§ 56. Радиоактивность. Модели атомов

Мысль о том, что вещество сложено из мельчайших крупинок, родилась в Древней Греции примерно 2500 лет назад. Левкипп и его ученик Демокрит назвали такие крупинки атомами: по-гречески это слово значит «неделимый». По их представлению атом прост, никаких внутренних частей у него нет, а потому разрезать или разбить его невозможно ничем. Догадка была чисто умозрительной — проверить её философам было нечем. Тем не менее название прижилось, и почти два тысячелетия учёные пользовались им, не задумываясь о том, как устроена сама частица.

Положение изменилось около середины XIX в. Опыты с прохождением тока через газы и растворы, изучение спектров и электрических свойств веществ дали факты, которые в картину «простой неделимой крупинки» никак не укладывались. Из них следовало, что атом устроен сложно и что внутри него есть частицы, несущие заряды обоих знаков. Прямого доказательства пока не было, но вопрос «что же спрятано внутри атома?» превратился для физиков из философского в рабочий.

Самый сильный довод в пользу сложного устройства атома дало открытие французского физика Анри Беккереля (1852—1908), сделанное в 1896 г. Беккерель изучал свечение урановых солей после освещения их солнцем. Кристаллы соли он укладывал на фотопластинку, спрятанную под плотной чёрной бумагой, и на несколько часов выставлял всё это на солнечный свет; проявленная пластинка показывала очертания кристаллов. Учёный был уверен, что причина — солнечные лучи. 26—27 февраля 1896 г. он снова собрал установку: пластинка в рамке на чёрной ткани, прикрытая алюминиевым листом, на ней тонкий медный крест, а над ним — образец двойного сульфата калия и урана. Но небо затянуло, солнца не было, и весь набор пролежал запертым в ящике стола. Проявив пластинку 1 марта на всякий случай, Беккерель увидел резкий контур креста. Значит, солнце тут ни при чём: соль урана испускала невидимые лучи сама, безо всякого внешнего воздействия. Позже такие лучи получили имя радиоактивного излучения.

Около двух лет Беккерель оставался единственным физиком, занятым новым явлением. В 1898 г. этим же занялись супруги Пьер Кюри (1859—1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867—1934); после того как они выделили радий, число исследователей резко выросло. Выяснилось, что похожие лучи испускает не только уран. Радиоактивностью назвали свойство атомов ряда химических элементов излучать самопроизвольно; сам термин собран из латинских слов radio — излучаю и activus — действенный. Ещё один важный вывод Беккереля: любые соли урана, откуда бы их ни взяли, дают лучи одинаковой природы, а сила излучения определяется только количеством урана в образце. Стало быть, излучать умеет сам элемент, точнее его атомы, а не то химическое соединение, в которое он попал.

Из чего же состоит это излучение? Ответ дал опыт 1899 г., поставленный группой британского физика Эрнеста Резерфорда (1871—1935). На дно толстостенного свинцового сосуда клали крупицу радия.