Можно ли сделать золото? Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов - [28]

Как мы видим, исследователи атома, современные "алхимики" XX века, всегда преследовали совсем иные цели, чем погоню за обманчивым золотом алхимии. Разрешить вопрос о превращении элементов как проблему ядерной физики -- вот их истинная задача. Однако этот вопрос рассматривался также с трезвой научно-практической стороны, о чем свидетельствует высказывание химика Вилли Марквальда. Процитируем строки из его доклада Немецкому химическому обществу в мае 1908 года: "Превратить неблагородные металлы в благородные было мечтой алхимиков. Мы узнали из свойств радиоактивных веществ, что если бы этот процесс удался, то при этом либо выделилось бы столько энергии, что по сравнению с этим цена полученного благородного металла стала бы незначительной; либо, наоборот, затраты энергии сделали бы облагораживание металла практически бессмысленным".

Глава 4

СОВРЕМЕННЫЕ АЛХИМИКИ -- УЧЕНЫЕ ИЛИ ШАРЛАТАНЫ?

Вдохновляющие открытия

"Теперь я знаю, как он выглядит..."-- обратился к своим сотрудникам Эрнест Резерфорд в один прекрасный день в начале 1912 года. На удивленный вопрос, что же, собственно, он имеет в виду, физик ответил: "...Атом!"

Видимо, Резерфорд открыл нечто значительное. Ведь до той поры ни один человек не имел истинного представления о том, что же такое атом. Сначала думали, что это своего рода биллиардный шар. После открытия электрона полагали, что это, скорее, электрически нейтральное образование, на поверхности которого размещены электроны, способные отщепляться. У Резерфорда тоже была своя точка зрения. Еще в мае 1911 года в работе, помещенной в лондонском "Философикл мэгэзин", он приписывал атому "центральный заряд". Ныне исследователь атома поразил своих сотрудников из Манчестерского университета новым вариантом: "Теперь я знаю, как выглядит атом в действительности: атом имеет ... ядро!"

Атомное ядро? Это было поистине нечто новое. К этому выводу Резерфорд пришел экспериментальным путем; основываясь на опытах своих сотрудников Гейгера и Марсдена, он бомбардировал платиновую фольгу альфа-частицами. При этом удалось показать, что приблизительно одна частица из 8 000 ударившихся о фольгу отклонялась, даже отбрасывалась назад. Что же могло задерживать частицу, имеющую значительную собственную массу и мчащуюся сквозь атомы со скоростью 15 000 км/с? Это могло быть только препятствие, которое было еще более плотным, чем альфа-снаряды, и при этом столь малым по размеру, что попадания были весьма редкими,-- а именно ядро атома.

Дальнейшие опыты привели Резерфорда к выводу, что ядро атома заряжено положительно и величина заряда ядра совпадает с порядковым номером соответствующего элемента. Следовательно, ядро является центром мощно сжатого заряда, в котором сконцентрирована вся масса атома. Здесь находится источник невообразимой атомной энергии! Уточненную теорию существования атомного ядра Резерфорд опубликовал в августе 1912 года в "Философикл мэгэзин". Известному исследователю атома вновь удалось прорваться сквозь застывшие теоретические представления, за которыми скрывалась тайна атома.

Датский физик Нильс Бор, ставший вскоре ведущим теоретиком в области атомного учения, подхватил мысли английского коллеги и в 1913 году в нескольких работах "On the Constitution of Atoms and Molecules[55]" высказал свои представления о новой модели атома. Атом состоит из положительно заряженного ядра, сосредоточившего в себе всю массу; ядро окружено электронами, число которых компенсирует заряд ядра и которым предписаны вполне определенные орбиты. Теперь представление об атоме становилось четким. Конечно должно было пройти некоторое время, прежде чем появились конкретные данные о строении атомного ядра. Однако уже сейчас можно было сделать ценные выводы. Источником радиоактивного излучения и местонахождением таинственной энергии атома могло быть только ядро. Напротив, за поглощение и излучение световых и рентгеновских лучей, а также за реакционную способность атомов ответственны электронные оболочки, находящиеся вокруг этого ядра. Ученые получили теперь отчетливые представления и о размерах атома: "измерив" диаметр атома, его оценили в 10[-8] см, то есть стомиллионной частью сантиметра. Неизмеримо крошечным было ядро, которое оказалось в десять тысяч раз меньше, чем весь атом.

Еще одно значительное открытие было сделано в эти годы в физической лаборатории Резерфорда в Манчестерском университете. Молодой сотрудник Г. Мозли, работавший у Резерфорда с 1910 года, занялся определением частот рентгеновского излучения, испускаемого различными химическими элементами. Волновая природа Х-лучей была установлена в 1912 году работами Макса Лауэ и физиков отца и сына Брэггов. Был также найден способ определения их длин волн при прохождении через решетки кристаллов. Отсюда можно было рассчитать частоту излучения.

Опыты Мозли заслуживают более подробного описания. Они могут дать некоторое представление о той классической простоте, с которой физики-экспериментаторы делали в то время фундаментальные открытия. Чтобы получить желаемое рентгеновское излучение, нужно было катодные лучи, возникающие в эвакуированной газоразрядной трубке, направить на антикатод, изготовленный из соответствующего элемента или его соединений. Уже эта проблема была практически не простой. Кроме того, Мозли предполагал брать один за другим различные антикатоды, чтобы легче было сравнивать спектры испускаемого рентгеновского излучения. Как это осуществить?