Новый золотой листок, тонкий, вибрирующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа
| Вид материала | Документы |
- Старая сказка о Золотой рыбке на новый лад, 47.62kb.
- Лекция №2 элекТрические сигНАлы инТЕгральных миКРОсхем, 64.56kb.
- Этот старый Новый год!, 113.66kb.
- На маршруте «От Николая до Иордана» новогодний тур для детей и взрослых восточный экспресс, 106.11kb.
- * Законный представитель, 30.63kb.
- Изобретение электрической сварки, 31.46kb.
- Московский новый юридический институт мировая экономика контрольные вопросы по курсу, 55.8kb.
- Листок нетрудоспособности. Заполняем новый бланк проверка заполнения больничного листка, 216.67kb.
- Новый год в индии: золотой треугольник + гоа, 215.15kb.
- Сказки "золотой клетки", 811.87kb.
руками и виновато улыбнуться. (Если б он умел улыбаться виновато.)
И все же именно тогда принял он истинный старт того забега. Разумеется, не в час хэйловской лекции и вообще не в Вашингтоне. Там он только проговорился. А все произошло дома, в лаборатории, еще до поездки в Америку.
Произошло совсем неприметно.
Так неприметно, что ему и самому не пришло в голову, будто что-то важное приключилось. И в Вашингтоне проговорился он вовсе не как заговорщик, но скорее как Алиса, захотевшая в Страну Зазеркалья (а как шагнуть туда — неизвестно!). И подобно Алисе, он сам не заметил, как «уже началось» .
Осозналось все позднее —через несколько лет.
А началось так. Однажды, в январе—феврале 1914 года, он вызвал Марсдена и сказал ему примерно следующее:
— Эрни, мальчик мой, надо посмотреть, прав ли Чарли... Чарльз Дарвин стоял тут же и с высоты своего баскетбольного роста ободряюще улыбался Марсдену. Но Марсден уже не был мальчиком, как в те годы, когда он ассистировал Гейгеру. Он готовился к самостоятельной профессуре в Веллингтонском колледже Новозеландского университета, куда прочил его Резерфорд. Из ученика он уже сделался учителем: руководил манчестерским практикумом по радиоактивности. Теперь у него самого бывали ассистенты. В тот момент он с молоденьким Перкинсом вел исследование неизученных радиоактивных превращений в семействе актиния. И едва ли ему могла понравиться перспектива прервать собственную работу ради проверки чужих выкладок... Он без энтузиазма осведомился, о чем, в сущности, идет речь. Резерфорд объяснил:
— Нужно снова посчитать сцинцилляции, Эрни. Кто же это сделает лучше? А с актинием пусть пока повозится Пер-кинс один. — И добавил: — Может быть, мы не пожалеем о потерянном времени...
Он добавил это, не имея в виду решительно ничего определенного. Просто вспомнил, как ровно пять лет назад, тоже невзначай, попросил он того же Марсдена посмотреть, нельзя ли наблюдать прямое отражение альфа-частиц. И Марсден вспомнил о том же. И они чуть улыбнулись друг другу. И вероятно, потому улыбнулись, что у обоих мелькнула прельстительная мысль: если тогда родилось атомное ядро, отчего бы и сейчас не родиться чему-нибудь эдакому?
'28* 435
Впрочем, может быть, все началось с других психологических подробностей. Но важно, что вначале была встреча Ре-зерфорда, Дарвина, Марсдена. В этом варианте многое документально точно.
Замысел Дарвина был очень понятен. До сих пор при изучении рассеяния альфа-частиц всех интересовала судьба только самих этих частиц. Так было и в опытах Гейгера—Марсдена по рассеянию в твердых мишенях и в опытах Резерфорда—Нэттолла по рассеянию в газах. Измерялось лишь то, что имело отношение к поведению альфа-снарядов: углы их отклонения от прямого пути, и прочее, и прочее. По этим данным делались умозаключения о свойствах атомов рассеивающей среды. Но что происходило при альфа-бомбардировке с самими бомбардируемыми атомами, никак не регистрировалось. .
