Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Nd и самарием Sa, а также между вольфрамом W и осмием Os, ни один из
которых еще не известен. В то же время для тулия Тгп, незадолго перед тем
разделенного Уэлшбахом на две составляющие, было оставлено две линии3.
Все это равносильно приписыванию следующим друг за другом элементам
набора последовательных целых чисел. По этому принципу целое число N для
тринадцатого элемента А1 равно 13, а значения N, принимаемые при этом
другими элементами, указаны в левой половине рис. 3.5. Такой подход был
оправдан тем, что он вносил абсолютный порядок в спектры рентгеновских
лучей. Внимательное изучение рис. 3.5 показывает, что значения v'/s для
всех исследованных линий как К-, так и L-серии попадают теперь на
регулярные линии, близкие к прямым.
"Если бы элементы не характеризовались этими целыми числами или в
выбранном порядке их следования была бы сделана ошибка (то же относится к
номерам клеток, оставленных для неизвестных элементов), то эта
регулярность сразу бы исчезала4. Таким образом, осно-
1 На рис 3 5 для обозначения аргона использовался знак А, а для самария -
Sa. Кроме того, согласно современным данным, здесь следует поменять
местами диспрозий Dy (в оригинале Ds) и гольмий Но; далее, элементы
иттербий \Ь и лютеций Lu имеют атомные номера 70 и 71, а атомному номеру
72 отвечает элемент гафний Hf. - Прим. ред.
2 Уже в первой своей статье Мозли отметил, что "само число А, по-
видимому, является сложной функцией М" и что "атомные веса меняются, по-
видимому, достаточно произвольно, так что нарушение последовательности их
расположения на рис. 3.5 не удивительно".
3 Все три недостающих, элемента позднее были открыты; из них только рений
Re, стоящий между W и Os, встречается в природе в естественном состоянии
Химия редкоземельных элементов чрезвычайно сложна; нет оснований
сомневаться в том, что Уэлшбах "разделил" тулий, однако нет также
оснований размещать две его составляющие в смежных клетках в
периодической системе. Как оказалось впоследствии, в расположении
некоторых элементов в этой области есть ошибки. (См. примечание 1.- Ред.)
4 Это утверждение немного преувеличено. В настоящее время известно, что
элемент Но, данные по длинам волн для которого представлены на рис. 3.5,
имеет атомный номер 67, а не 66, как указано на рисунке.
54
вываясь только на рентгеновских спектрах и не опираясь ни на какую теорию
атомной структуры, мы приходим к выводу о том, что эти целые числа
действительно ха* рактеризуют элементы...
Резерфорд доказал, что наиболее важной составной частью атома является
его центральное положительно заряженное ядро, а ван ден Брук выдвинул
гипотезу о том, что заряд ядра всегда является целым кратным заряда ядра
атома водорода. Имеются все основания предполагать, что целое число,
управляющее спектром рентгеновских лучей, совпадает с числом единиц
электрического заряда ядра. Поэтому наши эксперименты обеспечивают
наилучшее возможное подтверждение гипотезы ван ден Брука. Содди отмечал,
что химические свойства радиоактивных элементов дают строгое
подтверждение этой гипотезы для элементов от таллия до урана, так что ее
общая применимость представляется теперь надежно установленной".
Глава 4
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
Впервые гелий был ожижен в 1908 г. Хайке Камер-линг-Оннесом в Лейденском
университете, и с того вре-мени стало возможным изучать физические
явления при температурах лишь на несколько градусов выше абсолютного нуля
(точка кипения гелия при атмосферном давлении 4,2 К). Одно из направлений
исследований касалось зависимости сопротивления металлов от температуры.
Камерлинг-Оннес уже проводил подобные исследования при температурах,
уменьшающихся вплоть до температуры жидкого воздуха (около 80 К). Для
нескольких чистых металлов он обнаружил примерно линейную зависимость;
однако он установил, что подобная зависимость не может продолжаться
беспредельно, так как в противном случае при абсолютном нуле
сопротивление стало бы отрицательным. Сэр Джеймс Дьюар продолжил
изыскания Камерлинг-Оннеса и достиг температуры жидкого водорода (20 К);
при этом выяснилось, что сопротивление действительно начинает уменьшаться
медленнее.
Именно этого и следовало ожидать, причем не только по уже названной
причине, но также исходя из принятых в то время представлений о металлах
и их свойствах. Считалось, что электрическая проводимость осуществляется
путем переноса электронов, а сопротивление возникает в результате
соударений электронов с атомами металлов. Линейный характер уменьшения
сопротивления вполне согласовывался с предполагаемым изменением движения
электронов при понижении температуры. Ожидалось, однако, что При
достаточно низких температурах электроны "конденсируются" на атомах,
тогда сопротивление при какой-то температуре
56
должно быть минимальным, и затем металл должен переходить в диэлектрик \
Наблюдаемое в действительности поведение металлов резко отличалось от
предполагаемого. Камерлинг-Оннес обнаружил, что при понижении температуры
