У атомов тоже есть сердце. Резерфорд. Атомное ядро - [25]

Огромное хранилище скрытой энергии находится в самих радиоактивных атомах.

Эрнест Резерфорд

Резерфорд прибыл в Манчестер осенью 1907 года, и первой его заботой стало получение радиоактивного материала. Институт радия Австрийской академии наук предложил Резерфорду разделить материал, отправленный также Рамзаю. После споров между учеными (Рамзай собирался передать Резерфорду образцы по завершении своих опытов) из Вены прислали подтверждение, что вышлют отдельные образцы для Резерфорда. Другой важной задачей было найти первоклассного помощника. На этот раз им стал Ханс Гейгер, приехавший в 1906 году из немецкого Эрлангена, чтобы работать с Шустером.

В Манчестере первые исследования Резерфорда были посвящены анализу альфа-частиц, который он начал в 1902 году. Он хотел убедиться в их составе, о чем писал несколько лет назад, и намеревался доказать, что это один и тот же вид излучения вне зависимости от источника. До сих пор это была просто гипотеза, поэтому ее требовалось подтвердить.

Резерфорд и Гейгер придумали трубку, которая позволяла подсчитать альфа-лучи. После некоторых усовершенствований Гейгера данный аппарат стал называться счетчиком Гейгера. Благодаря счетчику ученые смогли установить количество частиц, испускаемых радиоактивным источником. Так как они уже могли определить общий заряд, который производил поток частиц, это позволило им выяснить заряд одной частицы, для чего общий заряд частиц был разделен на их количество. Получив это число, идентификацию альфа-излучения с ядрами гелия больше не подвергали сомнению. Таким образом, альфа-частицы являлись ядрами гелия, атомами гелия с недостающими двумя электронами. В тот момент Резерфорд наконец нашел экспериментальное подтверждение, а позднее упрочил его еще более изящным экспериментом, в ходе которого можно было оценить спектр поглощения альфа-частиц, также идентичный спектру гелия. Именно тогда, будучи полностью занятым своими опытами, он получил новость о том, что ему присуждена желанная Нобелевская премия по химии 1908 года. Премия вручалась "за проведенные им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ".

После поездки в Стокгольм его жена написала родственникам следующее: "Он объяснил, как долго ему пришлось работать над трансформациями разной длительности, но ни одна из них не была такой быстрой, как его собственное превращение из физика в химика". В речи он рассказал о своих исследованиях альфа-лучей, которые были начаты в Кавендише, когда он первым обратил внимание на этот вид излучения, а затем продолжены в Макгилле. Именно тогда у него зародились подозрения, что это могли быть частицы гелия, так как в месторождениях радиоактивных элементов было большое количество этого газа, как отметил Рамзай; наконец, в своих последних исследованиях в Манчестере он нашел экспериментальное подтверждение своей теории.

Резерфорд всегда был до суровости далек от роскоши, так как вырос в небогатой семье, но на этот раз он воспользовался полученной премией и купил автомобиль. Его старый друг Отто Ган устроил для своего учителя триумфальный тур по немецким университетам, где тот проводил лекции и встречался со многими учеными, имена которых ему были знакомы лишь по публикациям.

После возвращения в Манчестерскую лабораторию Резерфорд быстро достиг нового великого успеха в своей карьере, о котором упоминалось в главе 1: с помощью альфа-лучей он обнаружил ядро атома. Это излучение стало его талисманом, его штурвалом, который помогал ему двигаться вперед по волнам науки.

ГЛАВА 4 К расщеплению ядра

Путь к расщеплению атомного ядра начался с простого эксперимента Резерфорда, когда ему удалось выбить два протона из ядра атома азота. Однако научные опыты с незначительными средствами и простейшими инструментами в распоряжении ученого практически исчерпали себя. Резерфорд осознавал, что для осуществления новых открытий большой науке необходим толчок, предполагающий эксперименты, которые сегодня проводятся на ускорителях частиц.

Чтобы узнать, как работает та или иная вещь, самое лучшее — разобрать ее. Именно так поступает любопытный ребенок. Резерфорд смог применить этот деконструктивистский подход к атомному ядру и раздробить его, получив доступ к тому, что было скрыто от человеческих глаз.

Резерфорд прибыл в Манчестер в 1907 году, через год он получил Нобелевскую премию, а в 1909-м уже работал с Гейгером и Марсденом над атомной моделью, занимавшей его до 1912 года. Тогда же к группе присоединился Бор, привнесший квантовую теорию в субатомную вселенную. Через короткое время разгорелась Первая мировая война (1914-1918), отголоски этого конфликта потрясли и научный мир: погибли многие выдающиеся и подающие надежды ученые, перед лицом боевых действий научные проекты развеивались как сон, рушились здания и оборудование, сокращалось финансирование, раскалывались рабочие группы...

Марсден, сотрудник Резерфорда, эмигрировал в Новую Зеландию в 1914 году. Резерфорд подергал за нужные ниточки, чтобы в Новозеландском университете Марсдена без проблем приняли профессором физики. Однако прежде чем покинуть Соединенное Королевство, он до последнего работал над серией экспериментов своего руководителя. Последний опыт, который он осуществил перед отъездом, заключался в бомбардировке атомов азота в газообразном состоянии альфа-частицами. На этот раз Марсден наблюдал, как из ядра выделились частицы, которые он не смог идентифицировать. В начале он подумал, что перед ним новый вид радиоактивных пучков, которые могли бы дополнить собой уже известные альфа-, бета- и гамма-излучение. В этом месте его исследования внезапно прервались, так как ему нужно было отправляться на фронт.