E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира - [31]

Ничего, кроме пустого воздуха, там нет и, если бы в нем находилась телекамера, она показала бы нам, как метеор, пробив внешнюю пленку, падает в пустом пространстве. И только на самом дне океана находится некое мощное, чрезвычайно компактное устройство, которое способно схватить падающий метеор и швырнуть его назад, в открытое пространство. Примерно так же выглядит атом с его укрытым в самом центре ядром. Лишь вблизи внешней оболочки атома мечутся электроны, участвующие в обычных реакциях, таких как сгорание куска дерева в огне. Однако от центрального ядра атома, мерцающего в самой глубине совершенно пустого пространства, они далеки.

Если мы снова уподобим атомы шарикам, из которых состоит подшипник, то можно будет сказать следующее: Резерфорд обнаружил, что шарики эти почти полностью полые. Только в самой середке их кроется крошечная песчинка, именуемая ядром. Открытие неутешительное — оказывается, атомы состоят по преимуществу из пустоты! — однако само по себе оно ничуть не объясняет, какое отношение имеет к такому атому уравнение E=mc². «Сплошные» электроны, образующие внешнюю оболочку атома, не имеют ни малейшего намерения избавляться от своего материального существования и обращаться в вырывающиеся наружу потоки энергии.

Стало совершенно ясно, что теперь ученым надлежит заняться именно ядрами. Атомы содержат изрядное количество электричества, и если половина его распределяется по орбитам этих самых электронов, другая втиснута в сверхплотное центральное ядро. Способа, который позволял бы удерживать столь большой заряд в столь малом объеме, никто не знал. И все же там, в ядре атома, присутствовало нечто, способное запихать в ядро весь этот заряд и удерживать его, не давая извернуться и выскочить наружу. Атом был складским хранилищем скрытой энергии, на существование которой указывало уравнение Эйнштейна. В нем находились положительно заряженные частицы, которые мы называем протонами, — однако выяснить какие-либо относящиеся к ним подробности не удавалось никому.

В конце концов, ассистент Резерфорда Джеймс Чедвик все же сумел получить картину более ясную, — это произошло в 1932 году, когда он открыл еще одну скрывавшуюся в ядре частицу. Ею был нейтрон, получивший такое название потому, что он, походя размерами на протон, был электрически совершенно нейтральным. На то, чтобы обнаружить его, у Чедвика ушло больше пятнадцати лет. В какой-то момент проводимых Чедвиком исследований его студенты даже поставили пьесу, в которой рассказывалась о поисках этой частицы, обладающей столь малым числом свойств, что они в шутку прозвали ее «малотроном». Однако на того, кто провел годы рядом с громогласным и нетерпеливым Резерфордом, студенческие шутки большого впечатления произвести не могли. Чедвик был человеком тихим, однако к цели своей шел решительно и неуклонно.

Он вырос в трущобах Манчестера, а профессиональная его карьера едва не оборвалась в самом начале. Защитив у Резерфорда диссертацию, Чедвик перебрался в Берлин, чтобы заняться исследованиями в лаборатории вернувшегося туда Ханса Гейгера. Когда же началась Первая мировая война, Чедвик смиренно последовал совету местного представительства компании Томаса Кука, уверявшего, что с отъездом из Германии можно не спешить. В итоге, он провел четыре года как военнопленный — запертым в переоборудованных под лагерь конюшнях холодного и продуваемого всеми ветрами потсдамского ипподрома. Чедвик пытался проводить исследования и здесь, он даже сумел раздобыть радиоактивные препараты. В распоряжении компании «Берлин Ауэр» оказались запасы тория, который она предлагала немецкой публике в составе зубной пасты, заставлявшей зубы сиять белизной. Чедвик просто заказывал через охранников этот чудотворный отбеливатель и использовал его в своих опытах. Однако оборудование у него было до того скудное, что никаких серьезных результатов ему получить не удалось. Он отставал от хода науки и, вернувшись в Англию в ноябре 1918-го — по окончании войны, — с трудом наверстал упущенное. И больше уже никогда ничьим советам не следовал.

Теоретически, открытие, совершенное Чедвиком в 1932 году, должно было немедленно привести к другим, новым открытиям. Множество радиоактивных веществ испускало нейтроны, которыми можно было обстреливать, как из пулемета, ожидавшие их атомы. Поскольку нейтроны не имели электрического заряда, отрицательно заряженные электроны, образующие оболочку атомов, никак на них не воздействовали. Да и достигая ядра, они не встречали препятствий со стороны зарядов положительных. Ничто не мешало им проникать внутрь ядра. И стало быть, существовала возможность использовать нейтроны, как зонды, позволяющие понять, что там, внутри, происходит.

Однако, к большому разочарованию Чедвика, выяснить это ему так и не удалось. Чем старательнее обстреливал он ядро нейтронами, тем с меньшим успехом ему удавалось проникнуть внутрь их. Только в 1934-м другой исследователь сумел обойти эту проблему, добиться того, чтобы нейтроны с легкостью проникали в ядро, и поосновательнее разобраться в его структуре. Причем исследователь этот работал далеко не в лучшей научной лаборатории мира, а в таком месте, где подобного результата и ожидать-то не приходилось.