Страница 5 из 7
Глава 3. Кулуары Сольвеевских конгрессов
Мы недавно показали при помощи метода Вильсона, что некоторые легкие элементы (бериллий, бор, алюминий) испускают положительные электроны при бомбардировке их альфа-лучами полония. По нашему предположению, эмиссия бериллием положительных электронов вызывается внутренней материализацией гамма-излучения, в то время как положительные электроны, излучаемые бором и алюминием, являются электронами атомных превращений, которые сопровождают эмиссию нейтронов.
Эрнест Гастон Сольве, видный бельгийский химик-технолог, предприниматель и глава одноименной химической компании, был известен далеко за пределами своей маленькой родины разработками аммиачных способов получения соды из поваренной соли. Однако в историю этот представитель редкого типа ученых-предпринимателей вошел как инициатор международных форумов физиков, именуемых в честь него Сольвеевскими конгрессами.
Считается, что к организации серии представительных конгрессов Сольве подтолкнул выдающийся немецкий физико-химик, будущий нобелевский лауреат Вальтер Герман Нернст, широко известный работами по термодинамике. В 1911 году под руководством основанного Сольве Международного института физики состоялся первый конгресс под председательством Хендрика Лоренца, посвященный теме «Излучение и кванты». Так возникла уникальная возможность обсуждения самых разных актуальнейших фундаментальных проблем в физике и смежных разделах науки. В силу сложившихся обстоятельств довоенные Сольвеевские конгрессы во многих отношениях стимулировали развитие атомной и ядерной физики.
VII Сольвеевский конгресс
Самым значимым для предвоенной науки стал последний, седьмой конгресс «Структура и свойства атомного ядра», состоявшийся в октябре 1933 года под председательством Поля Ланжевена. Наверное, это была одна из последних встреч ведущих представителей научного сообщества, еще не разделенных на враждующие политические лагеря. Давайте и мы заглянем на этот авторитетнейший научный форум, с которого тянутся многие нити тайн атомного века.
Несомненно, одной из самых колоритных фигур на конгрессе был сэр Эрнест Резерфорд. Всегда в окружении своих учеников, коллег и друзей он, энергично жестикулируя, громогласно делился воспоминаниями о «яростном периоде становления новой науки»:
– Вернемся к радиоактивности, когда Беккерель обнаружил и тщательно исследовал свойство урановых лучей делать электропроводящим воздух, его заметке предшествовало наше исследование, показывавшей, что рентгеновские лучи делают воздух электропроводящим благодаря ионизирующему действию. Так был открыт важнейший метод исследования радиоактивности…
– Между тем еще Пьер Кюри допускал возможность наличия и иных механизмов выделения радиационной энергии, – все повернулись на негромкий, но четкий женский голос с немного грассирующим произношением. В группе французов стояла болезненно-бледная (сказывалась длительная работа с радиоактивными препаратами), миниатюрно-хрупкая Мария Склодовская-Кюри, самая знаменитая женщина в науке, дважды лауреат Нобелевской премии. Рядом с ней постоянно находилась старшая дочь Ирен и зять Фредерик Жолио, молодые исследователи, уже зарекомендовавшие себя в науке десятком экспериментальных работ по физике ядерных процессов. Немного смущаясь, Фредерик задал давно интересовавший его вопрос, обращаясь к своей знаменитой теще:
– А правда ли, вы вначале считали, что радиоактивные элементы берут энергию из внешнего пространства и оно постоянно пронизывается некоторыми неизвестными еще радиациями, которые при встрече с радиоактивными телами задерживаются и преобразуются в радиоактивную энергию?
На бледном лице Склодовской-Кюри мелькнула болезненная улыбка:
– Все правильно, Фредерик, эта ошибочная гипотеза была высказана в самый последний год уходящего прошлого века, однако сегодня можно признать, что в ней было зерно замечательной идеи космических излучений, которые сейчас исследуются в высокогорных лабораториях. К тому же уже через несколько лет я публично признала, что новейшие исследования благоприятствуют именно гипотезе атомных превращений радия.
Резерфорд, все еще находящийся под впечатлением только что прослушанного доклада Вернера Гейзенберга об использовании недавно обнаруженных нейтронов для объяснения некоторых интригующих особенностей структуры атомного ядра, только энергично хмыкал, жестикулируя давно погасшей трубкой:
– Что бы тут ни говорила несравненная мадам Кюри, но главное в исследованиях радиоактивного излучения – это то, что, используя теорию квантов Планка, мы получили квантовую модель атома. Вспомните, как созданию нашей модели предшествовали бесплодные попытки построить структуру атома на основе представлений классической электродинамики и механики.
– Вы, наверное, имеете в виду атомную модель Хантаро Нагаоки? – рискнул вставить вопрос в громогласные рассуждения мэтра Жолио.
– Именно так, мой юный друг, именно так, – забывшись, Резерфорд извлек свистящий звук из своей трубки, вызвав улыбки у окружающих. С досадой переложив трубку в другую руку, он продолжил: – Нагаока исходил из исследований Максвелла об устойчивости колец Сатурна и представлял себе строение атомарных структур аналогичным схеме Солнечной системы. Поэтому его модель включала положительно заряженную центральную область – Солнце, вокруг которого по выделенным кольцеобразным орбитам вращались электроны – планеты. Причем при орбитальных возмущениях тут же возбуждались электромагнитные волны, периоды которых, по расчетам Нагаоки, были того же порядка, что и спектральные частоты некоторых элементов.
Из окружения Резерфорда выдвинулся его ученик Джеймс Чедвик, автор недавнего открытия нейтронов:
– Любопытно, почему же при всех своих достоинствах планетарная модель атома довольно долго безуспешно конкурировала с томсоновской схемой?
Крокодил (так за глаза все называли Резерфорда с легкой руки его любимого ученика П. Л. Капицы) удовлетворенно взмахнул трубкой:
– Атом Томсона в действительности был хорошо структурированной моделью, в которой положительное электричество было как бы размазано по сфере, с вкраплениями отрицательных зарядов. В этом томсоновском атомном пудинге с изюмом электронов было, конечно, много необычного. Так, в простейшем атоме водорода электрон находился точно в центре пудинга и при всяком смещении на него должна была бы действовать квазиупругая сила электростатического притяжения, под действием которой он бы и совершал колебания. Теоретически частота подобных колебаний электрона должна была бы определяться радиусом сферы, зарядом и массой электрона, и если радиус сферы совпадает с атомным радиусом, то и частота этих колебаний будет совпадать с частотой излучаемой спектральной линии. Для многоэлектронных атомов Джи-Джи рассчитал вполне устойчивые конфигурации, считая, что каждая из них определяет химические свойства атомов. На основании своих построений он даже предпринял попытку теоретически построить периодическую систему элементов.
Еще один ученик Резерфорда, Патрик Блэккет, недавно прославившийся открытием в космических лучах одновременно с американцем Карлом Андерсеном удивительных положительных электронов-позитронов, улыбаясь слушал громогласные восклицания своего шефа, который, казалось, признавал только резкие суждения, попытался тоже подать реплику:
– Тем не менее ведь и Бор позднее назвал попытку атомного моделирования Джи-Джи «знаменитой» и указал, что со времени этой попытки идея о разделении электронов в атоме на группы сделалась исходным пунктом более новых воззрений. Отмечая, что теория Томсона в целом несовместима с опытными фактами, Бор тем не менее считал, что эта теория содержит много оригинальных мыслей и оказала большое влияние на развитие атомной теории…