Резерфорд

Оттого-то наши монреальцы так уверенно решили, что чистота кнофлеровского препарата — иллюзия.

Но они поняли не только это.

Надо было ответить и на противоположный вопрос: почему уровень радиации ториевых препаратов не растет беспредельно, если излучатель рождается в них непрерывно?

Так бывает, когда пропорционально прибытку растут траты!

Математически этот закон был хорошо известен Резерфорду, да и Содди — тоже. Закон экспоненты! Надо было только определить скорость, с какою тратит свою активность торий-Х.

Тотчас начались измерения. Они были совершенно подобны тем, что два с половиной года назад Резерфорд проводил в одиночестве, когда исследовал распад эманации и возбужденной радиоактивности. Разумеется, и он и Содди жили в нетерпеливом ожидании подтверждающих результатов. Но бессмысленно было бы говорить, что они спешили: темп измерений задавал торий-Х, от них ничего не зависело! И потому прошел целый месяц, прежде чем на графике прорисовались с достаточной полнотой долгожданные кривые.

Как и эманация, торий-Х с течением времени терял свою активность по закону геометрической прогрессии. Но гораздо медленней: не минуты, а дни приходилось откладывать по оси времен. И даже не стоило ради очередного замера навещать лабораторию в воскресенье. Пропущенная точка в многодневном графике не ухудшала закономерного течения кривой. И в лабораторных таблицах Резерфорда — Содди в самом деле отсутствуют данные для седьмого дня и дня четырнадцатого. Можно улыбнуться по этому поводу: вот как нерушима вера ученых в порядочность природы! Она не станет устраивать подвохов — раз уж пошел процесс по экспоненте, эта кривая не превратится в какую-нибудь другую по случаю воскресенья. Интенсивность радиации тория-Х падала вдвое каждые четыре дня. На восьмой день от нее осталась четверть, на двенадцатый — одна восьмая… И по тому же закону, но как бы зеркально отраженному, обретал свою обычную радиоактивность неактивный торий. За первые четыре дня она восстановилась наполовину, за следующие четыре — еще на четверть, на двенадцатый день до постоянного — равновесного — уровня радиации не хватало всего одной восьмой… Так с одинаковой скоростью шло «выздоровление» тория и «умирание» изолированного тория-Х.

Не оставалось ни малейших сомнений, что торий-Х — не примесь, а закономерно возникающее в ториевых препаратах радиоактивное вещество. Но Резерфорду хотелось еще большей убедительности. Ему хотелось показать воочию: смотрите — выздоровление тория строго следует накоплению тория-Х. Строго, совершенно точно! Как некогда с эманацией и возбужденной радиоактивностью, ему всего важней была мысль о вещественности излучателей. Но там он ничего взвесить не мог, а здесь мог: торий-Х появлялся в реальных, легко измеримых количествах.

Это было очень в его духе. Он любил подержать природу в руках. Ощутить ее плоть. Заглянуть ей в глаза. Он к ней вожделел. В этом смысле он меньше всего был создан для атомной физики, где все эфемерно, незримо, неслышно. Только воображением можно было эту эфемерность побеждать. И он совершал подвиги воображения. Но уж если открывалась возможность хоть что-нибудь взвесить на ладони, он такого случая не упускал. Атомной физике повезло, что ее лидером стал исследователь, любивший плоть вещей.

Фредерику Содди пришлось подвергнуть новой серии испытаний старый нитрат тория, из которого месяц назад был уже выделен весь торий-Х. Месяца было достаточно, чтобы активность этого нитрата полностью восстановилась. Снова извлекли весь накопившийся за месяц излучатель. Взвесили и вес его приняли за единицу. А многострадальный неактивный нитрат вновь предоставили самому себе. Заметили время. И стали ждать.

Идея опыта была крайне проста. Экспонента выздоровления тория позволяла подсчитать для каждого момента времени уровень достигнутой активности. Через 3 часа она должна была достичь1/30 равновесной величины. А через 24 часа — уже 1/6. Если процесс понят правильно, то через 3 часа из выздоравливающего нитрата тория можно будет извлечь1/30 равновесного количества тория-Х. А через 24 часа — 1/6… Десять граммов нитрата разделили на две равные порции, и оба независимых измерения провели в одинаковых условиях.

