Валентин Азерников - Физика. Великие открытия

Рис. 45. Спектр света, испускаемого раскаленными газами или парами отдельных химических элементов, состоит из отдельных (дискретных) линий, обусловленных излучением света отдельными атомами. Модель Бора позволила объяснить связь между длинами волн линий в спектре атома водорода и измерениями уровней энергии электрона в атоме.

Рис. 46. Возможные орбиты, по которым электрон в атоме движется вокруг ядра, можно изобразить в виде окружностей (А), в каждой из которых точно укладывается целое число длин световых волн, равное главному квантовому числу я. Двумерный аналог атома может быть описан двумя квантовыми числами п и l (Б), а реальный атом (В) характеризуют три квантовых числа ( n , l , и m ).

Рис. 47. Грибовидное облако ядерного взрыва — символ угрозы, нависшей над человечеством. Хотя распространение ядерного оружия ограничено рамками международных договоров, предусматривающих контроль над развитием ядерной технологии, количество стран, которые могли бы производить ядерное оружие, продолжает расти.

Рис. 48. Ядра атомов, состоящие из протонов (красные кружочки) и нейтронов (коричневые кружочки), могут превращаться друг в друга, испуская радиоактивное излучение трех видов: гамма-излучение (фиолетовые стрелки), электроны (серые стрелки), положительно заряженные альфа-частицы (оранжевые стрелки).

Рис. 49. Ядро урана-235 поглощает медленный нейтрон (I) и расщепляется, при этом выделяется энергия и образуется несколько нейтронов (2). Если один из них вновь столкнется с ядром урана-235 (3), то это может привести к возникновению цепной реакции: образовавшиеся нейтроны могут поглотиться другими ядрами (4) или ядром урана-238 (5).

Он еще даже сам не подозревал, насколько оно серьезно; он только догадывался, что это первая ступень, ведущая к более важным обобщениям. Но для этого ему недоставало еще одного звена, только тогда замкнется цепь интуитивных догадок о радиоактивных превращениях веществ, догадок, ведущих свое начало от той первой, высказанной еще в студенческом обществе, за которую он потом извинялся.

И пока он раздумывал о странностях тория и готовился к поездке домой, в столице Англии, в одной частной химической лаборатории, ковалось то недостающее звено, которого так не хватало Резерфорду.

Лаборатория эта принадлежала сэру Вильяму Круксу, знакомому нам по его знаменитым трубкам. Крукс слыл большим оригиналом. Оригинальность его проявлялась и во внешности — он носил длинные навощенные усы и их кончики тщательно закручивал, — и в образе жизни: исследовательскую лабораторию построил прямо у себя в особняке и занимался наукой, не выходя из дому.

В конце 1899 года, то есть тогда, когда Резерфорд отправил в Англию свои статьи по радиоактивности, Крукс также заинтересовался данной проблемой. Он на время свернул частную консультативную химическую практику, которой занимался не для заработка — он был состоятельным человеком, — а из любви к химии, поручил помощникам следить за изданием еженедельного химического журнала, который выпускал также не корысти ради, и всерьез засел в своей лаборатории.

Из того, что он прочел о радиоактивности, он понял, что ее обнаружить можно либо с помощью электроскопа, либо с помощью фотографических пластинок. В первом приборе он не очень разбирался, а в фотографии был докой и поэтому остановил свой выбор на втором методе, более сложном, но, как всякая знакомая дорога, в конечном счете более коротком. Итак, вооружившись урановым препаратом, фотопластинками и терпением, он решил попытаться выделить радий, как это делали на континенте супруги Кюри. Правда, его технология выделения несколько отличалась от технологии Кюри. Как, впрочем, оказались отличными и результаты: когда он приготовил наконец желанный азотнокислый уранил, оказалось, что тот никакого воздействия на фотопластинки не производит.

Пришлось начать все сначала, но уже с оглядкой. Через некоторое время Крукс обнаружил, в чем загвоздка: радиоактивность, оказывается, уходила в раствор, где вроде бы не было урана; а в той порции, где он вроде бы был, не было радиоактивности. Что это означало? Это означало, решил Крукс, что в той смеси веществ, которую он обычно выбрасывал, находится какое-то новое, неизвестное вещество, похожее на уран, но вместе с тем не уран и не похожее на другие радиоактивные элементы — полоний и радий.

Поразмыслив, как бы назвать незнакомца, Крукс окрестил его весьма просто и остроумно — уран-Х. Сейчас мы знаем, что Крукс выделил изотоп тория — торий-234, образующийся в результате альфа-распада урана-238.

В мае 1900 года Крукс доложил о своей странной находке Королевскому обществу. Сначала ему даже не очень поверили. Но вскоре данные Крукса подтвердил не кто иной, как сам Беккерель; на заседании Парижской Академии наук он доложил об аналогичных результатах. Но сам термин «изотоп» все еще не был никем произнесен, так как о самом понятии изотопии еще не было речи лет десять, пока не накопились в достаточном количестве новые факты. А до тех пор по страницам научных журналов кочевали различные мистеры Иксы: радий А, радий В, радий С, и т. д. и т. п.

Резерфорд в это время наслаждался прелестями тихой сельской жизни в Новой Зеландии, помогал родителям по хозяйству, готовился увезти Мэри Ньютон… нет, теперь уже Мэри Резерфорд.

А по волнам Атлантического океана плыл еще один участник предстоящего открытия; его путь лежал также в Канаду, ехал он из Англии, где год назад окончил Оксфордский университет с дипломом химика. Звали его Фредерик Содди, и направлялся он в Монреаль, чтобы получить там интересующую его работу. Но ему не повезло: он обнаружил, что работа, ради которой он покинул Англию, уплыла от него, пока он плыл к ней. Однако ему настолько понравился Мак-Гиллский университет, и в особенности химическая лаборатория, которой досталась часть из четырех миллионов Макдональда, что он решил остаться здесь на любой должности, какую предложат. Ему предложили быть руководителем лабораторного практикума по химии, и он согласился.