А что тут можно было регистрировать? Особенно в случае мишеней из тяжелых металлов. Их атомные ядра — массивные и многозарядные — при столкновении с альфа-частицами не могли заметно изменить даже свое механическое движение. Поддавался измерению разве что суммарный тепловой эффект от долгой альфа-бомбардировки. (Тот, что Резерфорд когда-то замерял в Монреале с Говардом Бэрнсом, а потом в Манчестере — с Гарольдом Робинзоном.) ' :
Другое дело — легчайшие ядра, водородные. Альфа-частицы в четыре раза массивней их и, если позволительно так выразиться, в два раза заряженной. Дарвин решил теоретически рассмотреть рассеяние альфа-лучей на водороде и предсказать, что будет происходить не только с альфа-частицами, но и с Н-частицами, то есть с водородными ядрами. Несложные рас- ;
четы сразу продемонстрировали возможность яркого количест- ' венного эффекта.
В результате прямого попадания альфа-частицы в Н-ядро оно приобретет скорость в 1,6 раза большую, чем скорость самого альфа-снаряда. И оно способно будет пролететь сквозь толпу других водородных атомов расстояние, в четыре раза превышающее пробег альфа-частиц.
Конечно, прямое попадание или лобовое столкновение'•— статистическая редкость. Но при хорошем источнике альфа-лучей и достаточно плотной атмосфере водорода такое событие обещало быть довольно вероятным. И ожидалось появление немалого числа длиннопробежных Н-частиц. Резерфорду казалась вполне реальной перспектива наблюдать их по вспышкам на сцинцилляционном экране.
436
— Если за дело возьмется такой мастер, как, старина Марсден, все будет в полном порядке, не правда ли, Эрни?..
Однако почему Резерфорду так хотелось знать, «прав ли Чарли»? Ради лишнего подтверждения планетарной модели атома?. Вообще-то говоря, в те времена даже ради одного этого стоило ставить трудоемкие опыты. Но они сулили и кое-что большее.
Максимальный пробег Н-частицы свидетельствовал о максимальной силе взаимодействия между нею и альфа-частицей, то есть о наибольшей силе отталкиванья двух одноименно заряженных шариков: водородного ядра (Н+) и ядра гелия (Не++). А эта кулоновская сила при прочих равных условиях всего больше, когда заряды сближаются всего теснее. Сойтись же ближе, 'чем на сумму своих радиусов, два твердых шарика не могут. И потому появлялась возможность добыть оценку геометрических размеров двух самых легких атомных ядер.
По Дарвину Получалось так: сумма радиусов Н+и Не++ должна иметь величину порядка Ю-" сантиметра. Точнее: не больше 1,7-10 -i3 сантиметра. Иными словами, у легких ядер должны обнаружиться электронные размеры. Это ли не было обещанием содержательной информации!
А кроме того, картина рассеяния позволяла сделать важные выводы о распределении сил в окрестностях атомного ядра.
Как и пять лет назад, Марсден снова стал засиживаться в лаборатории допоздна. Правило шефа -— «ступайте-ка домой и думайте!» — снова на время перестало действовать,. Теперь о Марсдене, как прежде о Гейгере, можно было говорить, что он превратился в «демона счета» сцинцилляций. Такое же превращение ждало и демонстратора Вильяма Кэя: по весьма, дальновидному распоряжению шефа он должен был помогать Марс-дену.
Резерфорд знал, что.через год Марсден отбудет профессорствовать в Новую Зеландию, и словно бы предвидел дни, когда в опустевшей лаборатории не на кого будет положиться, кроме Кэя. У него же самого теперь еще меньше, чем раньше, хватало смиренной выдержки для такой работы. Да и было у него теперь оправданье перед самим собой: стариковские очки, что завел он пять лет назад.
