Опыт, конечно, затягивается. Еще никакой электроники нет, и камера, бывает, срабатывает впустую. Но вот на одной фотографии исследователь — его можно назвать Эрнест Резерфорд — замечает любопытное явление. Один след в веере жирных следов альфа-частиц как бы расщепился надвое.
Фотография первой увиденной человеком ядерной реакции. В широком веере альфа-частиц, падающих снизу на камеру Вильсона, одна частица налетела на ядро азота и на мгновение слилась с ним. Спустя это мгновение вправо отлетело новообразовавшееся ядро кислорода, оставив короткий жирный след. Влево понесся протон.
Такое впечатление, как будто альфа-частица распалась на две. Но это обманчивое впечатление. За добрых двадцать лет работы с этими частицами Резерфорд ни разу не замечал, чтобы они дробились. Но зато он в первый раз в своей жизни заметил, как они разбили — что?
Ядро атома азота! К такому выводу приходит ученый после тщательного анализа снимка. Альфа-частица встретилась в полете с ядром атома азота, которых полным-полно в камере, и превратила его в ядро кислорода. А излишек энергии поделили между собой это новое ядро и освободившийся из атома протон.
Понял ли ученый всю важность своего открытия? Наверное, понял: Резерфорд был дальновидным ученым. А открыл он не много не мало, как первую ядерную реакцию. Мечта средневековых алхимиков свершилась: один химический элемент «на глазах» превратился в другой.
Хотя, присутствуй при этом открытии алхимики, они были бы явно разочарованы: превращение происходило с ничтожными, почти невесомыми количествами вещества. Англичанин Патрик Блеккет, повторив опыт Резерфорда, сделал и изучил двадцать с лишним тысяч фотографий. На них оставили след более пятисот тысяч альфа-частиц.
Но только восемь из них попало в ядро азота и превратило его в ядро кислорода! Слишком «пустотелая» мишень — атом. Слишком мала запрятанная в его недрах цель — ядро.
Однако алхимикам пришлось бы ждать недолго: спустя четверть века философский камень современных алхимиков, попав в злобные руки, превратился в расплавленные чудовищным жаром камни Хиросимы!
И только спустя еще несколько лет этот камень в поистине добрых руках советских людей стал творить во все возрастающем количестве золото нашего века — атомную энергию.
Добрый посев Вильсона дал первый урожай. Чудесная камера стала настоящим окном в сокровенный атомный мир.
Но окном, которое открывается слишком редко, а открывшись, позволяет увидеть не так много, как хотелось бы, сетовали физики. Малое число рабочих циклов: львиную долю времени отнимает только подготовка камеры к работе. Малая плотность газа, а значит, путь частицы проходит скорее не по лесу, полному зверей, а словно в пустыне. Частица, пролетевшая насквозь всю камеру и ни разу не столкнувшаяся ни с одним ядром, что толку от нее?
Вы слышите? Это уже новые голоса. Это говорят физики-ядерщики — молодое поколение ученых, взращенное на открытиях Резерфорда. Уже идут двадцатые годы, и на передний край физики начинает выходить самая сокровенная «деталь» атома.
Но в их хоре можно слышать и голоса «космиков» — исследователей космических лучей. Им тоже хотелось бы иметь в своем распоряжении постоянно действующую камеру, в которой ядра были бы «напиханы» гораздо плотнее, чем в паре.
Значит, нужно «камеру» сделать из твердого вещества — оно в тысячи раз плотнее газа. Но как сделать, чтобы оно было чувствительно ко всем этим электронам, протонам и альфа-частицам?
Где взять это вещество?
А оно давно уже придумано — это фотографическая эмульсия. То, что на нее действует не только свет, а и радиоактивное излучение, тоже давно открыто. Именно случайно обнаруженная засвеченная фотопластинка, лежавшая по соседству с урановой солью, и позволила Анри Беккерелю открыть радиоактивность.
Что же осталось? Только сделать слой фотоэмульсии на стеклянной пластинке потолще: чем больше ядер встретила частица на своем пути, тем больше вероятность, что она столкнется хотя бы с одним из них. Это и предлагает в начале двадцатых годов молодой советский физик Лев Александрович Мысовский.
