В круг соседей Паули бочком протиснулся Энрико Ферми, невысокий, угловатый итальянец, чувствовавший себя не на своем месте среди собравшихся вокруг знаменитостей. Между тем теоретические работы Ферми давно уже приобрели повсеместную известность, а созданная им и подтвержденная Дираком «статистика Ферми – Дирака» была известна каждому студенту-физику старших курсов.
Паули громко обратился к застенчивому итальянцу:
– А вот вы, Энрико, как относитесь к планетарным построениям для атомарных структур? Может быть, вам чем-то не нравится атом Резерфорда – Бора?
Ферми слегка пожал плечами и сдержанно заметил:
– Как вы знаете, я считаю, что начинать всегда надо с анализа экспериментальных методов исследования. Известно, что метод, применявшийся творческим коллективом сэра Эрнеста, включал следующее: поток альфа-частиц, испускаемых неким источником, проходил через узкую диафрагму и попадал на экран из сернистого цинка. Затем между щелью и экраном помещали тонкую металлическую пластинку, и изображение щели на экране тут же размывалось, что указывало на рассеяние альфа-частиц веществом пластинки. Гейгер установил, что наиболее вероятный угол рассеяния пропорционален атомному весу и обратно пропорционален кубу скорости частицы.
Вот тут и открылся поразительный факт, что очень небольшая часть альфа-частиц, по-моему, где-то одна восьмитысячная, рассеивается на столь большой угол, что фактически отбрасывается обратно прямо к источнику. Приблизительно в это же время выяснилось, что альфа-частицы являются дважды ионизированными атомами гелия. Для потока таких тяжелых, стремительно летящих частиц рассеивание на столь большие углы казалось совершенно невероятным. Тут же возникло объяснение подобного аномального рассеяния как суммарного эффекта от сложения множества небольших углов отклонений, вызванных атомами рассеивающего вещества.
И тут кто-то произнес крылатую фразу, которая сегодня вошла во все учебники:
– Это так же невероятно, как если бы пуля отскакивала от листа папиросной бумаги.
Все обернулись в сторону говорившего, круг раздвинулся, и всем стала видна плотная коренастая фигура Нильса Бора, рядом с которым, вежливо улыбаясь, стоял американский физик Эрнест Лоуренс. Этот подвижный и очень энергичный ученый привлекал всеобщее внимание с самого начала конгресса, ведь в его лаборатории в Беркли работал один из первых в мире ускорителей элементарных частиц – циклотрон, позволявший легко обходиться без редких и дорогостоящих радиоактивных веществ, крайне необходимых для атомных экспериментов. Ощутив, что все внимание сосредоточено на нем и Лоуренсе, Бор смущено улыбнулся и что-то неразборчиво пробормотал своему американскому коллеге. Лоуренс тут же расплылся в ослепительной «американской улыбке» (впоследствии ее стали называть «голливудской») и громко провозгласил, обводя окружающих самоуверенным взглядом:
– Нильс попросил меня продолжить его теоретические мысли, поскольку мне как экспериментатору данная тема представляется более близкой… Так вот, манчестерские ученые, обсчитав атомную модель Томсона, показали, что из нее не следуют большие отклонения даже при многих столкновениях с частицей. И вот здесь на сцене впервые показалась планетарная модель экспериментального плана, – последние слова Лоуренс выделил многозначительным тоном. – Получалось, что когда альфа-частица пролетает мимо заряженного ядра, то под воздействием кулоновской силы, пропорциональной зарядам ядра и частицы и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, она должна перемещаться по ветви гиперболы, отклоняясь на наблюдаемые углы рассеяния. И тогда присутствующий здесь Кроко… миль пардон, сэр Эрнест, сделал свой гениальный доклад в философском обществе Манчестера… Может быть, кто-то из мальчиков сэра Эрнеста (так все называли сотрудников великого экспериментатора) напомнит его название?
Закончив под смех присутствующих свой американский спич, Лоуренс слегка поклонился в сторону англичан. Нахмурившийся Резерфорд ответил ему притворно-сердитым взглядом и громко заметил, что некоторые американцы, как и их ускорители, напоминают ему гигантских питонов, на груди которых он всегда готов сплясать боевой танец новозеландских аборигенов Маори. Затем Резерфорд уже дружески ухмыльнулся американцу и громко пророкотал:
– Моя память вполне в порядке, и я хоть сейчас могу процитировать весь свой доклад одиннадцатого года «Рассеяние альфа– и бета-лучей и строение атома», – переждав протестующие возгласы, глава британской школы экспериментаторов продолжил: Главное было в том, что рассеяние заряженных частиц может быть объяснено, если предположить, что существует такой атом, который состоит из центрального электрического заряда, сосредоточенного в точке и окруженного однородным сферическим распределением противоположного электричества равной величины. При таком устройстве атома альфа– и бета-частицы, когда они проходят на близком расстоянии от его центра, испытывают большие отклонения, хотя вероятность такого явления мала. При этом заряд атомного центра оказался пропорциональным атомному весу, так что, хотя точное значение заряда центрального ядра не было определено, но для атома золота оно приблизительно равно ста единицам заряда.
Затем я поручил Гейгеру и Марсдену сделать новую экспериментальную проверку, подсчитывая рассеяние частиц по производимым ими сцинтилляционным вспышкам. Мои мальчики с честью справились с этой трудной и кропотливой работой, так как нужно было считать много тысяч частиц. Результаты Гейгера и Марсдена весьма близко согласовывались с теорией. Из этих утомительных и кропотливых исследований и возникло представление о ядре как устойчивой части атома, несущей в себе почти всю его массу и обладающей положительным зарядом. При этом число элементарных зарядов действительно оказалось прямо пропорциональным атомному весу, – Остановившись, Крокодил непроизвольно вздохнул, видимо, вспомнив славные времена манчестерских достижений, и, сердито посапывая, занялся своей трубкой. Наступившую паузу заполнил голос Бора:
– Действительно, в то время мы все с волнением наблюдали, как в центре интересов всей манчестерской группы было исследование многочисленных следствий открытия атомного ядра. С самого начала было ясно, что благодаря его большой массе и малой протяженности в пространстве по сравнению с размерами всего атома строение электронной системы должно зависеть почти исключительно от полного электрического заряда ядра. Такие рассуждения сразу наводили на мысль о том, что вся совокупность физических и химических свойств каждого элемента может определяться одним целым числом…
Тут слова великого датчанина были прерваны мелодичным звоном колокольчика секретаря конгресса, которым он приглашал участников на очередное заседание.
Столы в зале проведения конгресса образовывали большой квадрат, так заполнявший свободное пространство, что свободным оставался лишь проход вдоль стен. Резерфорд с Чедвиком и Блэккетом заняли соседние места рядом с Полем Дираком, сосредоточенным на каких-то своих мыслях. «Мальчики Крокодила» продолжали кулуарные споры, и Блэккет горячо говорил Чедвику:
– В 1913 году Ван ден Брук наглядно показал, что заряд ядра совпадает с номером элемента в периодической таблице Менделеева, и в то же время был сформулирован закон, согласно которому в процессе альфа-распада радиоактивный продукт смещается в периодической таблице на два номера выше, а при бета-распаде – на номер ниже. С точки зрения представления о номере элемента как о заряде ядра закон смещения получил наглядное толкование.