Очень скоро стало воочию ясно, что выкладки Дарвина верны. И, не дожидаясь, пока Марсден по всем правилам доведет до конца своё исследование, Резерфорд уже в мартовском выпуске «Philosophical magazine» за 1914 год опубликовал статью
437
«Структура атома», где имена Дарвина и Марсдена склонялись на каждой странице. В первых же строках он кратко рет зюмировал значение теоретической работы одного и экспериментальной — другого:
...недавние наблюдения над прохождением альфа-частиц через водород существенно осветили вопрос о размерах атомного ядра. i
Убедительная простота, с какою манчестерцы получили эти фантастически малые размеры, произвела большое впечатление на физиков — по крайней мере в Англии. На заседании Королевского общества 27 июня 1914 года, где сэр Эрнст вел дискуссию о строении атома, было предложено окрестить величину 10—13 сантиметра «резерфордовой единицей длины»:
0,0000000000013 см=1 резерфорд*.
Этим приятно-торжественным актом, пожалуй, и завершилась бы недолгая предвоенная история опытов по рассеянию альфа-частиц на легких ядрах, если бы...
Если бы в дело снова не замешалось бывалое «если бы»!..
Оно замешалось в дело уже s самый канун войны, когда Резерфорд беззаботно готовился к путешествию на памятный нам Австралийский конгресс Би-Эй, собираясь потом погостить еще на родине и не рассчитывая вернуться в Манчестер раньше января следующего года. Перед столь долгим отсутствием ему, естественно, захотелось обговорить со своими мальчиками перспективы их исследований. И вот, когда черед дошел до Марсдена, выяснилось, что будущий профессор Веллингтонского колледжа пребывает в подавленном настроении из-за непонятных капризов его экспериментальной установки.
В утешение он услышал вопрос: а разве не Так начинаются превосходнейшие открытия? И сентенцию, что лучше неудач только катастрофы.
Вообще-то говоря, как раз с Марсденом шеф тогда вовсе и не намеревался вести деловые разговоры: «счастливые дни Манчестера» для Марсдена подходили к концу — одной ногой он, в сущности, был уже в Веллингтоне. И Папе хотелось лишь обнять его на прощанье... Но пришлось поплотнее усесться возле марсденовской установки.
* Это предложение англичан было со временем почему-то забыто. И сейчас для «резерфордовой единицы длины» принято наименование «ферми» — в честь младшего современника Резерфорда — великого итальянца Энрико Ферми.
438
Это была установка для изучения рассеяния альфа-частиц в газах.
Покончив недавно с рассеянием на водороде, Марсден проверял теперь теоретические расчеты для других легких ядер. Случайно или намеренно — Фезер уверяет, что совершенно случайно, — он начал с обыкновенного воздуха: азот+кислород +... Впрочем, остальными составляющими в газовой смеси, именуемой воздухом, можно было пренебречь по малости их процентного содержания. Чтобы дело двигалось быстрее, Марсден взял себе в помощники молодого В. Лентсберри. Однако дело не только не двигалось быстро, но глупейшим образом застряло на мертвой точке. Регистрируемые данные не вызывали доверия.
Обнаружились вдруг сцинцилляции от каких-то длинно-пробежных частиц. Столь длиннопробежных и в таком числе, что их появление в воздухе не согласовывалось с выкладками Дарвина.
Судя по всему, это были водородные ядра.
Но откуда могли они взяться в заметных количествах? Из водяных паров в воздухе? Из молекул других водородсо",''?-жащих примесей? Из стенок баумбаховых ампулок с источником альфа-лучей?.. Марсден и Лентсберри пытались исключить все мыслимые помехи. И — безрезультатно!
«Итак, мой мальчик, на что же мы жалуемся?»
Резерфорд слушал молча и потом молча обдумывал услы- • шанное, не решаясь слишком поспешно выносить свое суждение. В самом деле: на что же жаловался Марсден? На невезе-. ние? На ускользающую неисправность в установке? На собственную слепоту? Или, может быть, сам того не подозревая, приносил он бессмысленнейшую из жалоб — жалобу на нечто еще неизведанное в устройстве природы?