Так родились толстослойные, как их называют, фотопластинки, на которых запечатлевают свои следы частицы. Но разглядеть эти следы теперь не так просто, как на фотографии, сделанной в камере Вильсона. Их приходится рассматривать «по частям». Частицы уходят и в глубь фотоэмульсии.
Пришлось изучать следы частиц так, как это делают биологи, изучая живые клетки: резать эмульсию после проявления на тоненькие слои и каждый слой изучать отдельно. А затем сопоставлять друг с другом то, что найдено на последовательных слоях.
Вот из таких «обрезков» фотоэмульсии после ее проявления и составляется след влетевшей в нее частицы. Для этого фотоэмульсию надо разрезать на тоненькие слои, и те кусочки, в которых прослеживается путь интересующей частицы, тщательно подогнать друг к другу.
Неудобно, скажете? Согласен. Тем паче, что для воссоздания цельной картины приходилось привлекать пространственное воображение, а это у многих людей сопряжено с большими усилиями. Но зато число всяких интересных событий резко возросло. А со временем физики придумали рассматривать срезы с фотоэмульсией через пару зеркал, перпендикулярных друг другу, и сразу получать картину следа в пространстве. Теперь задача «реконструкции» следов частиц по их «обрезкам» значительно упростилась.
Ионизационные камеры, счетчики Гейгера, пропорциональные счетчики, камеры Вильсона, фотографические эмульсии… За каких-нибудь пятнадцать лет «космики» обзавелись солидным экспериментальным хозяйством. Можно было начинать «штурм космоса».
Героическая эпоха
И штурм начался. Бес странствий и приключений словно вселился в физиков. Не преувеличивая, пользуясь словами Пьера Оже, можно это время назвать «героической эпохой» в исследовании космических лучей.
Со своими сложными и хрупкими приборами физики лезли под огромные соляные кучи в солеварнях, уходили в катакомбы под большими городами, дрожали от пронизывающей сырости в глубоких рудниках и шахтах, задыхались в непривычных водолазных костюмах на дне озер и морей, поднимались на заснеженные горы, взлетали на аэростатах и самолетах.
И порой расплачивались собственными жизнями за стремление побольше знать. В седой кремлевской стене покоится прах трех отважных советских исследователей — Усыскина, Васенко и Федосеенко. Они погибли при аварии стратостата, на котором в 1934 году поднялись на высоту 22 километра, чтобы исследовать интенсивность потоков космических лучей на больших высотах.
Обжигались у негреющего космического огня и те ученые, которые месяцами и годами не сходили с высочайших горных пиков. Они хотели знать, зависит ли поведение космических лучей от смены дня и ночи, от погоды, от сезона, один и тот же ли поток падает из космоса на Землю весной или осенью, в этот и в следующий год. Что ж, космические лучи открывали эту тайну. Но они несли в себе зародыши и других жутких тайн. Ученые внезапно заболевали белокровием, количество лейкоцитов в их крови угрожающе возрастало. Иногда не помогали самые героические меры, и люди погибали. У других в зрелые годы вдруг снова начинали расти кости. Молодые цветущие люди сходили с гор навеки обезображенными.
Да, это было сродни язвам на руках Пьера и Мари Кюри, годами работавших с радиоактивными препаратами. Сегодня мы уже знаем, что это такое — лучевая болезнь! В те годы ученые еще не знали, что исследование сильнопроникающих излучений — занятие, вовсе не безопасное для организма человека…
Знаменитый швейцарский исследователь Огюст Пикар не доверял инженерам. Он сам разрабатывал и строил те корабли, на которых затем исследовал космические лучи. В начале тридцатых годов он одним из первых поднялся за двадцатикилометровый рубеж на своем воздушном шаре. Несколько лет спустя он первым погрузился в морскую пучину на несколько километров в удивительно прочной батисфере. Еще никому на земном шаре не удалось повторить подвиг Пикара, сделавшего почти тридцатикилометровый «разрез» через воздушный и водный океаны Земли.
