Георгий Гамов - Приключения Мистера Томпкинса

— Видите, — сказал мастер, подбирая осколок. — Это то, что называется альфа-частицей! Если присмотреться повнимательнее, то видно, что она состоит из двух протонов и двух нейтронов. Такие частицы обычно испускаются тяжелыми ядрами так называемых радиоактивных элементов, но альфа-частицу можно выбить и из обычных стабильных ядер, если стукнуть по ним достаточно сильно. Хочу обратить ваше внимание на то, что оставшийся лежать на столе более крупный осколок уже не является ядром атома золота. Он утратил один положительный заряд, и теперь перед нами ядро атома платины, предыдущего элемента в периодической таблице. Однако в некоторых случаях протон, проникнув в ядро, не приводит к распаду ядра на два осколка. В этом случае вы получите ядро элемента, следующего за золотом в периодической таблице, т. е. ядро ртути. Комбинируя эти и аналогичные процессы, можно превращать любой элемент в любой другой.

— Теперь я понимаю, почему в ядерной физике используют пучки быстрых протонов, разогнанных до высоких энергий на циклотроне, — задумчиво произнес мистер Томпкинс. — А почему вы считаете, что этот метод нехорош?

— Потому что эффективность его очень низка. Прежде всего физики-ядерщики не умеют так точно попадать в ядро, как я: у них с ядром сталкивается лишь одна частица из тысячи. Во-вторых, даже в том случае, если частица попала в ядро, она с большой вероятностью не проникает внутрь ядра, а отскакивает от него. Вы, должно быть, заметили, что когда я запустил протоном в ядро атома золота, протон немного помедлил, прежде чем войти внутрь ядра и я уже было подумал, что протон отскочит назад.

— А что мешает частицам проникать в ядра? — поинтересовался мистер Томпкинс.

— Об этом вы могли бы догадаться и сами, — сказал старый мастер. — Если вы помните, и ядра, и бомбардирующие их протоны несут положительные заряды. Силы отталкивания, действующие между этими зарядами, образуют своего рода барьер, преодолеть который не так-то легко. Если бомбардирующие протоны все же проникают в ядерную крепость, то происходит это только потому, что они используют прием, напоминающий Троянского коня: проходят сквозь ядерные стены, как волны, а не как частицы.

— Боюсь, что это выше моего разумения, — печально заметил мистер Томгасинс. — Из ваших объяснений я не понял ни слова.

— Боюсь, что это так, — сказал резчик с улыбкой. — Сказать вам по правде, я и сам не очень разбираюсь во всем этом. Ведь я мастер. Я могу делать все эти вещи руками, но в теоретической абракадабре я не слишком силен. Главное здесь в том, что поскольку все эти ядерные частицы сделаны из квантового материала, они легко проходят, или просачиваются, сквозь препятствия, которые обычно считаются непроницаемыми.

— О, я кажется понимаю, что вы имеете в виду! — воскликнул мистер Томпкинс. — Помнится, однажды, еще до того, как я встретил Мод, мне довелось побывать в одном странном месте, где бильярдные шары вели себя в точности так, как вы сейчас сказали. — Бильярдные шары? Вы имеете в виду бильярдные шары из слоновой кости? — повторил с горечью старый мастер.

— Да, насколько я знаю, шары были выточены из бивней квантовых слонов,

— ответил мистер Томпкинс.

— Ничего не поделаешь, такова жизнь, — печально сказал старый мастер. — Подумать только, кто-то вырезает какие-то дурацкие шары, расходуя столь драгоценный материал для чьей-то забавы, а мне приходится вырезать протоны и нейтроны, фундаментальнейшие частицы Вселенной, из простого квантового дуба!

— Впрочем, — продолжал он бодрым тоном, чтобы скрыть разочарование, — мои несчастные деревянные игрушки ничуть не уступают всем этим дорогим финтифлюшкам из слоновой кости. Как я сейчас покажу вам, они легко проходят сквозь любой барьер. Взобравшись на стул, мастер достал с верхней полки резную фигурку необычного вида, напоминавшую модель вулкана.

— Вот, не угодно ли взглянуть, — продолжал мастер, осторожно смахивая пыль. — Перед вами модель барьера сил отталкивания, который окружает любое атомное ядро. Внешние склоны соответствуют отталкиванию электрических зарядов, а кратер — силам сцепления, удерживающим частицы внутри ядра. Если толкнуть шарик вверх по склону, но не слишком сильно, чтобы он не достиг края кратера, то вы, естественно, ожидаете, что шарик скатится назад. А вот что происходит на самом деле.

Мастер слегка подтолкнул шарик вверх по склону.

— Не вижу ничего необычного, — заметил мистер Томпкинс, когда шарик, поднявшись примерно до середины склона, скатился назад.

— Не торопитесь, — спокойно сказал мастер. — Не все и не всегда получается с первого раза.

Он еще раз толкнул шарик вверх по склону, и шарик снова скатился вниз. И лишь с третьей попытки шарик, поднявшись примерно до середины склона, внезапно исчез.

— Как вы думаете, где теперь шарик? — торжествующе спросил старый мастер с чувством фокусника, удачно выполнившего трудный трюк.

— Наверное, в кратере? — высказал предположение мистер Томпкинс.

— Вы совершенно правы, именно в кратере, — подтвердил его догадку старый мастер, вынимая шарик из углубления двумя пальцами.

— А теперь попробуем запустить его в обратном направлении, — предложил он мистеру Томпкинсу, — и посмотрим, сможет ли шарик выбраться из кратера, не перекатываясь через край.

В течение какого-то времени ничего не происходило, и мистер Томпкинс мог только слышать погромыхивание шарика, катавшегося то в одну, то в другую сторону внутри кратера. Затем, как по мановению волшебной палочки, шарик вдруг появился на середине склона и тихо скатился на стол.

— То, что вы сейчас видели, может служить хорошей иллюстрацией того, что происходит при радиоактивном альфа-распаде, — сказал резчик, ставя модель на полку, — только там вместо барьера из обычного квантового дуба существует барьер сил отталкивания электрических зарядов. В принципе никакой разницы между моделью и настоящим альфа-распадом нет. Иногда эти электрические барьеры в атомах становятся настолько «прозрачными», что частицы покидают ядра за ничтожную долю секунды. В других случаях ядерные барьеры настолько «непрозрачные», что переход из ядра наружу затягивается на многие миллиарды лет, как например в ядре урана.

— Но почему не все ядра радиоактивны? — поинтересовался мистер Томтпсинс.

— Потому что у большинства ядер дно кратера расположено ниже уровня подошвы вулкана, и только у самых тяжелых из известных ядер дно кратера поднято достаточно высоко для того, чтобы «побег» частицы мог состояться.

Трудно сказать, сколько часов провел мистер Томтпсинс в мастерской у милого старого мастера, с готовностью делившегося с ним своими познаниями на любую тему, которую они затрагивали в беседе. Мастер показал мистеру Томпкинсу множество необычных вещей, в том числе тщательно закрытую, но, по-видимому, пустую шкатулку с надписью «НЕЙТРИНО. Обращаться с осторожностью ».