Последнее было вполне вероятно. И означало, что длинно-пробежные водородные ядра — Н-частицы высоких энергий — умеют рождаться на свет каким-то непонятным и до сей поры не навлюдавшимся способом. Было отчего прийти в смятение и проникнуться острейшим интересом к капризам марсденовских приборов!
Сэр Эрнст наверняка пожалел, что Мэри и Эйлин уже собирают чемоданы в долгую дорогу.
Теперь оставалось лишь утешать Марсдена: уверять его, что ни он, ни Лентсберри тут, по-видимому, ни в чем не виноваты; что опыты надо, безусловно, продолжать, и притом с удвоенной бдительностью и удвоенным упорством. Но только не нужно маниакально преследовать одну, да еще, быть может,
459
ложную цель — избавление от непрошеных Н-частиц любою ценой. Конечно, мысль, что водородные ядра выбиваются альфа-частицами из глубин водородных атомов, похвальна в своей разумности. Однако она вдобавок и тривиальна. А вдруг водородные ядра рождаются в этих опытах вовсе не из атомов водорода, а?..
— Не из атомов водорода? Так откуда же?
— Вот это-то и надо установить...
Резерфорд уплыл в Австралию. Марсден продолжал работать.
Длиннопробежные Н-частицы не уставали появляться в воздухе. И однажды Марсден вздрогнул от простой догадки: не возникают ли Н-частицы так же, как альфа-частицы? Так же и там же1
Иными словами, не рождаются ли в недрах радиоактивных атомов, кроме ядер гелия, ядра водорода?!
Соблазнительная идея окрыляла. Подвергнуть бы ее всестороннему экспериментальному испытанию... Но в этот-то момент пришла обезоруживающая новость: «Война!»
Сразу потускнели многие соблазнительные идеи.
И не один захватывающий воображение рассказ о событиях в мире природы оборвался на полуслове.
Почти полвека спустя Марсден вспоминал:
...Разразилась война, и поспешно было сделано детальное описание экспериментов для опубликования в форме журнальной статьи, которая заканчивалась словами:
«Есть сильное подозрение, что Н-частицы испускаются самими радиоактивными атомами...»
Подозрение — не больше. (Хоть и сильное.) Это было в духе резерфордовских традиций — не объявлять состоявшимся открытием нечто не доказанное с полной несомненностью. А доказывать уже некогда было.
И все пошло уже не так, как должно.
Статья Марсдена — Лентсберри появилась в «Philosophical magazine» лишь следующим летом — в августе. И тут угадывается воля Резерфорда, возвращения которого рукопись этой статьи дожидалась среди прочих деловых бумаг на его директорском столе. Когда в начале января 15-го годасэр Эрнст благополучно добрался, наконец, до Манчестера и тотчас почувствовал, что без него в лаборатории успела похозяйничать война, очевидный след ее разрушительных происков увидел он и на рукописи Марсдена — Лентсберри. " ' ;
440
Нет, не в торопливости стиля была беда. 'Ему додумалось о. поле, сброшенном второпях накануне жатвы. Второпях, когда еще столько надо было сделать ради хорошего урожая....
Разумеется, его огорошила марсденовская мысль о новом типе радиоактивности — «Н-радиоактивности». Но тут же он услышал трезвый голос почти двадцатилетнего опыта изучения беккерелевой радиации: это невероятно. Даже гораздо-более слабый поток водородных ядер был бы давно; замечен среди радиоактивных лучей, если бы он реально существовал! Однако слово было сказано. И окончательный приговор мог вынести только эксперимент. И, только в итоге критических опытов эта маловероятная гипотеза могла смениться истинным пониманием происходящего. Короче — следовало, несмотря ни на что, поскорее довести до конца марсденовское исследование. А с публикацией статьи, способной вызвать пока лишь кривотолки, спешить не имело смысла.
