Краткая история науки

Нейтрон оказался прекрасным «оружием» для бомбардировки ядер других атомов. Лишенный и положительного, и отрицательного заряда, он не отталкивается положительно заряженным ядром, где находятся плотно «напиханные» протоны. Чедвик признал это и увидел, что если вы собираетесь разбивать атомы, то вам необходима машина, способная ускорять их до высоких скоростей и энергий: циклотрон или синхротрон.

В таких устройствах используются магнитные поля большой силы; они нужны, чтобы приводить в движение атомы и их частицы, разгонять их до околосветовых скоростей. Чтобы заняться исследованиями подобного рода. Чедвик перебрался из Кембриджа в университет Ливерпуля, поскольку там нашлось финансирование на строительство циклотрона.

Работая с ним, ученый обнаружил, что, направляя ускоренные до предела нейтроны на ядра тяжелых атомов, таких как уран, можно получать невероятно мощную энергию. Если надеть на нее «упряжь», то мы начнем цепную реакцию, ведущую к моментальному результату: делению атома, его распаду. Атомные бомбы, спроектированные и изготовленные к концу Второй мировой войны, стали результатом этого открытия, и Чедвик стал ведущим ученым с британской стороны проекта.

Многие думали, что открытый им нейтрон решил все проблемы, связанные со структурой атомов. Но они ошибались, и с тех пор ученые еще не раз сталкивались с сюрпризами в этой области. Ведь даже простое обнаружение электрона, протона и нейтрона оказалось связано с открытием волн или частиц, таких как альфа, бета и гамма-лучи.

Физикам пришлось разбираться с другими таинственными вещами, например, с рентгеновскими лучами и с теми маленькими «порциями», которыми выдает свои «блюда» природа, с квантами. Ядерная физика и квантовая физика оставались самыми передовыми отраслями знания большую часть двадцатого века.

Глава 31 Радиоактивность

Ломали ли вы когда-нибудь кость или, может быть, проглатывали что-нибудь по ошибке? Если так, то вы наверняка сталкивались с рентгеновскими лучами, с помощью которых врач может заглянуть в ваше тело, не вскрывая его.

В наши дни рентгеновский снимок – обычная вещь, но в конце девятнадцатого века Х-лучи стали сенсацией. Они оказались первым видом радиации, поставленным на службу человеку, еще до того как само слово «радиация» оказалось понято до конца. Радиоактивность и атомные бомбы пришли позже.

В Европе Х-лучи обычно именуют рентгеновскими по имени Вильгельма Рентгена (1845–1923). Он не был первым, кто увидел их проявления, но оказался первым, кто понял, с чем имеет дело. Наука часто выглядит подобным образом: недостаточно просто увидеть, вы должны еще и сообразить, что происходит на ваших глазах.

В 1890-х Рентген наряду со многими другими физиками (вспомните Томсона) работал с катодной трубкой, 8 ноября 1895 года он заметил, что фотографическая пластина, находившаяся на некотором расстоянии от его трубки, оказалась мистическим образом засвечена. От обычного света ее защищала черная бумага, и тогда ученые предполагали, что лучи из трубки не могут распространяться особенно далеко.

Рентген потратил следующие шесть недель, чтобы разобраться, что случилось. Другие ученые тоже наблюдали схожие эффекты, но ничего по этому поводу не предпринимали. Немецкий физик открыл – новые лучи распространяются по прямой, а магнитное поле на них не влияет. В отличие от света, они не могут быть отражены или искажены с помощью линз, зато эти лучи проникают через твердые тела, например через руку гомо сапиенса.

Первым человеком, ставшим моделью для рентгеновского снимка, оказалась жена ученого, точнее ее рука, и на снимке были видны кости и обручальное кольцо на пальце. Не зная в точности, с чем он имеет дело. Рентген назвал свое открытие Х-лучами, и после шести недель напряженной работы он объявил о нем миру.

Х-лучи в мгновение стали научным хитом.

Тут же все признали, что их можно использовать в медицине, чтобы обнаруживать переломы, оставшиеся в теле пули или другие посторонние предметы. Немногие открытия когда-либо так быстро становились объектом всеобщего внимания. Немедленно поступила в продажу непроницаемая для рентгеновских лучей одежда, физики пустились в горячие дебаты по поводу того, что это на самом деле.

После более чем десятилетнего изучения было показано, что Х-лучи – это радиация с необычайно короткой длиной волны и высокой энергией. Еще раньше люди, работавшие в лабораториях, заметили, что это излучение может повреждать человеческую плоть, вызывая нечто вроде ожогов, так что их использовали для уничтожения раковых клеток уже в 1896 году. Намного больше времени понадобилось людям, чтобы понять, насколько опасны Х-лучи, и некоторые из исследователей умерли от лучевой болезни или рака крови, называемого также лейкозом.

Рентгеновские лучи могли не только лечить рак, но и вызывать его.