Есть загадка природы, которая так запрятана, что увидеть ее невозможно. Это атом, или меленькая частичка любого вещества. Из атомов, как из кирпичиков, создаются видимые нами куски тел. Атом так мал, что ни в какой микроскоп, ни при каком увеличении увидеть его невозможно. Он во столько раз меньше небольшого яблока, во сколько раз это яблоко меньше земного шара.
И все же английский ученый Резерфорд, знаменитый радиолог (исследователь радия), высказал около ста лет назад (1910—1912 гг.) догадку, что мельчайший, невидимый атом не представляет сплошного кусочка вещества, а имеет довольно сложное строение, напоминающее устройство солнечной системы.
В центре атома расположено ядро, заряженное положительным электричеством. Вокруг этого ядра быстро вращаются по эллипсам частицы, носящие отрицательный электрический заряд и называемые электронами.
Вы об этом прочтете теперь в любом учебнике физики. Вся современная химия основана на резерфордовской теории строения атома. Ученые всего мира говорят теперь о ядрах и электронах, как если бы видели их собственными глазами. От школьника до академика — никто не сомневается в правильности догадки Резерфорда.
А между тем до сегодняшнего дня так никто и не видел строения атома и вряд ли когда-нибудь увидит. Не кажется ли поэтому невероятным, чтобы можно было догадаться об устройстве невидимой вещи и описать ее так подробно, как это сделал Резерфорд? Как это вообще возможно?
Пришел к своей догадке Резерфорд на основании свойств элемента радия. Если кусочек радия запаять в свинцовую коробочку, то радий её нагреет. Один грамм радия выделит в час столько тепла, что оно может нагреть 133 грамма воды (2/3 стакана) на 1 градус.
Коробочка с радием действует, как печка, непрерывно выделяющая тепло. С момента, когда радий был открыт, вот уже несколько десятков лет кусочки радия выделяют тепло, не показывая никаких признаков ослабления своей «отопительной» работы. Вот поистине чудесная печка, которую не нужно топить!
Но откуда же берется это тепло?
Ведь радий запаян совершенно один. Ничего, кроме него, в коробочке нет. Никакого физического или химического влияния на него не оказывает. И все-таки тепло выделяется!
Значит, какие-то явления происходят с самим радием — остается единственный вывод.
Разгадку этих таинственных явлений дал английский физик Чарльз Вильсон. Он поместил кусочек радия в стеклянный сосуд с насыщенным водяным паром. Если в таком сосуде пролетит частица, заряженная электричеством, то на ее пути пар превратится в крохотные капельки воды, которые одно мгновение будут висеть в сосуде в виде нити, изображающей след пролетевшей частицы.
Поместив свой сосуд в темноте, Вильсон через некоторые промежутки времени освещал и фотографировал его. Фотографии дали замечательную картину. Из кусочка радия во все стороны разлетались частицы, как осколки разрывающегося, артиллерийского снаряда. Эти частицы увидеть было невозможно, но сфотографировать их следы — водяные дорожки, оставленные ими при прохождении через пар, — не представляло труда.
Так вот откуда взялось тепло! Частицы радия, разлетаясь во все стороны, ударяются о стенки свинцовой коробочки. Эти непрерывные удары и нагревают свинец, как частые удары молота нагревают железо.
Но загадка излучения частиц радия этим далеко не решена. Возникают два основных вопроса. Если артиллерийский снаряд разрывается от вспышки взрывчатого вещества, то что взрывает радий? Вот первая тайна. И вторая: ведь след в насыщенных парах оставляют только частицы, заряженные электричеством; откуда же электрический заряд оказался в частицах, если сам радий не имел в начале опыта никакого заряда?
Исследования продолжались дальше. При изучении увеличенных фотографий Вильсона увидели, что следы, оставляемые частицами радия, оказались двоякого вида: одни широкие и прямолинейные, как если бы летел крупный, тяжелый снаряд, сносивший все на своем пути; другие следы тонкие и изломанные, получившиеся как бы от полета малой, легкой пули, ударявшейся о встречные частицы газов и отскакивавшей от них рикошетом.
Снова — тайна.
Каким образом однородное тело — элемент радий — распадается на части различного вида? Дело еще более запутывалось.
Для проверки того, как заряжены эти различные частицы, воспользовались сильным магнитом, подложенным под сосуд Вильсона так, чтобы кусочек радия оказался на средней, нейтральной линии магнита. Новые фотографии показали, что следы частиц, выбрасываемых радием, загибаются к полюсам магнита.
Мелкие пульки оказались заряженными отрицательным электричеством, и их легкий поток сильно отклонялся к полюсу магнита, а крупные ядра оказались заряженными положительно и отгибались чрезвычайно слабо, так как они во много раз тяжелее мелких частиц.
Ко всем предыдущим загадкам прибавилась новая. Вместо нахождения в частицах радия одинакового электрического заряда, хотя бы и неизвестно откуда взявшегося, двоякого вида частицы оказались заряженными противоположным электричеством. Дело запутывалось окончательно, и загадка казалась неразрешимой.
Вот тут-то и выступил Резерфорд со своею догадкой. Ни один Шерлок Холмс не разрешал так одним ударом все тайны и не увязывал в один логический узел все накопившиеся факты, как это сделал радиолог Резерфорд.
Продолжение следует...