэра Роберта Болла. Перед отъездом в Монреаль без лукавства терзался сомнениями, соразмеряя свои достоинства с ожиданиями канадцев. Но кончил-

Blog

Новый золотой листок, тонкий, вибри­рующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа

Содержание

Новый золотой листок, тонкий, вибрирующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа