Открытие Джи - Джи

— К какой, папа?

Томсон встал и прошелся по комнате.

— К тайне образования туманов, — сказал он, смеясь. — У него есть своя туманная камера, от которой он не отходит день и ночь.

— Бедный физик, — вздохнула бабушка. — Говорят, Вильсону плохо живется.

— Надеюсь, что теперь его дела поправятся, — сказал Томсон. — Джордж, где твоя золотая монета?

Джордж принялся за исследование рождественского пирога, и вскоре у ног марципановой фигурки обнаружил «монету счастья».

А Джи-Джи подошел к стоящему на столике деревянному ящику с длинной ручкой. Это была старинная шарманка, игравшая вальсы и старые английские песенки.

Медленный мотив застольной песни зазвучал в комнате с резным дубовым потолком, по которому мерно раскачивались тени от тусклых свечей. Старый мотив был знаком каждому с детства и повторялся как старая рождественская сказка, которую ожидают каждый год, хотя жизнь приносит вместо нее новые, непредвиденные истории…

Ловушка Вильсона

Джи-Джи еле дождался конца рождественских каникул. В эти дни Кембридж замирал. Все лаборатории были заперты, и нечего было думать о том, чтобы вызвать даже такого безответного и страстного трудолюбца, каким был Вильсон.

Наконец настал день, когда Джи-Джи рано утром явился в лабораторию в полной уверенности, что он первый. Однако, подойдя к установке Вильсона, он сразу же увидел Чарльза, озабоченно шлифующего свой вакуумный кран.

— Доброе утро, сэр Джозеф, — сказал он.

— Доброе утро, Чарльз. Я хотел бы поговорить с вами.

История экспериментов Вильсона была известна Томсону. Он знал, что уже давно Чарльз интересовался конденсацией водяных паров в разреженном воздухе. Опыты свои он проводил в стеклянной трубке, диаметром около четырех сантиметров, соединенной с подвижным поршнем, как бы представлявшим одну из стенок этой трубки. Конденсацию паров Вильсон производил, передвигая этот поршень: при этом происходило резкое расширение объема воздуха в трубке и спад температуры. В результате внезапного охлаждения воздуха выпадали водяные капельки тумана внутри трубки. На чем же конденсировались водяные пары?

…Вильсон часто проводил свой отпуск в Шотландии. Однажды, лежа на горной лужайке, он смотрел на радугу — волшебную дугу солнечного спектра. И вдруг ему пришла в голову простая и такая естественная мысль: в разреженном горном воздухе происходит то же самое, что в его трубке. Только осаждение водяных капель, на которых играют солнечные лучи, создавая радугу, происходит вовсе не на частицах пыли, — здесь ее нет, а на каких-то электрических заряженных «ядрах», которые наверняка присутствуют и в его трубке! А главное, он понял причину образования этих «ядер»: они возникают в воздухе под действием ультрафиолетового излучения: а его больше всего в горах, на большой высоте, как и в его собственной, Вильсона, трубке, которую он облучает ультрафиолетовым светом от дуги. Обыкновенная дуга через кварцевое окошко создает то же самое, что и солнечные лучи на большой высоте в горах.

Вернувшись из Шотландии, Вильсон немедленно приступил к разработке метода расчета размера водяных капель и скорости их падения. Это ему нужно было для того, чтобы «подобраться» к расчету числа таинственных электрически заряженных «ядер».

Незадолго до встречи в ресторанчике «Бюве» Томсон отправил статью Вильсона в редакцию журнала. Он чувствовал, что скромный Вильсон не решается высказать главного: электрически заряженные «ядра» не что иное, как те же отрицательные ионы, которые он наблюдал вместе с Резерфордом в газах. Это те самые «обломки молекул» и отрицательные корпускулы, оторвавшиеся от них, которые «двигаются за рядом ряд» при прохождении электрического тока через газы. На них-то и осаждаются водяные капельки. Но что это за ионы? Может быть, это просто его, томсоновские, отрицательные корпускулы? Но для этого следует сначала проверить, будут ли эти загадочные «ядра» возникать, если заменить источники ультрафиолетового излучения на «икс-лучи». Ведь ионы в газе до сих пор наблюдались под воздействием рентгеновского излучения.

