Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Так были измерены все основные характеристики атома -его размеры, масса, скорость движения, энергия. Физики научились определять число атомов или молекул в любом теле или порции газа, расстояние между атомами и их относительное расположение в кристаллической решетке или в отдельной молекуле (что особенно важно при изучении сложных органических веществ). Все эти сведения в своей совокупности убедительно говорили о реальности существования атомов и молекул, хотя по-прежнему их так никто и н/е видел.
33
Глава З
ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ АТОМ? ОТКРЫТИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ
Итак, к концу XIX века почти все физики и химики были уверены в существовании атомов. Ученые умели надежно определять, во сколько раз атомы одного элемента тяжелее атомов другого, т. е. измерять относительные атомные массы; были сделаны первые абсолютные оценки размеров и масс атомов, но о внутренней структуре атомов ничего не было известно. Неудивительно, что многие ученые совершенно твердо были уверены в правоте древних греков, считавших атомы мельчайшими неделимыми бесструктурными частицами вещества. "Этот вопрос совершенно ясен, тут и думать-то нечего", - представлялось ученым того времени.
А призадуматься стоило. Ведь еще в начале XIX века было замечено, что атомные массы всех элементов в пределах существовавшей тогда точности измерений выражались целыми числами. Это обстоятельство еще в 1815 году натолкнуло английского ученого Праута на мысль: а не состоят ли атомы всех элементов из атомов водорода, словно дома из кирпичей? Гипотеза Праута была первой гипотезой о внутреннем строении атомов. Далее, как уже отмечалось, во второй половине XIX века Д. И. Менделеев открыл периодическую систему элементов. Эти, казалось бы, совершенно различные факты довольно ясно говорили о существовании какой-то внутренней связи между атомами различных элементов. Но только в самом конце XIX века было сделано несколько открытий, непосредственно доказавших сложное строение атома. Основным из них было открытие радиоактивности.
В 1895 году немецкий физик Рентген, проводя эксперименты по изучению электрического разряда в вакууме, установил, что в месте попадания быстрых электронов на стекло разрядной трубки кроме наблюдавшегося и ранее слабого зеленоватого свечения возникает какое-то невидимое излучение, способное проникать через толстые слои вещества и вызывать почернение фотопластинки. Это проникающее излучение впоследствии было названо рентгеновским.
Примерно в то же время французский физик Беккерель занимался изучением флюоресценции - слабого свечения некоторых минералов, возникающегочпри облучении их каким-ни-
34
будь сильным источником света. Узнав об открытии Рентгена, Беккерель решил проверить, не возникает ли рентгеновское излучение и при флюоресценции, которая очень напоминает свечение стекла в разрядной трубке. С этой целью Беккерель взял одно из наиболее сильно флюоресцирующих веществ — соль урана, положил ее на завернутую в черную бумагу фотографическую пластинку и выставил все это на солнце. Было известно, что под действием солнечного света соль урана сильно флюоресцирует; поэтому, проявив пластинку и обнаружив на ней в том месте, где лежала соль урана, темное пятно, Беккерель решил, что первоначальное предположение было правильным, т. е. рентгеновское излучение возникает лишь одновременно с появлением флюоресценции. Подготовив один из следующих опытов, Беккерель положил пластинку с еще не облученной солью урана в шкаф. День оказался пасмурным, проводить опыт было бессмысленно, и пластинка осталась лежать в шкафу. Через несколько дней пластинку на всякий случай проявили. Каково же было изумление Беккереля, когда на этой пластинке оказалось черное пятно! Ведь это означало, что соль урана сама, без всякой флюоресценции испускает какое-то излучение, похожее по свойствам на лучи Рентгена, а раз из атомов урана что-то вылетает, значит, они как-то изменяются, превращаются в нечто иное. Контрольные опыты убедительно подтвердили правильность сделанного вывода. Так, в 1896 году было открыто явление самопроизвольного превращения атомов некоторых веществ, сопровождающегося испусканием проникающего излучения. Это явление впоследствии было названо радиоактивностью.
Дальше открытия посыпались как из рога изобилия. Оказалось, что в магнитном поле радиоактивное излучение разделяется на три: одно идет прямо, а два других отклоняются в противоположные стороны. Отсюда можно было сделать вывод, что существует по крайней мере три вида излучения, причем первый из них представляет собой поток положительно заряженных частиц, второй — поток отрицательно заряженных частиц, а третий - поток электрически нейтральных частиц. Эти три излучения были названы тремя первыми буквами греческого алфавита: а, |3 и у. Далее выяснилось, что отношение заряда к массе, знак заряда и сам заряд у ?-частиц точно такой же, как у электронов. Отсюда естественно напрашивался вывод, что |3-частицы — обычные электроны. В дальнейшем этот вывод с достоверностью был подтвержден десятками других экспериментов.