, Кажется, это был первый и единственный случай; когда Резерфорд не ускорял, а задерживал опубликование итогов работы, сделанной в его лаборатории. Кажется, это был первый и единственный случай, когда он остро, хоть и молча, желал того, чего исследователь не вправе желать ни остро, ни молча: иных итогов!
Каких? Покуда это знала лишь его интуиция...
Конечно, решил он, надо, чтобы начатое довел до конца сам Марсден. Но где раздобудет Веллингтонский колледж радиоактивные препараты? И на .какие средства? Нужно -заставить раскошелиться Королевское общество. И 14 января 15-го года, через семь дней после возвращения домой, он написал в Лондон слезницу — впрочем, довольно требовательную:
...Марсден в Веллингтоне практически не будет располагать радиоактивными материалами. ...А я думаю, вы знаете, что я держусь очень высокого мнения о способностях Марсдена... И полагаю, что было бы крайне желательно выручить из беды колониальный университет, *который пребывает в состоянии хронической нищеты. Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете о сем пред-- мете...
Время было самым неподходящим для штатского протекционизма. И просто удивительно, как это Резерфорд со своим чувством реальности не подумал, что в действительности совершенно не важно, получит ли Марсден радий или не получит, ибо не избежать ему, двадцатишестилетнему, военной мобилизации.
Однако еще прежде, чем это и вправду произошло и корабль доставил Марсдена во Францию, на западный фронт, ста-
441
ло известно, что радия у него все равно не будет. И тогда Резерфорд написал ему дружески-отеческое письмо, содержавшее вопрос, крайне необычный в его, Резерфордовых, властных устах. Марсден вспоминал об этом так:
...Он спрашивал меня, не буду ли я «возражать», если он сам продолжит мои эксперименты, поскольку у меня нет нужных для дела лабораторных средств.
Незатухающая дрожь вечного резерфордовского нетерпения ощущалась в том письме. Нет, Марсден-то не возражал! Но возражали Дом победы и модель океана в подвале Манчестерской лаборатории. Чувство реальности снова изменило сэру Эрнсту. Ничего он не смог тогда продолжить сам.
К лету 15-го года он окончательно убедился, что обстоятельства сильнее его, вытащил из стола рукопись своих мальчиков и отправил ее в редакцию «Philosophical magazine». Видится сквозь годы усталый жест: не пропадать же, черт побери, добру!
По причине военного времени работа Марсдена — Лентс-берри прошла незамеченной. Идея Н-радиоактивности никого, по-видимому, не взволновала. Только Резерфорду она по-прежнему не давала покоя. Но еще больше томила его совсем другая догадка, пока лишь бунтовавшая в его подсознании и s слова еще не облачившаяся.
А время шло. Точнее, оно судорожно перемещалось, припадочное время войны. И стоило обнаружиться впереди просвету, как сэр Эрнст призывал Вильяма Кэя:
— Ну, наконец-то мы займемся всерьез марсденовской чертовщиной! Теперь дело пойдет...
Но не успевали они наладить установку, как просвет затягивало. И Вильям Кэй уже привык не очень спешить на радостный зов шефа: постоянные испытания оптимизма на протяжении двух с лишним лет даром не прошли. Наверное, и в субботу 8 сентября 1917 года Кэй не прибавил шагу против обычного. Скорее наоборот: ведь ко всему прочему действительно была суббота.
22
В ту субботу закончилась предыстория и началась история последнего великого резерфордовского открытия. История оказалась хоть и сложнее, но короче во времени. Это потому, что
442
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 сцинцилля-ции 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, кан всегда!..
Вильям Кэй заслуженно слыл Королем ассистентов (так писал о нем Нормам 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 н нему, стюарду, с просьбой тут же с кафедры рассказать студентам, как он ставит опыт и чего добивается. Ни один про-
443
фессор 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 томсонов-ский 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-С. 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 сво-