Матвей Бронштейн - Занимательная квантовая физика

Когда Джоли измерил радиусы плеохроических ореолов, то оказалось, что в большинстве случаев эти радиусы составляют как раз 0,03 мм! Поэтому Джоли высказал следующее предположение: причиной плеохроических ореолов (или венчиков, как их называют еще) являются маленькие крупинки радиоактивного вещества, вкрапленные в слюду как раз в центре ореола. Эти крупинки, которые в некоторых случаях действительно удавалось обнаружить в микроскоп, испускают во все стороны свои альфа-частицы. Альфа-частицы пробегают некоторое расстояние внутри однородной слюды и останавливаются, застревая на расстоянии, равном длине пробега этих частиц, от центра ореола. Получается шар, центр которого совпадает с вкрапленным кусочком радиоактивного вещества. При срезе можно наблюдать то самое круглое сечение, которое и было замечено геологами. Джоли указал на то, что в некоторых случаях попадаются хорошо развитые ореолы, имеющие сложную структуру. Это объясняется тем, что различные радиоактивные элементы испускают альфа-лучи с различной длиной пробега. В результате получаются концентрические кольца, радиусы которых соответствуют различным длинам пробега.

Вид плеохроического ореола, как указал Джоли, может быть различным в зависимости от возраста минерала. Самые молодые минералы, в которых из урана, находившегося в радиоактивном включении, еще не успело образоваться достаточно большое число атомов, являющихся потомками радия, обладают плеохроическими ореолами с радиусом только 0,013 мм. Более древние минералы обнаруживают и внешнее кольцо с радиусом 0,03 мм, и промежуточные кольца. Внимательно изучая эти еле видимые окрашенные венчики в слюде, Джоли определял с довольно большой уверенностью возраст минерала, пролежавшего в земной коре много столетий. Сравнивая густоту окраски венчика с густотой окраски, вызванной искусственно в слюде, подвергаемой действию известного числа альфа-частиц, Джоли установил, что некоторые образцы слюды имеют возраст в сотни миллионов лет. Количество урана, находившееся в радиоактивном включении в одном исследованном Джоли образце, равнялось 5 × 10 –10г. Это невообразимо маленькое количество урана испускает всего одну альфа-частицу каждые десять часов. И все же этого оказалось достаточно для того, чтобы за сотни миллионов лет образовать нежный плеохроический венчик, способный рассказать внимательному геологу историю длинных геологических эпох.

Немецкий ученый Мюгге систематически исследовал множество различных минералов, ища в них плеохроические венчики. Он нашел, что голубой плавиковый шпат из Вольсендорфа обнаруживает плеохроические венчики в большем количестве и более разнообразные, нежели какой бы то ни было другой минерал. Концентрические слои видны еще отчетливее, чем в слюде. И радиусу каждого такого слоя соответствует (по длине пробега в плавиковом шпате) одна из групп альфа-частиц, испускаемых ураном и его радиоактивными потомками.

В наши дни уже невозможно сомневаться в том, что плеохроические ореолы действительно имеют радиоактивное происхождение, как это предположил Джоли. Внимательное изучение окраски драгоценных камней, вероятно, тоже покажет, что и она обязана своим происхождением действию лучей радиоактивных веществ, — быть может, ничтожно малого их количества, но действующего в течение огромнейших промежутков времени. Таким образом, основываясь на мелких, но безошибочных признаках, геологи умеют восстановить длинную историю земной коры и с уверенностью оценить продолжительность геологических эпох.

Объяснение плеохроических венчиков, которое дал Джоли, можно сравнить с открытиями Шамполиона и Гротефенда, расшифровавших непонятные письмена давно исчезнувших народов. И подобно тому, как историки вслед за тем сумели шаг за шагом восстановить судьбу этих народов, точно так же и геологи, пользуясь открытием Джоли, читают историю минералов, написанную еле заметными пятнышками окраски, еле заметными плеохроическими венчиками.

Матвей Петрович Бронштейн (2 декабря 1906 — 18 февраля 1938), выдающийся физик-теоретик, доктор физико-математических наук, прожил всего 31 год, но успел сделать очень многое.

Ещё в детстве Матвей и его брат-близнец Исидор увлекались чтением познавательных книг. Первая мировая война помешала братьям получить среднее образование. Отца как врача мобилизовали на фронт, мать была вынуждена вместе с детьми переехать к своим родителям в Киев. Матвей наверстывал недополученное образование, читая книги в городских библиотеках. Много книг, художественных и научно-популярных, крепко запоминались юноше. Как писал позже Корней Иванович Чуковский, — «Если бы вся наша цивилизация погибла — Бронштейн один, собственными силами, мог бы восстановить энциклопедию от „А“ до „Я“».

Физика и астрофизика особенно привлекали внимание Матвея Бронштейна. В 1924 году он стал посещать кружок любителей физики. Его статьи о фотонной структуре рентгеновского излучения и температуре звёзд опубликовали в ведущих мировых журналах, когда автору только исполнилось 18 лет.

Через три года Матвей Бронштейн поступил в Ленинградский университет. Он посещал лекции по астрономии, читал на многих языках и поражал своей всесторонней эрудицией. Постепенно и сам Матвей начинает писать книги, причём не только научные, но и научно-популярные, для детей. В издательстве «Детгиз» он знакомится с Самуилом Яковлевичем Маршаком, который становится редактором его первой книги «Солнечное вещество».

Благодаря настойчивости и требовательности редактора-Маршака, считающего, что научно-популярная литература должна уступать место научно-художественной, первая детская повесть Бронштейна получилась живой и захватывающей. Такой, какой и должна быть хорошая литература для подростков — да и любая хорошая литература.

Эта книга рассказывала о поисках гелия — вещества, которое «люди нашли сначала на Солнце, а потом уже у себя на Земле». Автору удалось превратить повествование о спектральном анализе и трудоёмких физических экспериментах в увлекательный детектив, которым даже сегодня способен зачитаться как взрослый, так и любой пятиклассник.

Лидия Корнеевна Чуковская, ставшая женой Бронштейна, тоже редактировала его книги для детей. А Корней Чуковский так оценивал его творчество: «В качестве детского писателя я могу засвидетельствовать, что книги Бронштейна „Солнечное вещество“, „Лучи Икс“ и другие кажутся мне превосходными. Это не просто научно-популярные очерки — это чрезвычайно изящное, художественное, почти поэтическое повествование о величии человеческого гения».