Открытие Джи - Джи
Шрифт:
Отбросив пока научную сторону дела, Ленард занялся усиленным сутяжничеством эа присвоение ему авторства открытия «мкс-лучей». В этом он понимал толк, и Лондонское Королевское общество уступило: ему вручили почетную медаль Румфорда вместе с Рентгеном. Научный мир еще не знал разницы между катодными и рентгеновыми лучами. Это было на заре развития электроники. Ленард ловко воспользовался этой неопределенностью в своих корыстных целях. По существу, он ошибочно принял оба вида лучей, вырвавшихся из катодных трубок, за один и тот же вид излучения.
А стратегия будущей большой науки продвигалась иными путями. В игру вошел Джи-Джи с его гениальной интуицией и бесстрашным обобщением. Началось знаменитое исследование, закончившееся
Счет ведется на минуты… Но проходят годы
В двадцатых числах января все того же 1896 года Томсон попросил Эрнста Резерфорда спуститься с третьего этажа в его кабинет. Не было никаких разговоров о гольфе. Никаких чаепитий с черствыми брикетами. Никаких любезностей. И никакой отсрочки времени. Сейчас самое главное — лучи Рентгена, мощный возбудитель электрической проводимости в газоразрядных трубках. Получив в руки этот источник, гораздо более мощный, чем ультрафиолетовое излучение от дуги, можно разгадать механизм прохождения электрического тока через газы.
Итак, проблема икс-лучей была поставлена совершенно по-новому. Кроме изготовления «глубинных» фотографий, рентгеновы лучи были поставлены на службу газовому электрическому разряду.
28 января Джи-Джи в первый раз подверг рентгеновскому облучению сосуд с газом. Электрически не заряженньй* нейтральный газ под действием икс-лучей становился проводником электричества. После прекращения облучения он снова возвращался в исходное состояние. Таким образом, можно было легко возбуждать и уничтожать свойство газа проводить электрический ток. Томсон и Резерфорд, не прерывая ни на один день стремительный натиск экспериментально-теоретического исследования, вторглись в неизведанные «белые пятна» физики. Были испробованы многие газы при разных давлениях. Наблюдались удивительные веера яркого свечения, бегущие темные полосы, факельные, багровые разряды… Измерители тока показывали неожиданные пики и спады. Эффекты, связанные с прохождением тока через газы, захлестывали друг друга, как необузданная стихия. Ведь о физике газового разряда ничего не было известно. (Как, впрочем, и сегодня о некоторых ее проблемах.) Но тогда оставалось неизвестным самое главное: что является переносчиком электрических зарядов в облученном газе?
Сначала возникло представление, что переносчики эти довольно велики: величиной с частицу табачного дыма или пылинку. Но потом мысль пошла по более верному пути: переносчики зарядов очень малы, это обломки молекул газов. И, наконец, в совместной работе Томсон и Резерфорд пришли к выводу, что обломки молекул сходны с электрически заряженными ионами в электролитах, но из осторожности назвали их сначала «проводящими частицами». Кроме того, неизвестно было, каковы сами носители зарядов, оторвавшиеся от этих обломков. Может быть, они имеют еще меньшую величину, чем ионы в электролитах? Джи-Джи не говорил открыто о своих предположениях. Он тогда еще молчал. «Проводящие частицы» постепенно становились «добрыми знакомыми», и их все чаще называли «ионами». Наконец была окончательно доказана их тождественность с жидкими электролитами. Но разница была весьма существенна: в электролитах ионы существуют всегда, а в газе только под действием внешнего ионизатора. Как только его убирают — ионы в газе исчезают, рекомбинируя, то есть объединяясь снова в нейтральные молекулы газа.
Средь катушек и спиралей, Среди воска в клубах пыли Здесь ионы погибали, Те, что атомами были. О, голубчики-ионы! Как же вас жалею я! Вы исчезнете бесследно, Все рекомбинируя! ИДальше в лабораторной песенке шло подробное описание того, как именно происходит ионизация газа. Этим были увлечены все рыцари Джи-Джи: и Резерфорд, и Таунсенд, и Вильсон, и Поль Ланжевен, и Мак-Клелланд.
Тем временем стратегия Джи-Джи снова изменила свое направление: была поставлена задача определения массы и заряда переносчиков электричества в облученных газах. Отношение массы к заряду в катодных лучах оказалось столь малым, что могло возникнуть только одно предположение: он имеет дело с новыми универсальными частицами, в тысячу раз меньшими, чем самый легкий атом — водород.
И Томсон не ошибся. Воплотилась в жизнь его старая мечта сделать открытие универсального закона природы. И он действительно открыл существование первой элементарной частицы — единой для любых веществ.
…Томсон и Эверетт работали месяцами. Резерфорд уже сделал свой вклад в открытие: он измерил подвижность ионов в газовом разряде, и это облегчило дальнейшие исследования.
Но главное происходило в двух комнатах на первом этаже Кавендишевской лаборатории. Здесь были получены результаты, оповестившие научную общественность о существовании «четвертого состояния вещества»: первое состояние — твердое тело; второе — жидкость, третье — газ; четвертое — мельчайшие отрицательные корпускулы. Их масса в тысячу раз меньше массы самого легкого атома — водорода…
Новорожденная частица
«…Меньшая, чем самый легкий атом — водород». Легко сказать! Ведь даже в пределах грубейших ошибок Джи-Джи следовало принять малость измеренного им отношения массы к заряду в 1000 раз меньшую по сравнению с водородом!
Это было слишком ошеломляющим даже для привыкших к самообладанию кембриджских джентльменов.
Выходя с вечернего заседания Королевского общества в очередную пятницу 30 апреля 1897 года, Джи-Джи чувствовал на себе осторожные взгляды высокочтимых коллег. Один из них, раскуривая трубку, слегка пожал плечами.
— Я думал тогда, что он нам просто морочит голову, — сознался этот джентльмен.
Зато шквал идей охватил снизу доверху все здание Кавендишевской лаборатории. На всех этажах спорили о «четвертом состоянии вещества». Если томсоновская корпускула так мала, то что же представляет собой сам атом? Ведь то, что он не вихрь, подобный кольцам дыма, уже давно ясно. Как же он все-таки устроен?
Первая модель атома, предложенная Томсоном, была названа «кексом с изюмом» по желанию его пятилетнего сына Джорджа, который был большим любителем этого лакомства. Впрочем, томсоновский атом, как он его себе представлял, действительно напоминал кекс с изюмом: в положительно заряженное пространство атома вкраплены, как изюминки, отрицательные корпускулы. Они еще тогда не получили своего названия. Слово «электрон» уже существовало, но обозначало единицу измерения электричества в одной из систем, предложенной Джонсоном Стоней. Система пролежала под сукном много лет, но термин «электрон» выжил и появился на свет для другой роли: он стал обозначать первую частицу материи.
Пятилетний Джордж гордился своим участием в научном открытии и гордо съедал свою порцию кекса с изюмом, приобщаясь к идеям отца.
Дружба между отцом и сыном началась очень рано. Джордж любил забираться в уголок лаборатории и, взяв кусок воска, размягчать его на газовой горелке. Иногда он молча следил за красочным свечением газового разряда, слушая напряженное жужжание трансформаторов. Он допускался в лабораторию при одном условии: никаких вопросов, потому что их возникало у Джорджа такое великое множество, что на них не смогли бы ответить все «рыцари Джи-Джи», вместе взятые.