Даниил Данин - Резерфорд

В работе Резерфорда всего важнее было ее начало. Из девятнадцати параграфов этого обширного исследования, несомненно, самым существенным был § 4 — «Сложная природа урановой радиации».

Ему захотелось прежде всего узнать, однородна ли радиация урана или, быть может, она состоит из лучей разной проникающей способности. Автопортреты урана на фотопластинках Беккереля не только не заключали ответа на такой вопрос, но и не возбуждали самой проблемы. Так, черно-белые снимки облаков не возбуждают подозрений, будто в солнечном луче спрятаны семь цветов радуги. Отчего же Резерфорд заподозрил, что в радиации урана есть своя радуга?

Когда сегодня на экзамене по физике фортуна подбрасывает школьнику вопрос о трех типах излучения естественных радиоактивных элементов, юнец вздыхает с облегчением: «Повезло!» Вопрос легчайший. И ответ на него звучит красиво. Это — альфа-, бета- и гамма-лучи; альфа — положительно заряженные ядра гелия; бета — отрицательно заряженные электроны; гамма — коротковолновые фотоны невидимого света; они, разумеется, электрического заряда не несут, как и любые фотоны… Существует заблуждение, — и оно бытует на страницах многих популярных книг, — будто именно так, по знаку заряженности, впервые отличил Эрнст Резерфорд альфа-лучи от бета-лучей. Картина рисуется при этом соблазнительно простая: он поместил излучающие вещества в магнитное поле и сразу установил, что один лучевой поток отклоняется влево, другой — вправо, а третий не отклоняется вовсе. Неотразимая убедительность этой картины для популярных книг очень хороша. Но история делалась не так.

Резерфордовское открытие «радуги» в урановой радиации было совсем не случайным. О магнитном поле он тогда и не думал. Да и нужного магнитного поля он не мог бы создать в Кавендише 1898 года. Снова все началось с размышлений о лучах Рентгена.

Они бывали разными. И не только по интенсивности. Одни легко проникали даже через солидную толщу металла, другие не могли преодолеть и сравнительно слабой преграды. Уже тогда говорили, как говорят сегодня, о мягких и жестких рентгеновых лучах. Все зависело от условий их получения — от характеристик разрядной трубки, где они рождались. Кавендишевцы, конечно, шутили, что проникающая способность лучей Рентгена целиком зависела от Эбенизера Эверетта — он, лучший стеклодув Великобритании, выдувал и монтировал для них эти трубки. В «изготовление» урановой радиации не могли бы вмешаться ни Дж. Дж., ни искуснейший Эверетт: условия ее рождения в недрах урана никому не были известны. Но одно сходство с лучами Рентгена тут было очевидно: способность пронизывать толщу непрозрачного вещества. А в исканиях ученых всегда есть что-то от простодушия детского любопытства: может быть, и урановая радиация не вся однородна — может быть, и в ней есть мягкие и жесткие лучи, очень проникающие и не очень проникающие? Может быть, в лаборатории природы, где создается эта радиация, осуществляются разные условия ее рождения? Вот что занимало Резерфорда, когда весной 1898 года он приступил к параграфу четвертому своей исследовательской программы. Еще не было речи ни о каких знаках заряда, а только о проникающей способности лучей урана. Только об этом…

Резерфорд удовлетворил тогда свое любопытство со столь характерной для него простотой экспериментальных решений.

…Две горизонтальные цинковые пластиночки. Одна над другой. Между ними толща воздуха в несколько сантиметров. Нижняя соединена с одним из полюсов заземленной батареи. Верхняя — с заземленным квадрантным электрометром. На нижней пластиночке ровным тонким слоем насыпан черный порошок — уран!

Стрелка электрометра приходит в движение: урановая радиация порождает в воздухе ионы — газ перестает быть изолятором, между пластинками течет ток. Он тем сильнее, чем больше создается ионов. А ионов тем больше, чем интенсивней радиация. Стоит накрыть слой урана тончайшим металлическим листком, и часть радиации поглотится. Станет слабее ток. Стрелка электрометра чуть отползет назад. Она отползет назад еще заметней, если заэкранировать уран преградой из двух листков, из трех, четырех… двенадцати… двадцати… В конце концов наступит момент, когда стрелка электрометра вернется в нулевое положение. Проникающая способность радиации иссякнет, и экран поглотит все лучи. Больше некому будет создавать ионы в воздухе, и ток прекратится.

А если не прекратится?!

Норман Фезер уверяет, что Резерфорд был поражен неожиданностью открывшейся ему картины. Но хочется думать обратное.