Резерфорд - Даниил Данин

Общепонятная логика, как всегда, имела в запасе и общепонятные этические аргументы. Высокие и неоспоримые: малодушие — это всегда плохо. Оттого-то все исследование вдруг закачалось на волоске. И отступаться было грешно, и не отступиться было грешно. Первое было грехом против нормальных правил поисков истины. Второе — против собственного чутья этой истины.

Волосок оборвался бы, и открытие искусственного превращения элементов отложилось бы на неопределенный срок, если бы Резерфорд в той критической ситуации отдал предпочтение правилам.

…Физикам-атомникам тогда еще мало знакомо было явление радиационного фона. Во всех опытах с атомно-ядерными излучениями этот фон создает неизбежные помехи. Космические лучи… Радиоактивность земной коры и атмосферы… Спонтанные микропроцессы в веществе приборов… Радиация лезет отовсюду, равнодушная к заботам экспериментаторов. И она не предупреждает о своем прибытии. И родословной своей не сообщает. Сегодня этот фон специально изучают. Придумывают от него защиту. Вводят на него поправки. А в ранние времена ядерной физики он действовал в лабораториях бесконтрольно. Путал карты. Порождал иллюзии. И как Мефистофель — оставался неуличенным.

Количественно оценить роль этого фона в опытах Марсдена — Лентсберри и Резерфорда — Кэя, наверное, дело тяжкое; надо повторить их работы на музейной аппаратуре Манчестера или Кембриджа, подвергнув результаты современной критике.

Такое повторение великих исследований в натуре могло бы послужить экспериментальным методом истории науки. Во многих случаях, а не только в этом, оно позволило бы понять всю меру чудовищной грубости опытных данных, из которых с тончайшей проницательностью добывали классики истинное знание повадок природы.

Одно очевидно; от непрошеных сцинцилляций Резерфорд в тех опытах никогда не смог бы отделаться. И просто не наступил бы день, когда он получил бы право заявить: прямыми опытами доказано отсутствие H-радиоактивности. Неустранимый фон все время работал бы против него, превращая исследование в сказку про белого бычка. Короче: подчинение правилам загоняло дело в тупик.

Это надо было почувствовать. И возможно раньше.

Он почувствовал. И довольно рано. Раньше, чем рутине неудач удалось посеять в Кэе унынье, а в нем — глухую досаду.

Во второй раз он пренебрег логикой. После месяца бесплодных мучений отступился. И снова сказал себе, что решительно не верит в H-радиоактивность. Не верит — и все. Этого достаточно.

Как сказал Эйнштейн в одном письме: «Если не грешить против разума, вообще ни к чему нельзя прийти». Они вернулись к тому, на чем остановились.

9 ноября 1917 года — ровно через два месяца после начала работы — бронзовую камеру снова наполнил воздух. Сухой и чистый. С удвоенной бдительностью были подсчитаны сцинцилляции. А на следующий день воздух был заменен азотом — тоже очищенным. И с той же бдительностью снова были подсчитаны длиннопробежные частицы.

Как и ожидал Резерфорд, с чистым азотом эффект увеличился примерно на 25 процентов: как раз настолько, насколько в чистом азоте больше атомов азота, чем в воздухе. Виновник происходящего вновь с очевидностью подтвердил свою вину.

Но что же происходило с азотной мишенью под альфа-обстрелом, если в итоге камеру покидали какие-то далеко летящие частицы?

В тот день, 9 ноября, когда Резерфорд окончательно уверился, что источник загадочных сцинцилляций — некое альфаазотное взаимодействие, он записал в своем лабораторном дневнике:

Установить, вызываются ли эти сцинцилляции N, He, H или Li?

В лаконичном перечислении вслед за азотом трех легчайших атомов — гелия, водорода, лития и содержался ответ на вопрос, какие события могут иметь место в камере при альфа-бомбардировке азотной мишени. Что с того, что ответ был дан в форме нового вопроса. В сущности, в науке все ответы — это новые вопросы, требующие ответа. Замечание двухмесячной давности «не может быть С (углерод)» было сделано в утвердительной форме, но разве оно выиграло от этого? Сразу видно, как далеко продвинулась мысль Резерфорда от того сентябрьского рубежа…

Его мысленному взору открылась уже вполне предметная картина атомных превращений. Она, эта невидимая и невиданная картина искусственной трансмутации стабильного элемента, отчетливо представилась ему, как рождение в процессе альфа-азотного взаимодействия хорошо известных легких атомов, которых, однако, ни один химик никогда из азота не получал.

Пока речь шла только об атомах меньших, чем атом азотный (чья масса 14 и заряд ядра +7). Пока Резерфорд рассуждал лишь по принципу: обломки меньше целого. О более сложных ядерных реакциях он тогда не думал. И понятно, что он рассчитывал зарегистрировать с помощью сцинцилляций прежде всего наиболее подвижные обломки — «меньшие половинки» раскалывающихся атомов азота. Именно они могли оказаться длиннопробежными частицами, мучившими его воображение.

Столь малых атомов тогда известно было три: водород с массой 1 (заряд ядра +1), гелий с массой 4 (заряд +2), литий с массой 7 (заряд +3). Эти-то три варианта и перечислил Резерфорд, делая свою памятную запись 9 ноября.

А позднее ему пришел в голову еще и четвертый вариант, по тем временам подчеркнуто необычайный. Он подумал: не видно причин, почему бы в ходе трансмутации не могли рождаться легкие атомы с еще неведомыми комбинациями массы и заряда. Сегодня мы сказали бы — «новые изотопы». Но тогда этот термин звучал еще непривычно. Резерфорд не воспользовался им, записывая в дневнике свою отважную мысль:

А не предположить ли, что длиннопробежные сцинцилляции в молекулярном азоте возникают благодаря появлению атома с зарядом e=+1 и массой m=2 (назовем его X)?

Так, попутно, он предсказал существование тяжелого водорода, открытого лишь полтора десятилетия спустя. Но, пожалуй, еще знаменательней, что он, таким образом, попутно провозгласил принципиальную возможность создания в лаборатории новых элементов. Этакой программой не смели задаваться даже безрассуднейшие из былых алхимиков!

А какое головокружение вызвала бы у них перспектива добывать из воздуха металл подороже золота? Между тем именно эта сверхалхимическая перспектива заключалась в третьем из четырех резерфордовских вариантов превращения азота: Li (литий) в 10-х годах продавался по более высокой цене, чем золото наивысшей пробы.

В этой попутной полушутке, кроме достоверного указания на тогдашнюю дороговизну лития, есть и другая правда: в тот последний год войны, в Манчестере, на втором этаже обезлюдевшей и давно притихшей лаборатории действительно приоткрылось головокружительное будущее ядерной физики. Бор сказал, что тогда-то и родилось то дитя, которое Резерфорд позже любил называть «современной алхимией».