Резерфорд - Даниил Данин

Конечно, прямое попадание или лобовое столкновение — статистическая редкость. Но при хорошем источнике альфа-лучей и достаточно плотной атмосфере водорода такое событие обещало быть довольно вероятным. И ожидалось появление немалого числа длиннопробежных H-частиц. Резерфорду казалась вполне реальной перспектива наблюдать их по вспышкам на сцинцилляционном экране.

— Если за дело возьмется такой мастер, как старина Марсден, все будет в полном порядке, не правда ли, Эрни?..

Однако почему Резерфорду так хотелось знать, «прав ли Чарли»? Ради лишнего подтверждения планетарной модели атома? Вообще-то говоря, в те времена даже ради одного этого стоило ставить трудоемкие опыты. Но они сулили и кое-что большее.

Максимальный пробег H-частицы свидетельствовал о максимальной силе взаимодействия между нею и альфа-частицей, то есть о наибольшей силе отталкиванья двух одноименно заряженных шариков: водородного ядра (H+) и ядра гелия (He++). А эта кулоновская сила при прочих равных условиях всего больше, когда заряды сближаются всего теснее. Сойтись же ближе, чем на сумму своих радиусов, два твердых шарика не могут. И потому появлялась возможность добыть оценку геометрических размеров двух самых легких атомных ядер.

По Дарвину получалось так: сумма радиусов H+ и He++ должна иметь величину порядка 10-13 сантиметра. Точнее: не больше 1,7·10-13 сантиметра. Иными словами, у легких ядер должны обнаружиться электронные размеры. Это ли не было обещанием содержательной информации!

А кроме того, картина рассеяния позволяла сделать важные выводы о распределении сил в окрестностях атомного ядра.

Как и пять лет назад, Марсден снова стал засиживаться в лаборатории допоздна. Правило шефа — «ступайте-ка домой и думайте!» — снова на время перестало действовать. Теперь о Марсдене, как прежде о Гейгере, можно было говорить, что он превратился в «демона счета» сцинцилляций. Такое же превращение ждало и демонстратора Вильяма Кэя: по весьма дальновидному распоряжению шефа он должен был помогать Марсдену.

Резерфорд знал, что через год Марсден отбудет профессорствовать в Новую Зеландию, и словно бы предвидел дни, когда в опустевшей лаборатории не на кого будет положиться, кроме Кэя. У него же самого теперь еще меньше, чем раньше, хватало смиренной выдержки для такой работы. Да и было у него теперь оправданье перед самим собой: стариковские очки, что завел он пять лет назад.

Очень скоро стало воочию ясно, что выкладки Дарвина верны. И, не дожидаясь, пока Марсден по всем правилам доведет до конца свое исследование, Резерфорд уже в мартовском выпуске «Philosophical magazine» за 1914 год опубликовал статью «Структура атома», где имена Дарвина и Марсдена склонялись на каждой странице. В первых же строках он кратко резюмировал значение теоретической работы одного и экспериментальной — другого:

…недавние наблюдения над прохождением альфа-частиц через водород существенно осветили вопрос о размерах атомного ядра.

Убедительная простота, с какою манчестерцы получили эти фантастически малые размеры, произвела большое впечатление на физиков — по крайней мере в Англии. На заседании Королевского общества 27 июня 1914 года, где сэр Эрнст вел дискуссию о строении атома, было предложено окрестить величину 10-13 сантиметра «резерфордовой единицей длины»:

0,000 000 000 0013 см = 1 резерфорд.[10]

Этим приятно-торжественным актом, пожалуй, и завершилась бы недолгая предвоенная история опытов по рассеянию альфа-частиц на легких ядрах, если бы…

Если бы в дело снова не замешалось бывалое «если бы»!..

Оно замешалось в дело уже в самый канун войны, когда Резерфорд беззаботно готовился к путешествию на памятный нам Австралийский конгресс Би-Эй, собираясь потом погостить еще на родине и не рассчитывая вернуться в Манчестер раньше января следующего года. Перед столь долгим отсутствием ему, естественно, захотелось обговорить со своими мальчиками перспективы их исследований. И вот, когда черед дошел до Марсдена, выяснилось, что будущий профессор Веллингтонского колледжа пребывает в подавленном настроении из-за непонятных капризов его экспериментальной установки.

В утешение он услышал вопрос: а разве не так начинаются превосходнейшие открытия? И сентенцию, что лучше неудач только катастрофы.

Вообще-то говоря, как раз с Марсденом шеф тогда вовсе и не намеревался вести деловые разговоры: «счастливые дни Манчестера» для Марсдена подходили к концу — одной ногой он, в сущности, был уже в Веллингтоне. И Папе хотелось лишь обнять его на прощанье… Но пришлось поплотнее усесться возле марсденовской установки.

Это была установка для изучения рассеяния альфа-частиц в газах.

Покончив недавно с рассеянием на водороде, Марсден проверял теперь теоретические расчеты для других легких ядер. Случайно или намеренно — Фезер уверяет, что совершенно случайно, — он начал с обыкновенного воздуха: азот+кислород +… Впрочем, остальными составляющими в газовой смеси, именуемой воздухом, можно было пренебречь по малости их процентного содержания. Чтобы дело двигалось быстрее, Марсден взял себе в помощники молодого В. Лентсберри. Однако дело не только не двигалось быстро, но глупейшим образом застряло на мертвой точке. Регистрируемые данные не вызывали доверия.

Обнаружились вдруг сцинцилляции от каких-то длиннопробежных частиц. Столь длиннопробежных и в таком числе, что их появление в воздухе не согласовывалось с выкладками Дарвина.

Судя по всему, это были водородные ядра.

Но откуда могли они взяться в заметных количествах? Из водяных паров в воздухе? Из молекул других водородсодержащих примесей? Из стенок баумбаховых ампулок с источником альфа-лучей?.. Марсден и Лентсберри пытались исключить все мыслимые помехи. И — безрезультатно!

«Итак, мой мальчик, на что же мы жалуемся?»

Резерфорд слушал молча и потом молча обдумывал услышанное, не решаясь слишком поспешно выносить свое суждение. В самом деле: на что же жаловался Марсден? На невезение? На ускользающую неисправность в установке? На собственную слепоту? Или, может быть, сам того не подозревая, приносил он бессмысленнейшую из жалоб — жалобу на нечто еще неизведанное в устройстве природы?

Последнее было вполне вероятно. И означало, что длиннопробежные водородные ядра — H-частицы высоких энергий — умеют рождаться на свет каким-то непонятным и до сей поры не наблюдавшимся способом. Было отчего прийти в смятение и проникнуться острейшим интересом к капризам марсденовских приборов!