Резерфорд - Даниил Данин

Так через пятьдесят с лишним лет старый профессор в отставке Фредерик Содди рассказывал о том историческом событии своему биографу. Он возвращался к этому воспоминанию не раз. В старости оно с прежней силой будоражило его некогда потрясенное сознание. Есть вариант его рассказа:

…Я был переполнен чем-то большим, нежели радость, — не могу выразить это достаточно хорошо, — но то был своего рода восторг, смешанный с несомненным чувством гордости, что из всех химиков всех времен именно я был избран для того, чтобы открыть естественное превращение элементов.

Мне припоминается довольно отчетливо, как стоя, словно прикованный к месту и ошеломленный важностью случившегося, я выпалил:

«Резерфорд, это трансмутация…»

Вещая фраза молодого Содди была длинней, и в ответ он услышал великолепную реплику Резерфорда. Но об этом чуть ниже. А пока надо заметить, что невозможно с точностью установить дату крушения старой атомистики. Одно бесспорно: так же как и День птиц, был в этом эпохальном исследовании Резерфорда и Содди свой День Земли. И вероятней всего, случился он в феврале 1902 года — через пять-шесть недель после памятных рождественских каникул. Будь период полураспада тория-X в два раза короче, День Земли наступил бы для наших Колумбов раньше — в январе.

Но почему же только День Земли? Разве их плаванье не подошло к концу и они еще не высадились на берег?

Многое оставалось неясным. И прежде всего, как это ни смешно, вовсе еще не было доказано, что в препаратах тория действительно имеет место превращение элементов. Может быть, все-таки прав Беккерель и рождение тория-X, как и рождение урана-X, только своеобразный молекулярно-химический процесс? Даже и не очень-то своеобразный: течение многих химических реакций тоже подчиняется закону экспоненты!

Уже твердо зная, что по энергетическим соображениям нельзя химически объяснить радиоактивность, Резерфорд и Содди решили экспериментально поставить все точки над «и».

Скорость одной и той же химической реакции заметно меняется с изменением физических условий ее протекания. И это понятно: химическая реакция — результат взаимодействия атомов и молекул, а такие взаимодействия могут происходить чаще или реже — в зависимости от обстоятельств. Нагревание ускоряет процесс. Охлаждение — замедляет.

Содди заставил ториевы препараты пройти сквозь огонь и воду и медные трубы. (Почти буквально!) Может показаться, что это было топтаньем на месте. Давно уже стало известно: никакими внешними воздействиями нельзя ни усилить, ни ослабить поток радиоактивного излучения. Здесь, в Монреале, два года назад в этом убедился на примере эманации Резерфорд. Однако теперь речь шла о другом.

Теперь исследовался процесс появления на свет не излучения, а излучателя — самого́ радиоактивного вещества. И никто еще не знал, что новый излучатель рождается именно в акте излучения! Думалось: это два разных процесса — связанных между собой, но разных. Резерфорду и Содди только еще предстояло поставить тут великий знак равенства. Это произошло позже — летом 1902 года. Вот тогда-то они и высадились на берег, действительно закончив историческое плаванье.

А пока Содди растворял, высушивал, нагревал, замораживал, кристаллизовал, прокаливал ториевы препараты, чтобы доказать: скорость процессов рождения и умирания тория-X ни от чего не зависит. Эта скорость и вправду оставалась неизменной. И стало ясно, что тут никакой роли не играет частота столкновений — взаимодействий — атомов и молекул. События разыгрываются где-то во внутреннем мире каждого атома. Обстановка за его пределами не существенна.

Итак, можно было надежно утверждать: торий-X — плод внутриатомных превращений. Это новый элемент, возникающий всюду, где присутствует торий.

Работая над второй статьей для «Трудов Химического общества» Англии, Резерфорд и Содди по-новому — прозревшими глазами — взглянули на весь пройденный путь.

С чего он начался и когда? С эманации — в 1899 году. Такие же экспоненты, как для тория и тория-X, Резерфорд получил тогда впервые для эманации и возбужденной радиоактивности. Равновесие устанавливалось и между этими радиоактивными веществами. Их неуловимость помешала обследовать замечательное явление с достаточной полнотой. Но теперь-то все прояснилось.

Вытянулась целая цепь атомных превращений.

Каждому сопутствовало испускание энергии. Рождались не обычные, а излучающие атомы.

Обычными казались в этой цепи атомы лишь тория, с которых все начиналось. Они казались обычными потому, что монреальцы, сумев отделить торий-X, приписали ему всю радиоактивность ториевых соединений. А на самом деле он уносил с собою только большую часть активности тория, но отнюдь не всю. Резерфорд и Содди это видели. Больше того — это их смущало. Но они полагали, что объяснение для такой неотделяемой радиоактивности позже найдется. Они даже построили две малоправдоподобные гипотезы (но не настаивали на них).

Между тем именно этот пункт ввел их в заблуждение. Пристать к уже открывшемуся берегу оказалось не так легко, как это позже думалось Расселу.

Если торий совсем лишен активности, естественно было предположить: излучению должно предшествовать превращение элементов. Атомы тория перестраиваются в атомы тория-X и отдают им весь громадный запас своей избыточной энергии. Атомы тория-X часть ее излучают. Потом они перестраиваются в атомы эманации, завещая им еще не растраченную часть энергии тория. Атомы эманации излучают долю этой части. А потом дают жизнь атомам «E. R.». Эти последние тоже не обездолены энергией — им достается в наследство от эманации все, что она не сумела излучить. Потому-то и эти атомы радиоактивны. Возможно, цепь превращений тут не обрывается и возникает еще один излучатель, пока, правда, не обнаруженный. Каждый излучатель в этой цепи теряет предназначенную ему долю энергии тория со своей скоростью. Так, атому эманации нужна всего одна минута, чтобы излучить половину того, что он вообще способен излучить, а атому тория-X на это требуется четыре дня.

Словом, радиоактивность представилась Резерфорду и Содди в виде некоего процесса постепенного истечения избыточной энергии из каждого атома, пережившего по неизвестной причине внутреннюю перестройку.

Совершенно уверенные в своей правоте и равно взволнованные решением проблемы, еще никому не давшейся в руки, они быстро закончили вторую статью под тем же скромным заглавием, что и первая, — «Радиоактивность соединений тория». Но в подзаголовке они уже позволили себе громкую ноту. «Причина и природа радиоактивности», — начертали они.