Открытие Джи - Джи - Татьяна Гнедина

После того как этот угрюмый ассистент профессора Герца побывал в пансионе миссис Кемп и пытался узнать, чем занимается Томсон, он пришел к выводу, что Джи-Джи не является его соперником по исследованию катодных лучей. Фанатически одержимый немец преклонялся только перед авторитетом Крукса. Он вычитал из его работ описание явлений в катодно-лучевых трубках и счел себя на пути к раскрытию их тайн.

Для этого он решил воспользоваться не только своими, но и чужими, давно забытыми работами.

Он разыскал на чердаке лаборатории старые приборы своего соотечественника, физика Гольдштейна, и повторил его эксперименты с катодными лучами. Ленард был достойный подражатель, в этом ему отказать нельзя. Затем он занялся собственными исследованиями и, вставив в одну из стеклянных вакуумных трубок окошко из алюминиевой фольги, вывел катодные лучи наружу. Правда, и это не было его открытием, потому что первым обнаружил прохождение катодных лучей сквозь золотую и алюминиевую фольгу его учитель — Генрих Герц. Но Ленард недаром считал себя немцем, умеющим повиноваться. Он повиновался своему шефу Генриху Герцу… и тихо присвоил себе его открытие.

В то новогоднее утро, когда Вильгельм Рентген щедро рассылал своим коллегам первые результаты обнаруженного им нового излучения, Ленард ничего не подозревал. Он отложил в сторону неразрезанную брошюру Рентгена, купленную в газетном ларьке по дороге в лабораторию. Ленард был скуп и не торопился разрезать страницы, пока не убеждался в том, что в лабораторию не поступили бесплатные экземпляры статьи. Бесплатное издание так и не поступило. Прошло время, и до Ленарда дошли слухи о необычайном открытии Рентгена. Тут только он бросился к своему огромному столу и, уже не мешкая, взрезал острым ногтем указательного пальца толстые страницы. Впечатление превзошло все ожидания! Его обокрали! Начисто! Ведь это он первый вывел из круксовой трубки лучи наружу! Именно он, а не Рентген открыл икс-лучи! Вернее… Тут он задумался: вернее, что икс-лучи вовсе никакие не «икс», а просто катодные, вырвавшиеся из трубки. Оба они — и Рентген и Ленард — вывели их наружу. А если это не так, то дело запутывается: икс-лучи действительно открыл Рентген, а Ленард всего лишь вывел катодные лучи наружу.

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 открытием электрона.

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 пылиЗдесь ионы погибали,Те, что атомами были.

О, голубчики-ионы! Как же вас жалею я!Вы исчезнете бесследно,Все рекомбинируя!

И почти без электродов,В трубке с газовым разрядомСоздаете вы свеченье,Двигаясь за рядом ряд…

Дальше 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.