Резерфорд

Гейгер и Марсден видели его каждый день. Он знал все их огорчения и победы. Знал о молекулярных опухолях. Благословил шайбочки.

Конечно, он думал и о том, что в принципе можно было бы обойтись и без шайбочек: можно было бы ввести в статистические подсчеты вычисленную поправку на рассеяние альфа-частиц в трубке. Ведь она, эта трубка, не меняется от опыта к опыту, распределение неровностей на ее стенках остается неизменным, и фальшивить она должна по некоей своей вероятностной закономерности. Но установить это математически — значило провести специальное педантичное исследование. Он не был противником педантизма, однако при условии, что не возникала угроза раздражающих проволочек. А может быть, кроме всего прочего, его смущала математическая сторона дела?

Так или иначе, он согласился с Гейгером, что избавиться от ненужных частиц экспериментальным путем проще, чем с помощью теории вероятностей. Но не с этой ли историей был связан один поступок Резерфорда, вызвавший как раз в ту пору иронические и восхищенные толки в университете Виктории.

Нобелевский лауреат вскоре после возвращения из Стокгольма пожелал сызнова побывать в шкуре студента. Когда кончились рождественские каникулы, он пришел к известному манчестерскому математику Горацию Лэмбу и попросил разрешения слушать у него курс теории вероятностей. Намерения нового студента были вполне серьезны: он собирался пройти и всю программу практических занятий у Лэмба.

То было нетривиальное зрелище: мировая знаменитость, восседающая среди юнцов и склонившаяся над тетрадкой с заданными упражнениями! Мировая знаменитость дала себе единственную поблажку: не экзаменоваться. Но не от гордыни — от застарелого отвращения к этой процедуре.

Лэмб без дальних слов понял, зачем его высокому коллеге понадобился этот рецидив студенчества: с вероятностью, равной единице, можно было утверждать, что изучение рассеяния альфа-частиц надолго становится главной страстью профессора Резерфорда. Разумеется, у профессора Резерфорда всегда был выход: в нужный момент привлечь к делу лабораторного математика Бэйтмена. Но все знали: он любил сам откристаллизовывать свои идеи в математические формулы. А отныне это делалось невозможным без уменья уверенно оперировать аппаратом теории вероятностей.

(Так, почти сорок лет спустя, когда экспериментальные методы ядерной физики революционизировались новейшей радиотехникой, академик Игорь Васильевич Курчатов решил прослушать курс радиоэлектроники. Это тоже было нетривиальное зрелище: бородатый глава советских атомников за учебным столом! А ведь и у него всегда был в запасе выход: в нужную минуту поманить пальцем специалиста. Но все знали: он предпочитал сам понимать и оценивать, что чего стоит…)

Не столь уж существенно — сыграла ли проблема избавления от ненужных частиц хоть какую-нибудь реальную роль в решении Резерфорда стать лэмбовским студентом. Может быть, и не сыграла. Но существенно, что именно тогда — в самом преддверии открытия атомного ядра — он такое решение принял. Он вооружался для исторического похода.

…И вот — в очередной раз:

— Guten Tag, Ганс! Good morning, Эрни! Что нового, мальчики?

Особых новостей не было. Их не было уже, в сущности, с конца прошлого года — с тех пор, как мальчикам удалось успешно отделаться от непрошеных альфа-частиц. И ничего, кроме однообразных подробностей о рассеянии на малые углы, он и не ожидал услышать. Не ожидал и не услышал. Но на этот раз у него самого была в запасе кой-какая новость.

Собственно, она была у него в запасе и вчера и позавчера. Только он не решался заговорить о ней. И едва ли она заслуживала названия новости. Не потому, что была стара, а потому, что была несуразна.

Вчера, как и позавчера, он долго стоял возле экспериментальной установки. Смотрел. Сосал потухшую трубку. Молчал. Думал. Изредка усмехался. Ни Гейгер, ни Марсден наверняка не могли бы догадаться, чем заняты были его мысли. Он думал о том, что их давно уже перестало заботить: о тех непрошеных, ненужных, мешавших альфа-частицах, что путали им статистику. И чем больше он думал об этом, тем менее пригодным казался ему эпитет — «ненужные».

Сквозь толпу логических возражений бесконтрольным путем пробивалась дикая идея: а что, если эти редкие альфа-частицы отклоняются стенками трубки не на малые углы, но просто отражаются от стекла? Как свет от зеркала, как бильярдный шар от борта: «угол падения равен углу отражения».

Просто? А как вообразить, что происходит при этом? Он пытался представить себе пулю, летящую со скоростью 15 тысяч километров в секунду: она врезается в мишень и — отскакивает от мишени! Однако — спокойствие! — а что, если бы физику в самом деле довелось убедиться в реальности такого фантастического события? Пришлось бы перестать усмехаться? Ошеломленный, он должен был бы задуматься над происходящим. Чудес не бывает, и физик понял бы, что чудом отскочившая пуля принесла ему своим поведением бесценную информацию о беспримерной стойкости и странном устройстве вещества мишени. Он обеими руками ухватился бы за немыслимый факт…

Это было как наваждение. Первое, что следовало сделать: попробовать от него избавиться. Для этого не было иного пути, кроме экспериментального. И Резерфорд решился.

Появившись в тот очередной раз у своих мальчиков и спросив по инерции «что нового?», он едва ли слушал их ответы. Поглядывая то на одного, то на другого, он мысленно взвешивал: «Нет, пожалуй, неразумно отвлекать Ганса на такие бредовые опыты. И бестактно. Можно положиться и на Эрни — он хороший мальчик. Не выйдет — так все тотчас и забудется».

(Это воображаемое размышление Резерфорда психологически оправдано: становится понятным его решение — поручить эксперимент, столь важный для него в ту пору, не многоопытному доктору Гейгеру, а всего только лаборанту!)

Так, еще не обретя даже низшего ученого звания, Эрнст Марсден дождался своего звездного часа. Выглядело это, разумеется, совершенно буднично. Марсден вспоминал:

Оттого-то в один из февральских вечеров 1909 года, сидя за банкетной трапезой в Уитуортс-холле и наслаждаясь застольными панегириками своих высоких коллег, виновник торжества Резерфорд все ловил себя на тайном желании — удрать отсюда ненадолго, ворваться в затемненную комнату Марсдена и в ответ на жадное «Ну как дела, мой мальчик?» услышать короткое — «да!». Или столь же короткое — «нет».

…Марсден ответил — «да!». Но не в тот вечер.

Однажды днем он остановил шефа на лестнице и сказал:

— Вы были правы, профессор…

Радость Марсдена была сложного психологического состава.

Прежде всего он не впал в непростительный грех. Шеф убедился, что ему по плечу большие дела. В среднем всего одна из 8000 альфа-частиц переживала загадочное событие — отскакивала от мишени обратно. Пришлось придумать новую установку — с более мощным источником радиации, чем прежний альфа-провод. Помог Гейгер. Впрочем, неважно, как были обойдены разные трудности. Важно, что много времени на это не ушло. Шеф не успел испытать досаду.

Но еще радостней было другое: ему, двадцатилетнему, удалось за несколько дней и ночей вывести из статистики отражений количественный закон: эффект возрастал с ростом атомного веса мишени. Но не как у Гейгера — не как при рассеянии на малые углы, а гораздо быстрее. Там рассеяние росло, как атомный вес в степени ½, а здесь — в степени 3/2.