Вместе с ассистентами Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом он изучал рассеяние альфа-частиц различными веществами.

Пронзая тонкую золотую фольгу, частицы рассеивались на незначительные углы. Но примерно в одном из 8000 случаев они отклонялись на аномально большой угол, словно сталкивались с массивной преградой.

Это удивительное обстоятельство оказалось для Резерфорда исходным пунктом в разработке ядерной модели атома.

Свою идею он изложил в статье "Рассеяние альфа- и бета-излучений в веществе и структура атома", опубликованной в майском номере (1911 г.) журнала "Philosophical Magazin" - своеобразного рупора многих великих открытий.

К этому времени Резерфорд уже удостоился чести называться нобелевским лауреатом. Впрочем, пожалуй, решение о присуждении премии именно по химии он воспринял с недоумением, как и многие его современники.

Впоследствии он шутливо замечал, что из всех превращений, которые ему удалось наблюдать, "самым неожиданным стало собственное превращение из физика в химика".

Поначалу в Кавендишевской лаборатории Резерфорд изучал процесс ионизации газов под действием рентгеновских лучей, которые только что были открыты.

Но, знакомясь с работами Беккереля и супругов Кюри, он убедился: в этой новой области познания заключается его подлинное призвание.

Первая запись об опытах с ураном в рабочем дневнике Резерфорда относится к 24 февраля 1898 г. Он не стал простым продолжателем исследований, проводившихся французскими учеными, а выбрал собственный путь.

В 1898 г. Резерфорд доказал неоднородность излучения, испускаемого ураном: "...существует по крайней мере два вида излучения.

Одно, легко поглощающееся, которое мы будем для удобства называть альфа-излучением, и другое, обладающее большей проникающей способностью, названное бета-излучением". Важность этого открытия трудно переоценить.

Осенью Резерфорд переезжает в Канаду, получив должность профессора Мак-Гилльского университета в Монреале. Вскоре вместе с сотрудником Робертом Оуэнсом открывает эманацию тория - радиоактивный благородный газ, один из изотопов радона.

Уже было доказано, что бета-лучи представляют собой поток электронов. Но какова природа альфа-излучения? Резерфорд поддерживает мнение Марии Кюри, что оно тоже имеет материальную природу, а составляющие его частицы несут положительный заряд.

Попытка оценить их массу приводит ученого к выводу: "масса альфа-частиц - порядка массы атомов, и они могут в конце концов оказаться либо атомами водорода или гелия, либо атомами какого-то неизвестного элемента с малым весом".

Пройдет еще немало времени, прежде чем он убедится (в 1908 г.), что альфа-частица - это дважды ионизованный атом гелия. В последующем с ней будут связаны многие важные открытия Резерфорда.

И в Монреале Резерфорду сопутствует везение. Судьба посылает ему в сотрудники сверстника из Англии, одного из основателей радиохимии Фредерика Содди.

Всего два с половиной года продолжалась их совместная работа, но она ознаменовалась фундаментальными достижениями.

Детальное изучение радиоактивности урана, тория и радия позволило заключить: эти радиоактивные тела испытывают превращения, приводящие к образованию новых веществ, которые по своим химическим и физическим свойствам отличаются от исходного ("материнского") элемента.

Резерфорд и Содди дали набросок цепочек таких последовательных превращений. Впоследствии эти "ростки" разовьются в ветвистые "древа" - естественные радиоактивные семейства урана-238, урана-235 и тория-232.

Ученые сформулировали и в математической форме записали закон радиоактивного распада: относительное количество радиоактивного вещества, распадающегося в единицу времени, есть величина постоянная.

(Кстати, понятие о периоде полураспада Резерфорд независимо от Пьера Кюри ввел в 1904 г.) Это простое уравнение в ряду тех, которые лежат в основе современной научной картины мира.

Летом 1907 г. Резерфорд возвращается в Англию, где становится профессором Манчестерского университета. Здесь рождается ядерная модель атома.

Здесь под его руководством Генри Мозли доказывает, что порядковый номер элемента в периодической системе численно равен заряду ядра его атома, и тем самым вскрывает физическую сущность периодического закона.

Здесь наконец он поддерживает квантовую теорию атомов Нильса Бора, которая, в свою очередь, устраняет главный недостаток ядерно-планетарной модели - электродинамическую неизбежность падения вращающегося электрона на ядро.

В Манчестере Резерфорд начинает всерьез размышлять о возможности искусственного превращения элементов:

"Вероятно, ядро атома может изменяться при непосредственном столкновении с очень быстрыми электронами или атомами гелия, испускаемыми радиоактивным веществом...

При благоприятных условиях эти частицы должны подходить очень близко к ядру и могут привести к разрушению ядра или соединиться с ним". Эти слова он произносит в 1914 г., а спустя три года начинает эксперименты, которые подтвердят высказанную идею.

В 1919 г. уже в Кавендишевской лаборатории Резерфорд осуществляет первую искусственную ядерную реакцию: превращение азота в кислород при бомбардировке его альфа-частицами.

Как в воду глядели в свое время эксперты Нобелевского комитета, присуждая Резерфорду премию по химии.

Рождалась новая научная область, окрещенная современной алхимией - ядерная химия. Синтез новых элементов и изотопов справедливо считают одним из величайших достижений науки двадцатого столетия.

Резерфорд едва ли хотел видеть себя в роли пророка. А ведь в 1920 г. он предсказывает существование нейтрона (открыт его учеником Джеймсом Чедвиком в 1932 г.), тяжелого изотопа водорода - дейтерия (он станет известным в том же году) и окончательно вводит в научный обиход термин "протон".

Последняя экспериментальная работа Резерфорда - получение трития, сверхтяжелого изотопа водорода. Он выполнил ее вместе с Маркусом Олифантом и Паулем Хартеком.

На следующий день после нобелевских торжеств Резерфорда пригласил на обед шведский математик Магнус Миттаг-Лефлер. Он провозгласил тост за то, чтобы стокгольмское общество не в последний раз чествовало его как лауреата.

Этого не случилось. Не имеет смысла рассуждать - почему. А ведь Резерфорд мог бы еще дважды пожимать руку шведскому королю. Как физик, предложивший ядерную модель атома. Как "алхимик", проложивший путь к искусственному превращению элементов.

 

Публикация данной статьи возможна только при наличии ссылки на источник: http://science.ng.ru