Избранные научные труды

Эти соображения позволяют обрисовать возможный процесс образования молекулы из двух атомов водорода. Эта операция может быть прослежена шаг за шагом, без введения новых предположений о динамике электрона; она ведёт именно к той конфигурации, которая была принята для молекулы водорода в § 3. Напомним при этом, что эта конфигурация была выведена прямо из основной гипотезы об универсальном постоянстве момента импульса электронов. Эти соображения дают объяснение и «притяжению» двух атомов. Необходимо отметить, что предположение об относительно более медленном движении ядер по сравнению с электронами с большой степенью точности удовлетворяется при соударении двух атомов газа при обычных температурах. Если задать определённое расположение электронов в начале процесса, то этим методом мы получаем очень мало сведений о вероятности объединения электронов после произвольного соударения между двумя атомами.

Другой путь, по которому может идти образование нейтральной молекулы водорода,— это объединение одного положительно заряженного атома и одного отрицательно заряженного. Согласно теории, положительно заряженный атом водорода представляет собой просто ядро с пренебрежимо малыми размерами и зарядом e, тогда как отрицательно заряженный атом является системой, состоящей из одного ядра и окружающего его кольца с двумя электронами. Как показано в части II, такую систему следует считать возможной, потому что выделенная при её образовании энергия больше, чем соответствующая энергия для нейтрального атома водорода. Представим себе теперь, что, как и прежде, благодаря медленному смещению ядер положительно и отрицательно заряженные атомы соединяются. Мы должны допустить, что если ядра сблизились до расстояния, равного принятому для конфигурации молекулы водорода, то электроны расположены так же, как в единственно устойчивой для данного расстояния конфигурации, при которой момент импульса электронов обладает предписанным теорией значением. Но состояние движения электронов при смещении ядер не будет меняться непрерывно, как это имеет место при соединении двух нейтральных атомов. При определённом расстоянии между ядрами конфигурация электронов становится неустойчивой и резко претерпевает некоторое конечное изменение; это вытекает непосредственно из того обстоятельства, что, как было показано выше, движение электронов при соединении двух нейтральных атомов пробегает непрерывный ряд устойчивых конфигураций. Поэтому в случае соединения одного положительно и одного отрицательно заряженных атомов работа, произведенная системой против внешних сил, действующих на ядро, не будет равняться разности энергий первоначальной и конечной конфигураций; при прохождении через неустойчивые конфигурации должно испускаться излучение, соответствующее тому, которое испускается при связывании электронов одним ядром, которое рассматривалось в частях I и II.

Из изложенного выше следует, что при распаде молекулы водорода в результате медленного увеличения расстояния между ядрами получаются два нейтральных атома, а не один положительно и один отрицательно заряженные атомы. Это согласуется со следствиями, вытекающими из опытов над положительными лучами ¹.

¹ Ср.:J. J. Thomson. Phil. Mag., 1912, 24, 248.

Теперь представим себе вместо двух атомов водорода два атома гелия, т. е. системы, каждая из которых состоит из одного ядра с зарядом 2e и окружающего его кольца из двух электронов, и осуществим процесс, подобный рассмотренному на стр. 141. Примем, что в начале этого процесса атомы гелия также ориентированы друг относительно друга, как и атомы водорода, с той лишь разницей, что фазы электронов в атоме гелия отличаются на четверть оборота, вместо половины оборота у водорода. Как и в предыдущем случае, при смещении ядер плоскости электронных колец сближаются быстрее, чем ядра, и при определённом расстоянии между ядрами плоскости колец сливаются. В ходе дальнейшего сближения ядер электроны располагаются в одном кольце на равных угловых расстояниях. Как и в предыдущих случаях, можно показать, что в ходе этой операции в любой момент времени система остаётся устойчивой относительно смещения электронов перпендикулярно плоскости кольца. Но в противоположность тому, с чем мы встретились в случае водорода, внешние силы, которые необходимо будет применять, чтобы держать систему в равновесии, постоянно действуют в направлении уменьшения расстояния между ядрами, и система никогда не пройдет через равновесную конфигурацию; атомы гелия в ходе этого процесса взаимно «отталкиваются». Эти соображения объясняют, почему атомы гелия не расположены к соединению в молекулу при их сближении.