Значит, рассуждал Резерфорд, если каким-либо способом изменить число протонов в ядре, то один элемент превратится в другой! Но как изменить число протонов в ядре атома? Нужен какой-то снаряд, который ударился бы в ядро и отколол от него протон. В то время такими снарядами могли быть только альфа-частицы, т. е. ядра атомов гелия. Скорость этих частиц, испускаемых радием, составляет 19 200 километров в секунду. Эта скорость очень велика, и можно было надеяться, что некоторые из альфа-частиц, испускаемых в огромном количестве радием, проникнут внутрь атомов азота и столкнутся с его ядром. В результате изменится число протонов в ядре и, следовательно, один элемент превратится в другой.

Резерфорд так и сделал. После тщательных опытов он установил, что при обстреле альфа-частицами атомов азота число протонов в их ядрах изменяется на единицу. Новый получившийся элемент был кислородом, а это элемент, стоящий в таблице Менделеева в соседней клетке с азотом. Предположение Резерфорда блестяще подтвердилось.

Нет нужды говорить о том, какая это была сенсация. Впервые в истории человек искусственно превратил один элемент в другой. В течение нескольких лет Резерфорд таким же путем осуществил искусственное превращение 17 других элементов! Это были бор, фтор, натрий, алюминий, литий, фосфор и др.

Поэтому не случайно много лет спустя Резерфорд одну из своих лекций студентам назвал «Современная алхимия».

Учитель и ученики

Рассказывая о Резерфорде, нельзя не сказать еще об одной стороне его деятельности. Он вырастил целую плеяду талантливых физиков. Резерфорда невозможно представить без его учеников. «Ученики заставляют меня быть молодым»,— говорил Резерфорд. Насколько неудачной оказалась для него роль преподавателя средней школы, настолько исключительные педагогические способности он проявил в обучении и подготовке научных работников, стажировавшихся в его лабораториях.

Молодые физики съезжались к нему из всех стран мира. Многие из них потом сделали замечательные открытия, вписавшие не одну блестящую страницу в биографию атома. Среди учеников Резерфорда есть и советские ученые: академики Ю. Б. Харитон, П. Л. Капица, действительный член АН УССР А. И. Лейпунский.

Особенно ценил Резерфорд в своих учениках смелость в идеях и инициативу в опытах, оригинальность мышления, законченность в выводах и четкость в изложении мыслей.

Вот что о нем рассказывает Ю. Б. Харитон: «Резерфорд был учителем в самом высоком смысле слова. Он никогда не навязывал ученикам свои идеи и точки зрения и всячески поддерживал все проявления самостоятельного образа мышления. Многие работы, не носящие его имени, обязаны ему своим происхождением.

Резерфорд не любил входить в детали работы молодых учеников, считая, что слишком глубокое участие в работе подавляет инициативу. Но он чрезвычайно внимательно анализировал и обсуждал результаты, проявляя ко всем вопросам неисчерпаемый интерес и увлекал каждого, кто имел с ним дело».

Академик П. Л. Капица вспоминает: «Он был подвижен, голос у него был громкий, он плохо умел его модулировать, вполголоса он говорить не мог. Когда профессор входил в лабораторию, все знали об этом, и по интонации можно было судить, в духе он или нет. Во всей его манере обращаться с людьми сразу, с первого слова, бросались в глаза его искренность и непосредственность. Своей приветливостью он быстро располагал к себе людей. Проводить время в его обществе было исключительно приятно».

Резерфорд умер в 1937 г. в возрасте 66 лет. Он похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с Ньютоном, Фарадеем и Дарвином.

Как-то раз...

...Резерфорд делал обход лабораторий института. По укоренившейся привычке, при хорошем настроении он напевал очень энергично песню «Вперед, солдаты Христа» (у Резерфорда был очень плохой музыкальный слух, и он безбожно перевирал мотив песни). Услышав голос Резерфорда, один из его учеников, впоследствии неплохой физик, немедленно спрятался под стел и просидел там до окончания посещения лаборатории профессором.

Дело в том, что у этого ученика долгое время не ладилась работа. А он знал, что Резерфорд считает неспособным к дальнейшей научной деятельности человека, который в течение двух-трех лет не выработал собственной линии в исследованиях. Поэтому, чтобы не портить Резерфорду хорошего настроения и не давать лишнего повода к плохому мнению о себе, ученику пришлось прибегнуть к такой форме «общения» со своим учителем.

...Резерфорд зашел вечером в одну из своих лабораторий. Несмотря на позднее время, в лаборатории склонился над приборами один из его многочисленных учеников.

—Что вы делаете так поздно?— спросил Резерфорд.

—Работаю,— последовал ответ.

—А что вы делаете днем?

—Конечно, работаю,— отвечал ученик.

—И рано утром тоже работаете?

—Да, профессор, и утром работаю,— с подобострастием подтвердил ученик, рассчитывая на похвалу знаменитого ученого.

Но Резерфорд помрачнел и коротко бросил:

—Послушайте, а когда же вы думаете?

И, недовольный учеником, вышел из лаборатории.

1932 год

Почему была пауза?

И вот наступил 1932 год — дата следующего важного открытия в биографии атома. Прошло 13 лет Я/Ш с последнего крупного открытия, сделанного Резерфордом в 1919 г. Пауза в открытиях, как видите, большая. Если период с 1895 по 1919 г. был густо насыщен очень важными открытиями в ядерной физике, то после 1919 г., казалось, развитие экспериментальной науки об атоме затормозилось. И это было не случайно.

Вспомним, что для исследования атома физики использовали явление радиоактивности. Вернее, альфа-частицы, испускаемые радиоактивными веществами. Альфа-частицы были теми снарядами, которыми ученые бомбардировали атом, пытаясь проникнуть в его тайны.

Но подходящие ли это снаряды для зондирования глубин атома? Нет, не очень. И главным образом потому, что альфа-частицы заряжены положительно. Ядро атома, как мы уже знаем, тоже заряжено положительно. Вот это-то и не позволяло продвинуться ученым дальше в исследованиях.

Лишь очень немногие альфа-частицы достигали ядра и производили изменения в его строении. Подавляющее же большинство альфа-частиц отталкивалось электрическими зарядами ядра. Из многих миллионов альфа-частиц, которые испускаются радиоактивными веществами, только считанные единицы достигали цели. Другими словами, обстрел ими ядер атомов был очень неэффективен.

Нужен был какой-то другой снаряд, который мог бы свободно проникать в глубь атома. Но таким снарядом ученые не располагали. И они были вынуждены пользоваться для исследований по-прежнему альфа-частицами. Однако в эти годы значительно продвинулось вперед теоретическое обоснование ранее обнаруженных явлений. Но скачка, в смысле открытия новых закономерностей в строении вещества, не было. Поэтому наступил период относительного затишья, затишья перед бурей. 1932 год принес такое открытие, которое в конечном итоге и привело к практическому использованию атомной энергии.

Расчеты не сходятся

Итак, ученые установили, что порядковый номер элементов в таблице Менделеева определяется числом протонов в ядре атома. Например, у углерода шесть протонов в ядре, он и стоит на шестом месте. А атомный вес, т. е. вес атома по отношению к атому водорода, равен двенадцати. Это было непонятно. Еще пример. Гелий стоит на втором месте. Значит, в ядре атома гелия два протона. Но атомный вес гелия в четыре раза больше, чем атомный вес водорода, содержащего один протон. Почему же атомный вес гелия в четыре раза больше, чем атомный вес водорода? Никаких объяснений этому не было. И такая кажущаяся ненормальность наблюдалась по отношению к атомам всех элементов, кроме водорода.