Предвиденное сбылось: через 3 часа —1/30, через 24 — 1/6…

Вот тогда-то и наступил день, когда с мачты раздался срывающийся голос матроса — «Земля!», а сам адмирал не очень этому удивился.

Я почувствовал, как колотится мое сердце, и, словно уносимый некоей силой, действующей извне, услышал со стороны, как произношу невероятные слова: «Резерфорд, это превращение элементов!»

Так через пятьдесят с лишним лет старый профессор в отставке Фредерик Содди рассказывал о том историческом событии своему биографу. Он возвращался к этому воспоминанию не раз. В старости оно с прежней силой будоражило его некогда потрясенное сознание. Есть вариант его рассказа:

…Я был переполнен чем-то большим, нежели радость, — не могу выразить это достаточно хорошо, — но то был своего рода восторг, смешанный с несомненным чувством гордости, что из всех химиков всех времен именно я был избран для того, чтобы открыть естественное превращение элементов.

Мне припоминается довольно отчетливо, как стоя, словно прикованный к месту и ошеломленный важностью случившегося, я выпалил:

«Резерфорд, это трансмутация…»

Вещая фраза молодого Содди была длинней, и в ответ он услышал великолепную реплику Резерфорда. Но об этом чуть ниже. А пока надо заметить, что невозможно с точностью установить дату крушения старой атомистики. Одно бесспорно: так же как и День птиц, был в этом эпохальном исследовании Резерфорда и Содди свой День Земли. И вероятней всего, случился он в феврале 1902 года — через пять-шесть недель после памятных рождественских каникул. Будь период полураспада тория-Х в два раза короче, День Земли наступил бы для наших Колумбов раньше — в январе.

Но почему же только День Земли? Разве их плаванье не подошло к концу и они еще не высадились на берег?

14

Многое оставалось неясным. И прежде всего, как это ни смешно, вовсе еще не было доказано, что в препаратах тория действительно имеет место превращение элементов. Может быть, все-таки прав Беккерель и рождение тория-Х, как и рождение урана-Х, только своеобразный молекулярно-химический процесс? Даже и не очень-то своеобразный: течение многих химических реакций тоже подчиняется закону экспоненты!

Уже твердо зная, что по энергетическим соображениям нельзя химически объяснить радиоактивность, Резерфорд и Содди решили экспериментально поставить все точки над «и».

Скорость одной и той же химической реакции заметно меняется с изменением физических условий ее протекания. И это понятно: химическая реакция — результат взаимодействия атомов и молекул, а такие взаимодействия могут происходить чаще или реже — в зависимости от обстоятельств. Нагревание ускоряет процесс. Охлаждение — замедляет.

Содди заставил ториевы препараты пройти сквозь огонь и воду и медные трубы. (Почти буквально!) Может показаться, что это было топтаньем на месте. Давно уже стало известно: никакими внешними воздействиями нельзя ни усилить, ни ослабить поток радиоактивного излучения. Здесь, в Монреале, два года назад в этом убедился на примере эманации Резерфорд. Однако теперь речь шла о другом.

Теперь исследовался процесс появления на свет не излучения, а излучателя — самого радиоактивного вещества. И никто еще не знал, чго новый излучатель рождается именно в акте излучения! Думалось: это два разных процесса — связанных между собой, но разных. Резерфорду и Содди только еще предстояло поставить тут великий знак равенства. Это произошло позже — летом 1902 года. Вот тогда-то они и высадились на берег, действительно закончив историческое плаванье.

А пока Содди растворял, высушивал, нагревал, замораживал, кристаллизовал, прокаливал ториевы препараты, чтобы доказать: скорость процессов рождения и умирания тория-Х ни от чего не зависит. Эта скорость и вправду оставалась неизменной. И стало ясно, что тут никакой роли не играет частота столкновений — взаимодействий — атомов и молекул. События разыгрываются где-то во внутреннем мире каждого атома. Обстановка за его пределами не существенна.

Итак, можно было надежно утверждать: торий-Х — плод внутриатомных превращений. Это новый элемент, возникающий всюду, где присутствует торий.