Юрий Корякин - Биография атома

Так ученик опроверг своего учителя.

Продолжая исследования, Резерфорд постепенно создал свою знаменитую планетарную модель атома.

Согласно этой модели, весь положительный заряд атома сосредоточен в его центре—ядре. А отрицательно заряженные электроны вращаются по своим орбитам вокруг этого

Слева — модель атома, созданная Томсоном. Положительные и отрицательные заряды распределены равномерно. Справа — модель атома, созданная Резерфордом. Положительные заряды атома сосредоточены в центре ядра атома.

ядра. Примерно так же, как планеты вокруг Солнца. Отсюда и произошло название — планетарная модель.

При этом, как установил Резерфорд, ядро в 10 000 раз меньше всего атома. Заряд ядра уравновешивается зарядами вращающихся вокруг ядра электронов, которые находятся в так называемой электронной оболочке. Поэтому в целом атом нейтрален. Сколько электронов, столько и положительных зарядов в ядре.

Действительно, что это за таинственные положительные заряды в ядре? Об этом и спросил себя Резерфорд после

создания своей планетарной модели атома. И он решил разгадать эту загадку. Бомбардируя электронами атомы водорода, ученый обнаружил, что нейтральные атомы водорода превратились в положительно заряженные. Но было известно, что атомы водорода имеют один электрон и один положительный заряд в центре. Значит, решил Резерфорд, этот один положительный заряд и является ядром атома водорода. Он назвал частицу, несущую положительный заряд, протоном.

Это произошло в 1914 г., через три года после создания планетарной модели и спустя 17 лет после открытия Томсоном первой элементарной частицы, входящей в состав атома. Теперь их стало две — электрон и протон.

Учитель и ученик: Томсон (слева) и Резерфорд,

Когда Резерфорд определил массу протона, то оказалось, что он неимоверно «тяжел». Разумеется, по отношению к другой элементарной частице — электрону. Масса протона примерно в 1840 раз больше массы электрона. В то же время заряды у них равны. Отрицательный заряд маленького электрона полностью нейтрализует положительный заряд протона.

В 1919 г. Резерфорд сделал еще одно открытие, которое смело может считаться триумфом его научной деятельности. Он осуществил, казалось бы, фантастическую мечту средневековых алхимиков о превращении одних элементов в другие: из азота получил кислород.

Открытие протона во многом прояснило картину строения атома и расположение элементов в таблице Менделеева. Через год после открытия протона, т. е. в 1915 г., один из учеников Резерфорда, Генри Мозли, установил, что числом положительных зарядов в ядре, т. е. числом протонов, определяется порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Водород имеет один протон в ядре. Он и стоит на первом месте в таблице. Уран стоит в таблице на последнем, 92-м месте. Значит, он имеет 92 протона. Числом протонов в ядре определяется, какой это элемент.

Значит, рассуждал Резерфорд, если каким-либо способом изменить число протонов в ядре, то один элемент превратится в другой! Но как изменить число протонов в ядре атома? Нужен какой-то снаряд, который ударился бы в ядро и отколол от него протон. В то время такими снарядами могли быть только альфа-частицы, т. е. ядра атомов гелия. Скорость этих частиц, испускаемых радием, составляет 19 200 километров в секунду. Эта скорость очень велика, и можно было надеяться, что некоторые из альфа-частиц, испускаемых в огромном количестве радием, проникнут внутрь атомов азота и столкнутся с его ядром. В результате изменится число протонов в ядре и, следовательно, один элемент превратится в другой.

Резерфорд так и сделал. После тщательных опытов он установил, что при обстреле альфа-частицами атомов азота число протонов в их ядрах изменяется на единицу. Новый получившийся элемент был кислородом, а это элемент, стоящий в таблице Менделеева в соседней клетке с азотом. Предположение Резерфорда блестяще подтвердилось.

Нет нужды говорить о том, какая это была сенсация. Впервые в истории человек искусственно превратил один элемент в другой. В течение нескольких лет Резерфорд таким же путем осуществил искусственное превращение 17 других элементов! Это были бор, фтор, натрий, алюминий, литий, фосфор и др.

Поэтому не случайно много лет спустя Резерфорд одну из своих лекций студентам назвал «Современная алхимия».

Рассказывая о Резерфорде, нельзя не сказать еще об одной стороне его деятельности. Он вырастил целую плеяду талантливых физиков. Резерфорда невозможно представить без его учеников. «Ученики заставляют меня быть молодым»,— говорил Резерфорд. Насколько неудачной оказалась для него роль преподавателя средней школы, настолько исключительные педагогические способности он проявил в обучении и подготовке научных работников, стажировавшихся в его лабораториях.

Молодые физики съезжались к нему из всех стран мира. Многие из них потом сделали замечательные открытия, вписавшие не одну блестящую страницу в биографию атома. Среди учеников Резерфорда есть и советские ученые: академики Ю. Б. Харитон, П. Л. Капица, действительный член АН УССР А. И. Лейпунский.

Особенно ценил Резерфорд в своих учениках смелость в идеях и инициативу в опытах, оригинальность мышления, законченность в выводах и четкость в изложении мыслей.

Вот что о нем рассказывает Ю. Б. Харитон: «Резерфорд был учителем в самом высоком смысле слова. Он никогда не навязывал ученикам свои идеи и точки зрения и всячески поддерживал все проявления самостоятельного образа мышления. Многие работы, не носящие его имени, обязаны ему своим происхождением.

Резерфорд не любил входить в детали работы молодых учеников, считая, что слишком глубокое участие в работе подавляет инициативу. Но он чрезвычайно внимательно анализировал и обсуждал результаты, проявляя ко всем вопросам неисчерпаемый интерес и увлекал каждого, кто имел с ним дело».