История атомной бомбы - [16]

Резерфорд чуть было не прозевал идеального сотрудника для своего прорывного эксперимента, ибо Ганс Вильгельм Гейгер, двадцатипятилетний докторант из Нойштадта, что стоит на «винодельческой дороге», только что окончил свою годичную стажировку в Физическом институте Манчестерского университета и уже укладывает чемодан для возвращения в Германию. Разговорившись с ним и увидев его выдающиеся способности экспериментатора, энергичный Резерфорд предлагает ему стать его ассистентом. Первым делом Резерфорду нужно усовершенствовать подсчет альфа-частиц, которые испускает радиоактивное вещество. Это должен взять на себя электрический прибор, разгрузив человеческий глаз. Вдохновившись идеями шефа, Гейгер разрабатывает опытную установку, из которой в конечном итоге получается так называемый «счетчик заряженных частиц», прототип счетчика Гейгера. При помощи нового прибора Резерфорд и Гейгер фиксируют, что один грамм радия испускает 34 000 000 000 альфа-частиц в секунду.

Альфа-магистру понятно, что они с Гансом Гейгером установили тем самым первый международный стандарт радиоактивности. После этого он осуществляет свою давно лелеемую мечту и покупает автомобиль «уолслей» с четырьмя сиденьями и пятнадцатью лошадиными силами. Машину пригоняет с завода шофер, который потом три дня живет у Резерфорда и дает хозяину уроки вождения. Но автомобильными прогулками наслаждаются не только его жена Мэй и дочь Айлин. Руководитель института регулярно приглашает и двадцать своих сотрудников из Японии, России, Германии, Америки и Англии группами по три человека на моторизованные вылазки на природу с отчаянной скоростью сорок километров в час. Хаим Вейцман, будущий президент Израиля, а в то время биохимик Манчестерского университета, описывает Резерфорда как «молодого, энергичного, неукротимого... Не было под солнцем ничего такого, о чем бы он не поддержал оживленного разговора, зачастую ничего в этом не понимая. Когда я шел обедать в столовую, по всем коридорам разносился его добродушный, громкий голос». Резерфорд явно замечал эту собственную черту характера и в других людях. Об одном своем закадычном друге он пишет: «Целый день лорд Кельвин рассуждал о радии, и меня восхищает самоуверенность, с какой он говорит на тему, в которой ровно ничего не смыслит». Один из его студентов видит в нем «вождя племени», который с каждым пошутит, шагая по лаборатории, сияющий, румяный и голубоглазый, и воодушевит своих студентов — не хорошо, но громко исполняемым — церковным гимном «Вперед, солдаты христианства».

В период между 1910 и 1912 годами Эрнест Резерфорд снова посвящает себя давней проблеме, которой он уже занимался в Монреале: взаимодействию излучения высокой энергии с материей. Луч из альфа-частиц, пройдя сквозь тонкую металлическую фольгу, становится нечетким. Несколько альфа-частиц явно отклонились на пути сквозь атомы металла. Что позволяет сделать заключение об огромных электрических силах внутри атома. Гансу Гейгеру и двадцатиоднолетнему студенту Эрнесту Марсдену поручено присмотреться к этому феномену. В их опытной установке им приходится опять вернуться к традиционным наблюдениям за световыми вспышками, поскольку искомое рассеяние не поддается автоматическому учету. На то и человеческий мозг, чтобы регистрировать отклонения. Лупу первых опытов Эльстера и Гейтеля уже давно заменил микроскоп с 70-кратным увеличением, на выходе которого закреплен сернистоцинковый экран. Этим привинченным экраном микроскоп заглублён в вакуумную камеру, где натянута тонкая золотая фольга, позади которой стоит источник радона.

Два физика пустились в трудоемкое дело. Они должны зрительно отсчитать 80 000 прямолинейно мчащихся сквозь атомы золота альфа-частиц, чтобы засечь пригоршню тех корпускул, которые отклонились в сторону. Время от времени они регистрируют рассеяние и под таким углом, который больше похож на возврат альфа-частиц к своему радоновому источнику. Этот феномен можно было заметить лишь при таком тщательном наблюдении за световыми вспышками, и он остается загадкой для Резерфорда и его ассистентов. Он ставит под сомнение все сложившиеся представления о структуре атома. Эти данные исключают равномерное распределение массы атома. Впоследствии Резерфорд сформулировал это так: «Это почти так же невероятно, как если бы швырнуть фанату на лист шелковой бумаги — и она рикошетом попала бы в тебя самого».

Результаты измерений Гейгера и долговременная статистика допускают такой вывод, что внутри атома золота вся его масса сконцентрирована в минимальном пространстве. Когда альфа-частица со скоростью 20 000 километров в секунду натыкается на это внутреннее ядро, она стопорится на лету сильным электрическим зарядом ядра и с ускорением отдачи отбрасывается назад к своему источнику. Все остальные альфа-частицы, пролетающие мимо ядра, более или менее сильно отклоняются от своей прямолинейной траектории. Но если почти все 80 000 альфа-лучей беспрепятственно пролетают сквозь золотую фольгу, то атом должен по большей части состоять из пустоты. И поскольку это ядро, nucleus, как нарекает гипотетическое образование Резерфорд, так редко задевается, оно должно быть невообразимо мало. Простой расчет соотношения приводит Резерфорда, Гейгера и Марсдена к поразительным выводам о размерности атомов. Если сам атом не больше чем стомиллионная доля сантиметра, то ядро должно быть еще меньше на 10 000 порядков.