Охотники за частицами - [14]
Но почему? На этот вопрос в те годы ответа дать было нельзя. Еще не были известны электроны, еще не знали, как устроены атомы.
Теперь же, в десятые годы нашего века, «солнечноподобная» атомная картина Резерфорда и Бора без промедлений объясняет периодический закон Менделеева. Химические свойства атомов — а о периодичности именно этих свойств идет речь — определяются просто числом электронов на самой внешней, наиболее удаленной от ядра оболочке атома.
Сколько в ней может быть электронов? Наблюдения показывают, что не более восьми. От одного до восьми электронов, а значит, всего восемь типов химического поведения атомов, восемь валентностей. Когда атомы соединяются в молекулы, в игру вступают электроны на самых наружных атомных орбитах.
Вот здесь и лежит ключ к валентностям, заключает в 1914 году немецкий химик Вальтер Коссель. Это заключение и образует ту основу, на которой начинает развиваться новая, современная химия. Не та, что вслепую колдует у пробирок, а зрячая, вооруженная точным представлением и расчетом.
И это только малая доля открытий, которые вдруг хлынули из нового атома, как из рога изобилия. В этом быстром потоке нового знания ядро может считать себя обойденным. Не до него! Физики удовлетворяются пока самыми общими сведениями о нем: ядро положительно заряжено; в нем сосредоточена почти вся масса атома; оно имеет размеры, в десятки тысяч раз меньше, чем те орбиты, по которым вокруг него вращаются электроны.
Из чего оно состоит? Самое легкое ядро — это, как показывает опыт, ядро атома водорода. Вероятно, оно содержит в себе одну положительную частицу. Ядро простейшее, а потому переносит свое название и на свою частицу. Ее называют протон, что по-гречески и означает «простейший». Следующее — ядро атома гелия — вчетверо массивнее. Значит, в нем четыре протона и так далее.
А чтобы ядро могло долго и устойчиво существовать, несмотря на взаимную вражду его положительных частиц, в него нужно добавить цемента. Как и двадцатью годами раньше, когда физики пытались сдержать в атоме разлетающиеся электроны.
Пусть эти же электроны и будут цементом для протонов. Тогда ядро гелия можно составить, с его двойным положительным зарядом, из четырех протонов и двух электронов.
Вот пока и все внимание, которое уделили физики ядру. Третья выдающаяся частица атомного мира — протон — на сей раз открыта как-то «заурядно». Словно некий прочный продукт резерфордовского атома. И тут же большинство физиков забывает о нем. Забывает надолго. В следующее двадцатилетие физики заняты совсем другими вещами.
Но не забывают о ядре ни Томсон, ни Резерфорд, ни их ученики. Кажется, что они пошли теперь не в ногу с веком, в стороне от основного потока физики.
Время покажет, что это не так. «Ядерная» тишина десятых и двадцатых годов подготовляет грандиозные открытия тридцатых годов, мощно потрясшие человечество…
Глава 2
Град из космоса
Мойте руки перед едой! Врачам, долго и успешно пропагандирующим этот лозунг, обеспечена поддержка физиков.
Ибо любой физический — да и не только физический — опыт есть результат упорной борьбы человека с природой. Она нисколько не стремится к чистоте. Напротив, все, что можно, она перемешивает друг с другом. Да еще так тесно, что отделить одно от другого нередко требует колоссального труда и немалого хитроумия.
История физики — это история борьбы за чистоту опыта. Интересующему явлению всегда сопутствует компания побочных явлений. Эти явления постоянно мешают; нередко они совсем маскируют нужное явление.
Допустим, — и это ближе к нашей теме — физик изучает электрический разряд в чистом газе, к примеру, в аргоне. Значит, прежде всего надо получить чистый газ. Аргон добывается из воздуха, где его ничтожные доли процента.
Сегодня физик может не беспокоиться: к его услугам мощная химическая промышленность. Но еще полвека назад он должен был добывать аргон собственными руками.
Процедура извлечения аргона из воздуха длинна и хлопотна. Пришлось бы долго описывать ее. Но вот аргон получен. Чистый? Конечно, нет. Абсолютно чистых веществ человек еще никогда не имел в своем распоряжении.
Все вещества, даже очень чистые, хоть и немного, но загрязнены примесями. Аргон, например, запачкан следами кислорода — очень неприятного газа. Дело в том, что кислород, как выяснилось впоследствии, очень активно вмешивается в ход электрического разряда и может сильно напортить в опытах.
Совсем избавиться от кислорода невозможно. Физик в нашем рассказе удовлетворяется примесью, скажем, одного атома кислорода на тысячу атомов аргона.
Следующий этап — ввести аргон в сосуд, в котором будет проходить опыт. Теперь надо очищать сосуд. Задача эта еще труднее. Она напоминает работу билетеров в кинотеатре, когда закончился детский сеанс и должен начаться взрослый. Да еще с грозным аншлагом: «Дети до 16 лет не допускаются!» Такое объявление способно только разжечь мальчишечье любопытство.
И, вместо того чтобы чинно проследовать на выход, мальчишки прячутся по всем закоулкам зала. Вспугнутые билетерами, они выскакивают в двери, чтобы вернуться через окна. Несмотря на все старания билетеров, на взрослом сеансе всегда останется «примесь» мальчишек.
