Даниил Данин - Резерфорд

Чаще в ответах на вопросы, чем в тексте самих лекций, он рассказывал заокеанским слушателям о последних алхимических исследованиях в Кавендише. И для молодых провинциальных физиков это звучало, как рассказы о земле обетованной.

…Джемс Чадвик казался им избраннейшим из смертных: ведь это он в непосредственном сотрудничестве с сэром Эрнстом вел исторические эксперименты по бомбардировке легких атомов альфа-частицами. И это вместе с ним Резерфорд обнаружил искусственное превращение дюжины разных элементов, лежащих между водородом и калием. Когда сэр Эрнст, описывая те продолжающиеся опыты, по обыкновению поругивал сцинцилляционный метод за изнурительность наблюдений, в голосе его было столько неуместного воодушевления, что занятие это начинало казаться юнцам завидно романтическим. А когда он добавлял, что в Кавендише любой рисёрч-стьюдент может пополнить свой кошелек, нанявшись к Чадвику на сверхурочную работу по регистрации слабых вспышек на экране, заокеанским мальчикам думалось, что они без колебаний отдали бы все, лишь бы стать «мальчиками Резерфорда». И честное слово, они бы бесплатно считали для Чадвика сцинцилляций!

…А сэр Эрнст еще вдобавок рассказывал о недавнем блестящем успехе другого своего ученика — Патрика Мейнарда Стюарта Блэккета.

Когда он появился в Кавендише в 1921 году, почти одновременно с Капицей, ему было всего двадцать четыре, но он успел до окончания университета повоевать в составе военноморских сил Англии. И его незаурядность проявилась уже в том, что он, способный морской офицер, захотел и сумел променять флот на физику. (Наверное, ему, преуспевающему, сделать это было психологически труднее, чем военнопленному Эллису променять на физику артиллерию.) В Кавендише Блэккет сразу стал преемником д-ра Шимицу, внезапно уехавшего тогда на родину и не окончившего важное исследование. Японец разрабатывал идею Резерфорда: научиться регистрировать акты атомных превращений в азоте с помощью гуманной камеры Вильсона. Блэккету воистину посчастливилось — ему досталась в наследство перспективнейшая тема.

Резерфорд растолковывал слушателям ее смысл. Метод сцинцилляций позволял узнать лишь одно: акт расщепления атома под ударом альфа-частицы произошел — ядро покинул протон. Но во что превратилось пострадавшее ядро и какова судьба альфа-частицы — оставалось неизвестным. Камера Вильсона, делающая видимыми треки заряженных атомных телец, давала надежду раскрыть неизвестное.

Резерфорд объяснял: если ядро азота в акте взаимодействия поглощает альфа-частицу, туманный след ее полета должен обрываться в точке их соударения; но зато в этой точке должны возникать два других следа — от вылетевшего протона и от нового ядра; на фотографии должна получаться вилка или нечто похожее на детскую рогатку; по углу разлета протона и нового ядра, по толщине и протяженности их туманных треков можно разведать кое-что важное об акте трансмутации…

Резерфорд внушал: вся беда в редкости этих актов. В среднем на 100 тысяч альфа-частиц лишь одна «хорошо попадает» в азотный атом. И следовательно, надо было сфотографировать примерно 100 тысяч альфа-треков, чтобы наткнуться на одну вилку! А один снимок содержал не больше 20 треков. Требовалось создать быстродействующую туманную камеру и автоматизировать ее работу.

Патрику Блэккету это постепенно удалось. Он научился получать около 1000 фотографий в день. Его камера срабатывала каждые 15 секунд. И среди 400 тысяч треков, снятых на протяжении 1924 года, он обнаружил шесть вилок! А после аккуратного обмера и обсчета этих вилок однозначно показал: азотное ядро, теряя протон, но приобретая альфа-частицу, превращается в ядро кислорода — ядро изотопа О17.

В том и состоял блистательный успех Блэккета, что он впервые доказательно раскрыл незримый ход искусственной ядерной реакции, с которой начался в 19-м году век «Современной алхимии»: азот плюс гелий дают кислород плюс водород. В химических символах, осложненных указанием атомного веса (наверху) и заряда ядра (внизу), эта реакция выглядела так:

[24] Правда, этот способ записи ядерных превращений тогда еще не употреблялся. Во всяком случае, в научных трудах Резерфорд не пользовался им вплоть до 1933 года — до его совместной работы с Олифантом и Кинзи по трансмутации лития.

Не для одних студентов, но и для ученейших земляков сэра Эрнста, даже для Марсдена, встречавшего его в Окленде, были поражающей новостью рассказы о блэккетовских опытах. Да и в Лондоне Резерфорд впервые объявил о них с кафедры Королевского института лишь месяца за два до своего отъезда в Антиподы. И всюду производили сильное впечатление 400 тысяч сфотографированных альфа-треков и автоматизация физического эксперимента. Чувствовалось подспудно, что проникновение в атомные недра будет требовать все более высокой лабораторной техники.

А Резерфорд, точно нарочно усиливая эту тему, рассказывал еще и о последних достижениях Петра Капицы. В этих рассказах совсем уж отчетливо пробивалось предчувствие новых времен в экспериментальном изучении микромира. С искренним изумлением и с оттенком отцовско-наставнической похвальбы (вот каковы мои кавендишевцы!) говорил он о серьезном намерении Капицы поработать с магнитными полями порядка 1 миллиона гаусс. Это звучало фантастически, потому что создание магнитных полей даже в 50 раз менее сильных было тогда нелегкой технической задачей.

Для того чтобы внутри катушки соленоида возникало мощное магнитное поле, требовались мощные электрические токи. Получить их было непросто. И дорого. А при длительном их пропускании через катушку грозили бедой опасные перегревы. На что же рассчитывал Капица?

Ответ был покоряюще прост: для атомных экспериментов вполне достаточны мгновенные поля в небольших пространственных объемах. На полет через камеру Вильсона альфа-частице с лихвой хватает миллионной доли секунды. И любому внутриатомному процессу, чтобы начаться и кончиться, ничтожных долей секунды более чем довольно. И стало быть, магнитному полю, дабы оказать свое влияние на ход таких процессов, не нужно долго жить. Создавать чудовищные поля на мгновенья — вот в чем заключался замысел Капицы.

А как? Тут начиналась инженерия. И вмешивался в дело риск. И появлялась нужда в затратах, каких не знавала прежде «веревочно-сургучная» лаборатория.

Разумеется, о последнем Резерфорд не рассказывал заокеанским слушателям. Зато о риске говорил охотно. И с полным доверием к инженерно-физическим решениям Капицы.