Резерфорд. Атомное ядро - Роджер Корхо Оррит

В войну университеты не работали. Парижская Высшая нормальная школа была переоборудована под госпиталь. В Оксфорде осталось нескольких сот студентов. В Манчестерском университете катастрофически сократилась численность команды Резерфорда. Молодежь была отправлена на фронт, хотя со временем военное командование осознало, что некоторые ученые принесут больше пользы в лаборатории, чем в окопе. Как бы то ни было, война прервала многообещающие научные проекты и карьеры, и в большинстве случаев навсегда.

НАУКА, И НА ВОЙНЕ ТОЖЕ

"Война заставила науку отправиться на фронт",— так очень емко высказался Джордж Эллери Хейл (1868-1938). Действительно так, и не стоит рассматривать это только с негативной позиции. До начала войны академические центры работали независимо от промышленности и правительства. После Первой мировой все изменилось навсегда: исследования стали получать щедрые инвестиции и поддержку государства. Установилась близкая связь промышленности с академическими учреждениями, научные исследования начали представляться двигателем экономики и инновации. Ветры войны сделали мир таким, каким мы знаем его сегодня.

С другой стороны, горячка войны оставила заметные шрамы в отношениях между учеными стран Антанты и Тройственного союза. Исследователи, недавно работавшие вместе, неожиданно оказались в разных лагерях и включились в проекты, предполагавшие уничтожение противника. Война с ее националистическими лозунгами и патриотическими призывами стала драматичным моментом на пути развития науки.

Варварство, которому предавалась немецкая армия на французских землях, порицалось во всем мире. В ответ на критику в Германии возникла группа, объединившая 93 немецких интеллектуалов и ученых; среди них выделялся Макс Планк, который в конце концов вышел из ее состава. Группа разработала манифест, вступившись за немецких солдат и отрицая пропагандистскую критику. Большинство были уверены в честности солдат, многие из которых получили прекрасное образование, поэтому не представлялось возможным, чтобы эти самые солдаты были способны на разрушения и убийства, им приписываемые. После войны конфликтные встречи немецких, с одной стороны, и французских и английских ученых, с другой, закончились исключением немецких ученых из основных европейских научных организаций.

Были и те ученые, кто пытался навести мосты, восстановить совместные международные проекты, свойственные научной мысли. Несмотря на постоянные призывы уволить из английских и французских учреждений исследователей немецкого происхождения, руководители вроде Томсона, еще занимавшего пост директора Кавендишской лаборатории, не обращали на них никакого внимания.

Некоторые лучшие сотрудники Резерфорда были немецкого происхождения, среди них Ханс Гейгер и Отто Ган, с которыми он продолжал общаться. Гейгеру он писал, что очень хочет, чтобы война не нарушила связи, которые они всегда поддерживали. Наука вне границ, поэтому в 1926 году, когда Резерфорд уже был президентом Королевского общества, он сделал все возможное, чтобы прекратить травлю немецких ученых.

Отто Ган принимал участие в проекте по созданию смертельного горчичного газа, Гейгер был ранен и, пройдя курс лечения, вновь вернулся на войну. К счастью, он уцелел на фронте. Кроме того, Гейгер как мог старался помочь иностранным ученым, которых, например Джеймса Чедвика, преследовали в Германии. Учившийся у Резерфорда Чедвик получил стилендию для продолжения обучения в Германии с Гейгером.

ДЖЕЙМС ЧЕДВИК

Чедвик родился в Манчестере, учился в Кембридже, а затем и в университете родного города, где познакомился с Резерфордом. Благодаря контактам Резерфорда с Гейгером, Чедвику удалось получить работу в Берлинском техническом институте. Когда началась Первая мировая война, Чедвика обвинили в шпионаже и отправили в концентрационный лагерь. После войны Резерфорд поселил его в своем доме и нашел ему работу в Манчестере. Позже специально для Чедвика он придумал должность ассистента директора Кавендишской лаборатории. В обязанности Чедвика входило освобождение Резерфорда от административной работы, что он мог чередовать с собственными исследованиями по бомбардировке атомных ядер альфа-частицами. В 1932 году Чедвик приступил к изучению бериллия, вдохновившись трудами семейной пары Ирен Кюри и Фредерика Жолио. В результате Чедвик обнаружил нейтрон, еще одну важную составляющую ядра атома. Нейтроны превратились в новый инструмент для исследований. Так как нейтральный заряд делает их "невидимыми" для воздействия электрических полей, это позволяет им с большей легкостью сталкиваться с атомными ядрами. За эту работу Чедвик получил Нобелевскую премию по физике в 1935 году, после чего он решил переехать в Ливерпульский университет, где ему обещали построить циклотрон. Однако эту идею не одобрял Резерфорд (циклотрон был американской разработкой, а ученые Старого Света с неприязнью смотрели на любые предложения из США). Чедвик участвовал в разных проектах, исследовавших возможность создания атомной бомбы. В 1945 году он был посвящен в рыцари, а в следующем году занял пост советника комиссии по атомной энергии Организации Объединенных Наций. Джеймс Чедвик умер 24 июля 1974 года.

Однако вскоре эта стипендия обернулась для него кошмаром. В начале войны его арестовали и отправили в концентрационный лагерь, раскинувшийся на месте бывшего ипподрома недалеко от Берлина. Там в заключении он провел три года. Это тягостное испытание не остановило его безудержную тягу к исследованию радиоактивности. Он нашел источники радиации и устроил импровизированную лабораторию, используя бытовые продукты, вроде зубной пасты с частицами тория. Радиоактивность в то время была брендом, так как ничего не было известно об опасности ее воздействия. Содержащийся в продуктах торий Чедвик использовал как источник радиации наравне с прогорклым сливочным маслом. Кроме того, его поддерживал Гейгер, старавшийся хоть как-то скрасить его заключение.

СМЕРТЬ НА ФРОНТЕ

Физик и химик Генри Мозли (1887-1915) был одним из самых блестящих ученых своего поколения, хотя полностью раскрыть свой талант он не успел, так как погиб на фронте. Мозли происходил из богатой британской семьи и очень рано вывел один из основополагающих принципов, скрытых в периодической таблице. Сам он сформулировал принцип так:

"У атома имеется фундаментальное качество, пропорционально увеличивающееся при переходе от одного элемента к следующему. Этим качеством может быть только положительный центральный заряд ядра".

Идеи Мозли предшествовали открытию протона Резерфордом, очевидно, что Резерфорд принимал их в расчет, когда в конце концов смог обнаружить частицу.

Это доказывает, что внутреннее строение всех атомов схоже, на основании этих результатов можно узнать нечто большее о том, из чего состоит атом.

Генри Мозли о понятии атомного номера

Мозли пришел к выводу, что если наблюдать длину волны рентгеновских лучей, испускаемых атомами, она находится в прямой зависимости от числа положительных зарядов, которое в итоге стало называться атомным номером (обозначаемым буквой Z). Разница в количестве протонов отличала один элемент от другого и определяла физико-химические свойства элемента. Таким образом атомное число заменяло атомный вес, который химики прежде использовали как отправную точку при идентификации элемента, влияющую на его химические характеристики.