Даниил Данин - Резерфорд

Туннельный эффект был тем самым волновым просачиванием микрокентавров через потенциальный барьер, которое могла предсказать только квантовая механика. С помощью волнового уравнения Шредингера и Соотношения неопределенностей Гейзенберга теоретически получались результаты, прежде бытовавшие в теории радиоактивности как эмпирические закономерности.

— Работа Гамова произвела колоссальное впечатление в Кембридже. Все были взбаламучены. — Это слова К. Д. Синельникова, к той поре уже год как работавшего в Кавендишевской лаборатории.

А что уж говорить о реакции Резерфорда!

Вдруг, проснувшись однажды утром, он обнаружил, что может без новых усилий «узнать об атомном ядре немножко больше». Но, сверх того, и это было особенно важно, он смог окончательно и бесповоротно увериться в могуществе квантово-механических подходов и построений. Теория туннельного эффекта сумела не только разрешить многие старые трудности, но еще и предсказала необычные возможности лабораторного вторжения в атомное ядро. Ничем другим нельзя было бы подкупить Резерфорда вернее.

«У волновой механики удивительное свойство — она работает…» — стал говорить он. Запас карман не ломит: насмешливый эпитет «удивительное» гарантировал ему приятное право в случае чего поворчать вместе со всеми скептиками по поводу философской неблагонадежности вероятностного понимания микромира. Однако существенно было, что работоспособность новой механики признавалась им теперь не молча, а вслух и с деловыми последствиями. Вполне деловыми.

А суть новых возможностей эксперимента хорошо и точно отражалась в появившемся тогда термине — «обратный туннельный эффект». Буквально — обратный: речь шла уже не об испускании альфа-частицы, а об ее проникновении снаружи в атомное ядро.

Ясно было, что и на этом пути перед нею вырастает гора потенциального барьера. Не какого-нибудь нового, а уже знакомого нам энергетического барьера, но только обращенного к ней теперь своим внешним склоном. В самом деле: несущая двойной положительный заряд, она не может ворваться в ядро, не преодолев сначала мощных сил отталкиванья положительного заряда этого ядра. Они-то и создают внешний склон барьера, да и вообще повинны в его существовании, ибо как раз против них и должны работать силы внутриядерного притяжения. И будь альфа-частицы классическими корпускулами, им для успеха вторжения… Стоит ли повторять все сначала? Довольно конца. Они микрокентавры, частицы-волны, и для успеха вторжения в ядро им не надо обладать энергией, обязательно превышающей высоту барьера. Они и снаружи способны просачиваться через него так же, как изнутри.

Короче: альфа-частицы способны на обратный туннельный эффект точно так же, как и на прямой. Последствия очевидны: скажем, для вторжения в ядро урана, окруженное барьером в 10 миллионов электрон-вольт, альфа-частице вовсе не нужно двигаться с такой энергией. Достаточно и меньшей. Правда, чем меньше она, эта энергия движения, тем меньше вероятность успеха. Однако хоть и с меньшей вероятностью, но вторжение медленных частиц все-таки происходить будет…

Стоило только в этих рассуждениях, разумеется оснащенных математическими парусами, заменить альфа-частицы протонами, как открывались, благодаря обратному туннельному эффекту, соблазнительнейшие перспективы. Не смогут ли протоны послужить еще более эффективной атомной артиллерией, чем альфа-частицы? Несущие одинарный, а не двойной заряд, они ведь должны отталкиваться ядрами с меньшей силой, чем альфа-частицы. Потенциальный барьер любого ядра будет для них как бы ниже. И, снабженные даже относительно малой энергией, не сумеют ли они со сравнительно большой вероятностью проникать в ядра, вызывая их трансмутации?

Предварительные расчеты Гамова обнадеживали: для успешной бомбардировки легких ядер достаточно было взять протоны с энергией порядка 10 5электрон-вольт. Не о миллионах, а всего лишь о сотнях тысяч электрон-вольт пошел разговор! По тем временам это имело громадное, если не решающее значение.

Легко говорится «взять протоны нужной энергии». Это особенно легко говорится во второй половине XX века, когда атомно-ядерные лаборатории с их гигантскими ускорителями стали циклопическими сооружениями землян, а протоны-миллиардеры сделались такой же лабораторной обыденностью, как рентгеновы лучи. Но на рубеже 20—30-х годов нашего столетия протоны в тысячу раз менее энергичные — протоны-миллионеры — чудились Резерфорду почти неосуществимой мечтой. За год до открытия туннельного эффекта, осенью 27-го года, вручая на заседании Королевского общества почетную медаль д-ру Кулиджу, создателю известной лучевой трубки, сэр Эрнст именно в такой мечтательной интонации говорил об «изобильном снабжении» экспериментаторов потоками заряженных частиц более энергичных, чем частицы в естественных альфа- и бета-лучах. В принципе все было легко достижимо; на деле — недоступно. В идее — заманчиво просто; технически — крайне сложно. И дорого, очень дорого! Блэккет рассказывал, что в течение нескольких лет Резерфорд неизменно отклонял предложения Чадвика заняться ускорением протонов для бомбардировки ядер. И причины тому были всякий раз одни и те же: слишком сложно и слишком дорого…

Но осенью 28-го года, когда с таким же предложением к нему явился Джон Дуглас Коккрофт, Резерфорд уверенно сказал «да!». И даже сопроводил свое согласие вдохновляющим: «Вперед, солда-аты Христа!..»

Дело в том, что Коккрофт оказался тем кавендишевцем, с которым Гамов детально обсуждал экспериментальные следствия своей теории. Почему эта доля выпала Коккрофту? Возможно, тут действовал случай. Если так, то это был очень разумный выбор с его стороны.

Энтузиазм молодости (ему шел только еще тридцать второй год) сочетался в Коккрофте с трезвой многоопытностью (ему шел уже тридцать второй год!). Но всего существенней было другое, в его лице сочетались воедино инженер-электрик, физик-экспериментатор и математик-профессионал. Он не оканчивал ни электротехнического института, ни математического факультета. Однако два года, проведенные в юности на манчестерском предприятии известной компании «МетрополитенВиккерс», сделали его электриком высокого класса. А необходимость выйти на первое место при конкурсной сдаче знаменитого математического трайпоса заставила его приобрести незаурядную осведомленность во всех разделах математики. Она была и прежде его коньком — он учился у Горация Лэмба, — но стать победителем трайпоса ему и вправду было необходимо: только под этим условием Резерфорд в 22-м году обещал Коккрофту место в Кавендише. Отчего так случилось, Коккрофт в своих мемориальных лекциях не рассказал. Однако так случилось, хотя на сэра Эрнста до крайности было непохоже столь почтительное отношение к экзаменам. И такая злодейская требовательность к юноше на него тоже была не слишком похожа.