Летопись электричества - [86]
В результате многолетнего изучения альфа-частиц Резерфорду удалось особым образом сосчитать, сколько альфа-частиц испускает грамм радия в одну секунду. Затем он определил заряд каждой отдельной альфа-частицы. Заряд альфа-частицы оказался равным по величине двойному заряду электрона. Далее Резерфорд вычислил вес каждой альфа-частицы. Он оказался в четыре раза больше веса атома водорода.
Летящие альфа-частицы по сравнению с частицами, составляющими вторую часть излучения радия и названными бэта-частицами, оказываются тяжелыми снарядами более «крупного калибра».
В продолжение следующих трех лет Резерфорд внимательно исследовал различные другие свойства альфа-частиц. В 1906 году Резерфорд установил, что если пучок альфа-лучей проходит через щель и затем падает на фотографическую пластинку, то края той площади пластинки, где пучок падает на нее, оказываются размытыми.
«По-видимому, — решил Резерфорд, — альфа-частицы сталкиваются с атомами воздуха и поэтому отклоняются от строго прямого направления полета. Поэтому, быть может, происходит рассеяние альфа-частиц».
Своим сотрудникам Гайгеру и Марсдену Резерфорд поручил исследовать процесс рассеяния альфа-лучей при прохождении пучка через твердые тела, например через листочки различных металлов.
Гайгер и Марсден сотни раз наблюдали, как узкий пучок альфа-лучей проникал через тонкий листок того или другого металла и падал на экран, покрытый сернистым цинком. Когда металлический листок отсутствовал, на экране, покрытом веществом, способным светиться под действием ударов альфа-частиц, появлялось маленькое резко очерченное световое пятнышко; когда же на пути полета альфа-частиц находился металлический листок, светящееся пятнышко расползалось, и края его становились размытыми. Во всех этих опытах снова подтверждалось, что существует явление рассеяния пучка альфа-частиц из-за столкновения их с атомами воздуха или металла.
Однажды Гайгер и Марсден снова повторяли этот опыт. Случайно они поставили световой экран не позади, а спереди металлического листка и притом сбоку, так что альфа-частицы, летящие от источника, не могли падать на экран.
Удивленные помощники Резерфорда заметили, что на экране, несмотря на такое положение его, изредка все же появлялись световые вспышки.
По совету Резерфорда, Марсден и Гайгер опубликовали заметку о своем наблюдении.
Но Резерфорд первый из всех физиков объяснил явление, замеченное ею помощниками. Объяснение выходило далеко за рамки рядового открытия.
— Альфа-частица, — объяснял Резерфорд, — несет положительный электрический заряд. Для того чтобы заставить ее отскочить назад, необходимо воздействовать на нее необычайно сильным электрическим или магнитным полем. Эти поля, по-видимому, существуют в атомах. Они сосредоточены в каком-то очень маленьком объеме самого атома, и поэтому, наверное, не каждая альфа-частица попадает туда. Похоже, что сам атом выглядит не так, как мы его до сих, пор представляли. По-моему, атом состоит из маленькой сердцевины и окружающих ее частиц. В сердцевину атома, где сосредоточены чудовищной силы электрические поля, альфа-частица проникнуть не может. Но зато в остальную часть атома она проникает очень часто. Атом, следовательно, имеет сердцевину, или ядро! Это ядро отталкивает положительную альфу-частицу. Следовательно, оно должно быть заряжено положительно.
Резерфорд со своими талантливыми учениками и последователями бомбардировали и штурмовали электрическими «снарядами» ядра атомов различных веществ. Эти опыты велись во всех странах света и сулили много нового и неожиданного. И действительно, с течением времени удалось сделать важные открытия, еще более разъяснившие строение материи.
Почти все главнейшие открытия новых составных частей материи были сделаны учениками Резерфорда здесь же, в кембриджской лаборатории.
В 1932 году один из талантливых учеников Резерфорда, Джон Чэдвик, открыл нейтроны — нейтральные части материи, входящие в состав ядра атомов. Существование этих частиц подозревалось Резерфордом в продолжение двенадцати лет. Почти одновременно нейтроны были открыты супругами Кюри-Жолио.
В 1933 году ученики Резерфорда Блэккет и Оккиалини открыли позитрон — положительный электрон.[65] Эта частица материи имеет такую же массу, как и электрон, и обладает таким же по величине электрическим зарядом, но только положительным.
В 1934 году ученики Резерфорда углубили исследование явлений атомного распада элементов. Это послужило толчком к открытию искусственной радиоактивности элементов.
31 января 1934 года на заседании Парижской Академии наук было заслушано сообщение Кюри и Жолио[66] о создании ими новых радиоактивных элементов: радиоазота, радиокремния и радиофосфора.
Оказывается, искусственная радиоактивность возникает в некоторых веществах при бомбардировке их альфа-частицами, протонами и нейтронами. При этом получается неустойчивое ядро, которое быстро распадается.
