С. Капица - Жизнь науки

Кавендишская лаборатория, Кембридж.

Август, 1903 г.

Эрнест Резерфорд родился в Новой Зеландии. Отец его был колесным мастером, мать — учительницей. Эрнест был четвертым в семье из 12 детей. Среднее образование он получил в колледже городка Нельсон, недалеко от родной фермы.

В 1889 г. Резерфорд стад студентом Кентерберийского колледжа в Крайстчерче. В 1895 г., подучив персональную стипендию, Резерфорд приехал в Англию и начал работать в Кембридже, в Кавендишской лаборатории. Там он продолжил свои исследования, начатые в Крайстчерче; ему удалось одному из первых установить радиосвязь на расстоянии около километра, детектируя радиоволны по намагничиванию тонких стальных иголок. Однако он оставил эти работы и, по предложению Дж. Дж. Томсона, в 1896 г. занялся изучением проводимости воздуха, возникающей под действием ионизирующего излучения — открытых тогда лучей Рентгена.

В 1898 г. Резерфорд уехал в Канаду, став профессором физики в Монреале; там он валялся изучением явления радиоактивности, применив разработанный им метод ионизационной камеры. Резерфордом были открыты и изучены свойства а- и р-лу-чей, открыты эманации радия и тория. Совместно с Содди в 1903 г. он предложил теорию превращений радиоактивных элементов.

В 1907 г. Резерфорд вернулся в Англию и получил кафедру физики в Манчестере.* Исследуя рассеяние а-лучей, он пришел к идее модели атома, известной как модели Резерфорда, и впервые определил размеры атомного ядра. В 1908 г. Резерфорд шк лучил Нобелевскую премию (по химии!). В 1918 г. ему удалось впервые наблюдать превращение ядра азота в кислород под действием а-частиц,—превращение одного элемента в другой. В 1919 году Резерфорд стал директором Кавендншской лаборатории, которым он оставался до своей безвременной кончины после неудачной операции. Резерфорд похоронен в Вестминстерском аббатстве,

Резерфорд, ЦбЛёубтршлбнио и преданно служивший науке, оказал значительное влияние на последующее развитие физики не только собственными исследованиями, но и через многочисленных своих учеников. Резерфорд утверждал, что «нельзя служить Минерве и Маммоне одновременно», и его мало интересовали практические последствия исследований. Так, известно его заявление о том, что он не верит в скорое применение ядерной энергии; однако ничто так не способствовало наступлению ядер-ного века, как его работы и открытие О, Ханом — некогда его сотрудником — явления деления урана.

Мы приводим предисловие и введение к первой книге Резерфорда «Радиоактивность», опубликованной в 1904 г.

В этой книге я предпринял попытку дать, с физической точкп зрения, полное и связное описание свойств естественных радиоактивных тел. Несмотря на новизну предмета, наши познания свойств радиоактивных веществ развиваются очень быстро и в настоящее время есть обширная информация по этому вопросу, рассеянная по множеству различных научных журналов.

Явления, наблюдаемые у радиоактивных тел, исключительно сложны. Поэтому существенно необходима какая-то форма теории для того, чтобы разумным образом связать накопленную в настоящее время массу экспериментальных фактов. Я нашел, что теория того, что атомы радиоактивных тел претерпевают спонтанный распад, оказывается исключительно полезной не только для установления связи объяснения известных явлений, но также и для предсказания новых направлений исследования.

Интерпретация результатов в значительной мере основана именно на теории распада и тех следствиях, которые логически получаются от приложения этой теории к явлениям радиоактивности.

Стремительное продвижение наших знаний о радиоактивности зависит от сведений, полученных ранее в исследованиях по электрическим свойствам газов. На действии, оказываемом излучениями радиоактивных тел, образующих заряженные носители тока или ионы в газе, основан точный количественный метод исследования свойств излучений и процесса радиоактивности. Этот метод дает также возможность определить с достаточной достоверностью порядки различных величин, с которыми приходится иметь дело.

По этим причинам было решено дать краткое изложение электрических свойств газов, необходимое в той степени, которая нужна для интерпретации результатов измерений радиоактивности электрическим методом. Глава о ионной теории проводимости газов была написана до выхода в свет недавней книги Дж. Дж. Томсона «Прохождение электричества через газы», в которой весь этот вопрос изложен полным и последовательным образом.

Нами также добавлена короткая глава о методах измерений, которые, по опыту автора и других, наиболее подходящи для точных исследований в радиоактивности. Можно надеяться, что это описание поможет тем, кто захочет практически ознакомиться с методами, использованными при измерении радиоактивности.

Я благодарен г-ну В. Ч. Дампье Ветхаму, члену Королевского общества, одному из редакторов кембриджской серии книг по физике, за многочисленные ценные замечания и за большое внимание и труд, который он взял на себя при чтении корректур. Я также очень обязан моей жене и мисс X. Брукс за помощь в просмотре корректур и г-ну Р. К. Мак Клангу за сверку указателя.

Физический корпус Макдональда, Монреаль.

Февраль 1904 г.

Введение

Конец прошлого и начало нового века отмечены очень быстрым возрастанием наших знаний в области исключительно важной, но сравнительно мало известной — связи между электричеством и материей. Никакие другие области науки не были столь полны неожиданностями для исследователя как по исключительности природы наблюдаемых явлений, так и по тем законам, которые управляют ими. Чем больше этот вопрос изучали, тем сложнее оказывалось строение вещества, которое может быть причиной удивительных наблюдаемых явлений. В то время кап экспериментальные результаты привели нас к взгляду о сложности строения атома, они одновременно лишь сильнейшим образом подтвердили старую теорию о прерывной или атомной структуре материи. Изучение радиоактивных веществ и прохождение электричества через газы предоставило очень сильные экспериментальные свидетельства в подтверждение основных идей существующих кинетических теорий. Это также указывало, что атом не является наименьшей материальной частицей, а сам является сложной структурой, составленной из ряда меньших тел.

Первоначальный толчок изучению этих вопросов был дан опытами Ленарда с катодными лучами и открытием Рентгеном Х-лучей. Исследование электропроводности газов, возникающей под действием Х-лучей, привело к ясной картине механизма передачи электричества через газы посредством заряженных попов. Эта ионная теория проводимости газов дала удовлетворительное объяснение не только прохождению электричества через пламена и пары, но также тем сложным явлениям, которые наблюдаются при электрических разрядах в вакуумных трубках. В то же самое время дальнейшее исследование катодных лучей показало, что они состоят из потока материальных частиц, движущихся с большой скоростью и обладающих кажущейся массой, малой по сравнению с массой атома водорода. Была также выяснена связь между катодными лучами и рентгеновским излучением. Многие из этих блестящих экспериментальных исследований природы электрического разряда были проведены профессором Дж. Дж. Томсоном и его учениками в Кавендишской лаборатории в Кембридже.