Jaume Navarro - Квантовая модель атома. Нильс Бор. Квантовый загранпаспорт.

4α 2+ 9Ве 4→ 12С 6+ 1n 0.

где n обозначает нейтроны.

Это предположение исказило изначальное толкование открытия Чедвика. Одно дело экспериментально подтвердить, что существует нейтральное излучение (состоящее из частицы массы, схожей с массой протона), и совершенно другое — истолковать эти частицы как элементарные, основополагающие. Последний шаг был сделан не сразу: на то, чтобы весь мир признал основополагающий характер нейтронов, понадобилось почти два года. Между тем многие предпочитали думать, что нейтрон, как и а-частицы, — это соединение протона с электроном.

Среди первых, кто принял это радикальное толкование, были Паули, Гейзенберг и Бор. Последний организовал в Копенгагене в апреле 1932 года семинар по изучению недавнего открытия и следствий из него для структуры атомного ядра. Чтобы представить себе тот энтузиазм, с которым Бор воспринял новость о существовании нейтронов, обратимся к фрагменту письма, отправленного им Резерфорду после апрельского семинара:

«Прогресс в исследовании ядерной структуры настолько скоростной, что задаешься вопросом, какие новости ждут нас завтра. [...] Пожалуй, я никогда еще так не хотел быть ближе к вам и к Кавендишской лаборатории».

Если считать нейтрон элементарной частицей, а не соединением протона с электроном, то образ атомного ядра меняется радикально. Атом обрел иную структуру (см. рисунок 3): ядро, образованное протонами и нейтронами (частицами схожей массы, хотя первая обладает электрическим зарядом, а вторая нет), и несколько электронов вокруг ядра, число которых равно числу ядерных протонов.

РИС.З

У этой модели атома было много преимуществ относительно предыдущей, но был один очевидный недостаток. Если ядро состояло только из протонов и нейтронов, откуда испускались электроны β-радиоактивности? Чтобы ответить на этот вопрос, требовалось ввести новую частицу, которая была открыта в 1932 году, — позитрон.

С 1910 по 1912 год немецкие ученые Альберт Гокель (1860— 1927), Вернер Кольхёрстер (1887-1946) и австриец Виктор Франц Гесс (1883-1964) изучали тип излучения (неизвестного до той поры), происходящего из атмосферы. Поднявшись на аэростатах, исследователи заметили, что количество обнаруженного в атмосфере электрического заряда с высотой увеличивается. Это указывало на то, что излучение происходит из верхних слоев атмосферы или (почему бы и нет?) из космоса. Поэтому его назвали Hohenstrahlen, или Ultrastrahlen, дословно «излучения высот», или «излучения извне».

В 1925 году американец Роберт Эндрюс Милликен (1868- 1953) назвал это «космическими лучами». Неизвестное происхождение данного типа излучения окружало его мистическим ореолом, перед которым Милликен не мог устоять. Изучение космических лучей было частью большого проекта, который задумал американский физик. После открытия радиоактивности в конце XIX века ученые знали, что имеют дело с процессами трансмутации материи: одни атомы превращаются в другие с испусканием положительного (а), отрицательного (Р) и нейтрального (у) излучения. С тех пор перед воображением ученых открывались завораживающие возможности: использовать атомную энергию, синтезировать атомы в лаборатории, полностью постичь структуру атома... Следующие слова Милликена показывают нам, что его заинтересованность космосом связана с вопросами состава материи:

«У радия и урана мы видим только распад [атомов]. Но где-то почти наверняка эти элементы постоянно как-то образуются. Возможно, они сейчас собираются в звездных лабораториях. [...] Сможем ли мы когда-нибудь контролировать этот процесс? [...] Если мы добьемся подобного, это будет новый мир для человека!»

Для Милликена исследование космических лучей было способом изучить процессы, которые происходят на звездах — «фабриках Бога», как он их называл. Здесь можно отметить еще один интересный элемент его исследования: у Милликена имелась теория о происхождении атмосферного излучения до проведения экспериментальной работы. В то время как в Европе обсуждали не только происхождение такого излучения, но даже сам факт его существования, Милликен считал очевидным внеземное происхождение излучения в атмосфере. Он не мог доказать, что космические лучи на самом деле космические, поскольку не мог выйти за пределы атмосферы, однако, окрестив излучение так, уже навязывал свое видение этого явления. Милликен считал, что в процессе образования различных элементов из «доменных печей» звезд испускаются разные типы излучения как отходы этих процессов. Следовательно, изучение даст нам информацию об образовании атомов. Космические лучи — это «первые крики новорожденных атомов».