Вильсон сразу согласился на его предложение. И в первый же день после рождественских каникул они убедились в том, что водяные капли конденсируются на электрических «ядрах» и тогда, когда вместо дуги с кварцевым окошком трубка облучается рентгеновским излучением.

Приступив к совместной работе с Вильсоном, Джи-Джи надолго превратился в экспериментатора. Он старался всеми силами опровергнуть представление о том, что у него «плохие руки», как у большинства теоретиков.

Разумеется, с искусством Чарльза мог сравниться только Эверетт. Но участие Томсона в экспериментах Вильсона быстро продвинуло их в нужном направлении.

Что же было самым главным в исследовании Томсона и Вильсона? Самым главным оказалось то, что они непосредственно определили заряд той самой «отрицательной корпускулы», которую до сих пор описывали только с помощью отношения ее массы к заряду. Теперь уже не было никаких сомнений, что в «туманной камере» Вильсона возникает именно она, потому что ее отрицательный заряд оказался равным положительному иону водорода. Она-то и была самой легкой отрицательной корпускулой. А для того, чтобы узнать ее массу, достаточно было разделить имевшееся уже в прежних экспериментах отношение массы к заряду на полученный Томсоном и Вильсоном электрический заряд. «Неизвестные ядра» в трубке Вильсона оказались просто электронами.

Итак, кольцо замкнулось: корпускула Томсона, существовавшая в катодных лучах около накаленной вольфрамовой нити, над пластиной, облученной ультрафиолетовым светом, в газонаполненной трубке под действием рентгеновых лучей, оказалась и в водяных парах, конденсировавшихся на ней в виде капелек.

Интуиция Томсона провела эксперименты по замкнутому кругу природных превращений. Каждый из этих опытов мог быть выполнен любым из молодых, талантливых ученых его времени. Но фундаментальное открытие, возникшее в результате прозорливости и теоретической стратегии Томсона, оказалось под силу только ему.

Ровно через год появилась одна из самых замечательных статей Джи-Джи, в которой был изложен ход этих волнующих событий- Теперь уже никто не сомневался в существовании новой частицы. Напротив, начался период все более возрастающего восхищения его открытием. По-видимому, эта торжественная полоса его жизни оказалась не самой плодотворной для его творчества.

Тяжелые цветы славы

Джи-Джи стоял на качающемся помосте под грузными венками цветов, перевитых медными лентами. Гирлянды угрожающе провисали…

Об этом он напишет позднее так:

«Во время поездки было много забавных происшествий. В одном городе нас встретили триумфальной аркой, а поперек дороги была протянута позолоченная лента. Под аркой, увитой цветами, был скрыт деревянный помост, на который я должен был взойти, чтобы произнести речь. Однако моя речь была весьма краткой, так как верхняя часть арки была составлена из тяжелых гирлянд, которые неминуемо грозили свалиться на мою голову. С точки зрения инженерного расчета, арка оставляла желать лучшего…»

Почти в каждом американском городе, куда приезжал Томсон, устраивались торжественные встречи и выражались восторги по поводу открытия электрической частицы материи. Всюду говорили о научном прогрессе. Речи на эту тему входили в моду. Говорили ученые, писатели, деловые люди. Открытие Томсона волновало своими неизведанными практическими возможностями. Первые «киты» американской электротехнической промышленности искали с ним встречи. Всюду его просили прочесть курс лекций. После спокойной Англии перед Томсоном оказалась бурная американская аудитория. Студентов интересовала новая область физики — электрический разряд в газах. Томсон был пионером этой новой науки и охотно высказывал свои предположения не только по поводу газового разряда, но и строения материи.

Перед началом лекции к нему подошел один из самых предприимчивых дельцов фирмы «Дженерал электрик».