Звездочёты. 100 научных сказок - Николай Николаевич Горькавый

– Да, что дальше? – нетерпеливо спросила Галатея.

– Эрнст подал заявку на стипендию, позволявшую учиться в Англии. Но такая стипендия была всего одна на Новую Зеландию и выдавалась раз в два года. Резерфорд работал учителем в средней школе и с нетерпением ждал решения по своей заявке. К сожалению, стипендию выиграл другой человек.

– Эх! – расстроилась Галатея, болевшая за новозеландского фермера, увлечённого наукой.

– Но случилось неожиданное – выигравший отказался от стипендии и остался в Новой Зеландии. Вместо него в Англию поехал счастливый Резерфорд.

– Мечта сбылась! – засмеялась Галатея.

– Резерфорд прибыл в Кембриджский университет и приступил к работе в Кавендишской лаборатории, став аспирантом знаменитого Дж. Дж. Томсона.

– Чем же он был знаменит? – поинтересовался Андрей.

– Томсон был директором прославленной Кавендишской лаборатории Кембриджского университета и активно исследовал катодные лучи. Учёный доказал, что независимо от материала катода они состоят из одинаковых частиц с одним и тем же соотношением заряда к массе. Это отношение Томсон измерил по отклонению траекторий частиц в электрическом и магнитном полях и стал открывателем электронов – мелких заряженных частиц материи. В 1906 году он получит за это открытие Нобелевскую премию. Ленард, который тоже исследовал катодные лучи и был близок к доказательству того, что они состоят из частиц, упустил право называться открывателем электронов – и очень обиделся.

– Он и с рентгеновскими лучами опоздал! – удивился Андрей.

– Да, Ленарду хронически не везло. Хотя за исследование катодных лучей он получил Нобелевскую премию 1905 года, самые яркие открытия, связанные с этими лучами, уплыли из его рук.

Томсон не только открыл электроны, но и предположил, что они входят в состав вещества, то есть являются частичками атома. Раньше учёные рассматривали атомы как нечто целое и неделимое – Томсон первый попытался создать более детальную модель атома, которая должна была включать отдельные частицы – электроны. Но электроны, заряженные отрицательно, отталкиваются друг от друга. Значит, их взаимное отталкивание должно компенсироваться присутствием материи с положительным зарядом, чтобы атом в целом получился нейтральным. И Томсон выдвинул следующую гипотезу: атом – это массивное облако положительно заряженной материи, в котором, как изюм в пудинге, находятся лёгкие отрицательные электроны. Эту модель так и стали называть: «пудинговая модель атома».

– Звучит аппетитно! – одобрила Галатея.

– Таково было состояние дел в атомной физике и в Англии, когда туда прибыл крепкий новозеландский парень, сын фермера Эрнст Резерфорд. Приборов в лаборатории Томсона не хватало, учёные шутили: «В Кавендише, готовя эксперимент, надо было левой рукой собирать прибор, а правой держать обнажённый меч».

Уже в своих первых работах Резерфорд сделал важное открытие – обнаружил новый тип лучей. В 1898 году, используя естественный источник радиоактивного излучения, он показал, что в нём присутствует два вида частиц: положительно заряженные массивные альфа-частицы и отрицательно заряженные лёгкие бета-частицы, которые по-разному реагировали на магнитное поле, отклоняясь в разных направлениях.

– Что это за частицы? – спросила Галатея.

– Бета-частицы оказались электронами, которые открыл Томсон. Альфа-частицы были ядрами гелия, которые в тысячи раз тяжелее электрона. Через год физик Поль Виллар показал, что есть ещё и нейтрально заряженные частицы, которые не отклоняются в магнитном поле, – их назвали гамма-лучами. Эти гамма-лучи были электромагнитным излучением, только ещё более коротковолновым, чем рентгеновские лучи.

Работа молодого Резерфорда была очень успешной, но попасть в круг английских профессоров ему не удалось: осенью 1898 года ему предложили занять место профессора в канадском университете в Монреале.

– Он был вынужден снова уехать из Англии? – расстроилась Галатея.

– Да. Но Резерфорд доказал, что работать на мировом уровне можно даже в провинциальном университете. В Канаде он познакомился с младшим лаборантом Содди.

– Младший лаборант – это на одну ступеньку выше дворника? – спросил Андрей.

Дзинтара улыбнулась:

– За пять лет совместной работы, к 1903 году, Резерфорд и Содди создали теорию радиоактивного распада – так называемое правило Резерфорда – Содди. Тогда царило мнение о неделимости и неизменности атомов. Молодые исследователи опровергли это мнение, утверждая: «В результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального вещества».

Одно из открытий Резерфорда началось с того, что сквозняк менял показания прибора. Один из сотрудников измерял радиоактивность тория с помощью электроскопа. Оказалось, что результаты эксперимента зависят от того, открыта или закрыта дверь в лабораторию.

– Какая-то мистика! – воскликнул Андрей. – Радиоактивность – явление на уровне атомного ядра, повлиять на него можно только с помощью… ну, например, атомного реактора. Сквозняк и радиоактивность никак не связаны!

– Не совсем так. Резерфорд начал исследовать «явление сквозняка» и догадался, что радиоактивный торий испускает газ – торон, тоже радиоактивный. Сдувая этот газ, сквозняк менял показания прибора! В науке не бывает мелочей, учитывать надо всё, вплоть до случайного ветерка. Позже выяснилось, что торон является одним из изотопов радиоактивного инертного газа радона.

После этих открытий, уже через несколько лет, в 1910 году, младший лаборант Содди стал академиком, или членом Королевского общества, а потом – нобелевским лауреатом.

– Вот как помогла ему дружба с сыном новозеландского фермера! – засмеялась Галатея.

– Эрнст Резерфорд тоже приобрел широкую известность и был выбран академиком в 1903 году. После восьми с лишним лет работы учёный покинул Канаду и триумфально вернулся в Англию. Весной 1907 года он начал работать профессором в Манчестерском университете, получая в два с половиной раза больше, чем в канадском университете. В следующем, 1908 году ему присудили Нобелевскую премию «за проведённые им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ». Узнав о премии, которую присудили почему-то по химии, а не по физике, Резерфорд произнёс ехидную крылатую фразу: «Вся наука – или физика, или коллекционирование марок».

В Манчестерском университете Резерфорд создал новую лабораторию, которая затмила своими результатами Кавендишскую. Кто-то сказал профессору:

– Вы – счастливый человек… Всегда на гребне волны!

– Да, но я сам и поднимаю эту волну, не так ли? – откликнулся самоуверенный Резерфорд.

Учёный из России, Пётр Капица, который работал в лаборатории Резерфорда, дал ему прозвище Крокодил. Капица так объяснял придуманное им прозвище: «Это животное никогда не поворачивает назад и потому может символизировать резерфордовскую проницательность и его стремительное продвижение вперёд».

Свой главный научный результат Резерфорд получил уже после присуждения Нобелевской премии. По его предложению в 1908 году физики Гейгер и Марсден стали изучать процессы рассеяния альфа-частиц на тонкой золотой фольге и получили загадочный результат: примерно 10 000 альфа-частиц пролетали сквозь фольгу, слегка отклоняясь от своего пути, но одна из них отклонялась сильно – вплоть до того,