Охотники за частицами - [13]
«Белые рабы» Гейгер и Марсден вопросительно смотрят на учителя, а тот, не раздеваясь, присаживается к столу и рисует… солнечную систему. Вот он посадил в центре Солнце, жирно зачернил его, пририсовал орбиты планет. Возле Солнца крупно написал «ядрышко». А чтобы снять последние следы недоумения с лиц учеников, в центральном кружочке жирно поставил «+» и по планеткам разбросал «минусы». Планетки — электроны!..
Так изобразил строение атома Резерфорд. Вокруг ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, по определенным орбитам кружится хоровод легоньких электронов. Эти орбиты могут иметь вид не только окружностей, но и эллипсов.
Только так можно понять странное отражение альфа-частиц назад, взволнованно говорит Резерфорд Гейгеру и Марсдену. Словно альфа-частицы в глубине атома наталкиваются на высокую электрическую горку. Как саночки! — те из них, что попадают на горку сбоку, проходят дальше, только немного сбившись с пути. А те, что налетают на горку в лоб, — те скатываются назад. Назад — в этом весь секрет!
Когда альфа-частицы влетают в атом, они обнаруживают скрытую в его недрах высокую гору — ядро. Пытаясь атаковать эту гору сбоку, альфа-частицы отклоняются, сильнее или слабее, в стороны от исходного направления полета — рассеиваются. Те же частицы, которые пытаются взять эту гору в лоб, бесславно скатываются назад. Именно эти отраженные назад альфа-частицы навели Резерфорда на мысль о существовании атомного ядра.
Через два месяца рисунок «солнечного атома» появится на страницах «Философского журнала», издаваемого Кембриджским университетом. А оттуда начнет свое полувековое шествие по страницам бесчисленных книг…
Атом, подобный Солнечной системе, как-то сразу и бесповоротно входит в сознание физиков. Странный, всем своим видом бросающий вызов классической физике, еще далеко не сдавшей своих позиций, — и все же… Иногда красота научной идеи сразу поражает в сердце, минуя слабые протесты ума.
Но надо еще доказать, что эта «красота» имеет право на существование. Электроны не могут вращаться вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца.
Помните? Ускоренно движущийся заряд должен непрерывно излучать. Излучая, он теряет энергию. Теряя энергию, он должен замедлять свое вращение. Замедляя свое вращение, он должен в конце концов остановиться.
И в этот момент сила электрического притяжения электрона к ядру атома станет безраздельным хозяином положения. Мгновение — электрон исчезает в ядре, за ним второй, третий. И с ними прекращает свое существование сам атом.
Что-то здесь не так… Снова исследователь оказывается, подобно Планку, подобно Эйнштейну, перед тяжелейшим выбором: либо неверна модель, либо неверна… старая физика. На сей раз эта альтернатива стоит перед Резерфордом и молодым датчанином Нильсом Бором. Он только третий год работает с Резерфордом, но уже успел проникнуться глубочайшим уважением к своему учителю.
Обидно будет, если любимое творение учителя отвергнет строгая критика. Но она необходима. «Платон мне друг, но истина дороже!» Бор ищет истину. И в клещах трудного выбора, что ни говори, ему все же легче, чем его предшественникам, дерзнувшим первыми посягнуть на старую физику.
Уже идет 1913 год. Уже позади теория квантов и теория относительности. И великие эти примеры не могут не придать Бору смелости.
Электрон можно сохранить от гибели в ядре, а с ним сохранить и сам атом, если электрон не будет излучать на орбите электромагнитные волны. Другого выхода нет. Так пусть это и будет выход. Запретить электрону излучать на орбите! На какой бы орбите он ни был. Ибо, как показывает несложный подсчет, таких орбит может быть много.
Запретить — и без всяких! Бор пока не знает, как обосновать свой запрет. И поэтому скромно называет его постулатом, то есть предложением, принимаемым без доказательств.
Но атом все же испускает излучение — свет, например. Надо в запрете, выходит, оставить лазейку? Что-то вроде «нет правил без исключений»? Так Бор приходит ко второй находке. Правда, чтобы не покривить душой, он должен признать долю участия в этой находке за своим «научным дедом» Томсоном.
Электрон испускает излучение в тот неуловимо короткий миг, когда прыгает с орбиты на орбиту. И в этот момент на свет рождается… фотон.
Вот когда атом Резерфорда обретает физическую плоть! Не беда, что второе положение Бора тоже постулат, что оно пока что столь же недоказуемо, как и первое. Притягательная сила новой теории атома столь велика, что перед ней не может устоять ни один физик. Не проходит и трех лет, как она, подобно палочке-считалочке, уже выдает ответы на сотни вопросов, которыми ее забросали физики. И правильные ответы!
Сразу удалось разрешить серьезнейшую трудность старой физики — помните, с линейчатыми спектрами? Перестает быть загадкой удивительная повторяемость свойств химических элементов, впервые подмеченная Дмитрием Ивановичем Менделеевым.
Эта повторяемость и легла в основу созданной им периодической системы химических элементов. Чем объяснить ее? — Менделеев не знал. Конечно, к тому времени уже были известны атомы. И Менделеев установил, что свойства химических элементов периодически зависят от веса их атомов.
