Сказка об Эрнесте Резерфорде, придумавшем космическую модель атома
Ник. Горькавый
История атомной физики сложилась бы иначе, не будь в Шотландии так мало пахотных земель.
Томсон не только открыл электроны, но и предположил, что они входят в состав любого вещества, то есть являются частичками атома. До него учёные рассматривали атомы как нечто целое и неделимое, а Томсон первым сделал попытку создать более детальную модель атома, которая включала бы 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 был нейтральным. Томсон выдвинул следующую гипотезу: атом — это массивное облако положительно заряженной материи, в котором, как изюм в пудинге, находятся лёгкие отрицательные электроны. Эту модель стали называть «пудинговая модель атома».Таково было состояние дел в атомной физике, в частности в Англии, когда туда приехал крепкий новозеландский парень, сын фермера Эрнест Резерфорд. Одной из первых его работ было открытие лучей нового типа. В 1898 году, используя естественный источник радиоактивного излучения, Резерфорд доказал, что в этом излучении присутствуют сразу два вида частиц: положительно заряженные массивные альфа-частицы и отрицательно заряженные лёгкие бета-частицы. Они по-разному реагируют на магнитное поле, отклоняясь в разных направлениях.
— Что это за частицы? — спросила Галатея.
— Бета-частицы — те самые электроны, которые открыл Томсон; альфа-частицы — ядра гелия, они в тысячи раз тяжелее электронов. Через год французский физик Поль Вийяр показал, что есть ещё и нейтрально заряженные частицы, не отклоняющиеся в магнитном поле, — их назвали гамма-лучами. Это электромагнитное излучение, только ещё более коротковолновое, чем рентгеновские лучи.
Работа молодого Резерфорда была очень успешной, но попасть в круг английских профессоров ему не удалось. Осенью 1898 года он получил предложение занять место профессора в Монреальском университете в Канаде. Там он познакомился с младшим лаборантом Фредериком Содди. За пять лет совместной работы они создали теорию радиоактивного распада. Молодые исследователи опровергли мнение о том, что атомы неделимы и неизменны. Они заявили: «В результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального вещества».
В 1910 году, через несколько лет после этих открытий, младший лаборант Содди стал академиком и членом Королевского общества, а позже, в 1921-м, — нобелевским лауреатом.
— Вот как помогла ему дружба с сыном новозеландского фермера! — засмеялась Галатея.
— Эрнест Резерфорд тоже приобрёл широкую известность. В 1903 году его выбрали в академики. После восьми с лишним лет работы он покинул Канаду и вернулся в Англию. Весной 1907 года Резерфорд получил должность профессора в Манчестерском университете с окладом в два с половиной раза больше, чем в Канаде. В следующем году ему присудили Нобелевскую премию «за проведённые им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ». Узнав о награждении, новоиспечённый лауреат произнёс ставшие крылатыми слова: «Вся наука — или физика, или коллекционирование марок».
В Манчестерском университете Резерфорд создал новую лабораторию, которая затмила результатами своей работы Кавендишскую. Ученик Резерфорда, физик из России Пётр Леонидович Капица дал Резерфорду прозвище Крокодил. «Это животное никогда не поворачивает назад, — объяснил он, — и потому может символизировать резерфордовскую проницательность и его стремительное продвижение вперёд».
Главное открытие Резерфорд сделал вскоре после присуждения ему Нобелевской премии. По его предложению в 1908 году физики Ханс Вильгельм Гейгер и Эрнест Марсден стали изучать процессы рассеяния альфа-частиц на тонкой золотой фольге. Они получили загадочный результат: примерно десять тысяч альфа-частиц пролетали сквозь фольгу, лишь слегка отклоняясь от своего пути, зато одна из этих десяти тысяч частиц отклонялась очень сильно, а иногда даже летела назад.
— И как это объяснить? — спросила Галатея.
Статьи по теме
- Сказка о философском камне и гувернантке, получившей две Нобелевские премии
- Сказка о Джоне Адамсе и Урбене Леверье, поймавших Нептун на математический крючок
- Сказка о Сен-Викторе и Беккереле, открывших таинственное излучение
- Сказка о Джеймсе Максвелле и его ручном демоне
- Сказка об Африке, где водятся гориллы, крокодилы и... атомные реакторы
Читайте в любое время
