Охотники за частицами

Фотография первой увиденной человеком ядерной реакции. В широком веере альфа-частиц, падающих снизу на камеру Вильсона, одна частица налетела на ядро азота и на мгновение слилась с ним. Спустя это мгновение вправо отлетело новообразовавшееся ядро кислорода, оставив короткий жирный след. Влево понесся протон.

Такое впечатление, как будто альфа-частица распалась на две. Но это обманчивое впечатление. За добрых двадцать лет работы с этими частицами Резерфорд ни разу не замечал, чтобы они дробились. Но зато он в первый раз в своей жизни заметил, как они разбили — что?

Ядро атома азота! К такому выводу приходит ученый после тщательного анализа снимка. Альфа-частица встретилась в полете с ядром атома азота, которых полным-полно в камере, и превратила его в ядро кислорода. А излишек энергии поделили между собой это новое ядро и освободившийся из атома протон.

Понял ли ученый всю важность своего открытия? Наверное, понял: Резерфорд был дальновидным ученым. А открыл он не много не мало, как первую ядерную реакцию. Мечта средневековых алхимиков свершилась: один химический элемент «на глазах» превратился в другой.

Хотя, присутствуй при этом открытии алхимики, они были бы явно разочарованы: превращение происходило с ничтожными, почти невесомыми количествами вещества. Англичанин Патрик Блеккет, повторив опыт Резерфорда, сделал и изучил двадцать с лишним тысяч фотографий. На них оставили след более пятисот тысяч альфа-частиц.

Но только восемь из них попало в ядро азота и превратило его в ядро кислорода! Слишком «пустотелая» мишень — атом. Слишком мала запрятанная в его недрах цель — ядро.

Однако алхимикам пришлось бы ждать недолго: спустя четверть века философский камень современных алхимиков, попав в злобные руки, превратился в расплавленные чудовищным жаром камни Хиросимы!

И только спустя еще несколько лет этот камень в поистине добрых руках советских людей стал творить во все возрастающем количестве золото нашего века — атомную энергию.

Добрый посев Вильсона дал первый урожай. Чудесная камера стала настоящим окном в сокровенный атомный мир.

Но окном, которое открывается слишком редко, а открывшись, позволяет увидеть не так много, как хотелось бы, сетовали физики. Малое число рабочих циклов: львиную долю времени отнимает только подготовка камеры к работе. Малая плотность газа, а значит, путь частицы проходит скорее не по лесу, полному зверей, а словно в пустыне. Частица, пролетевшая насквозь всю камеру и ни разу не столкнувшаяся ни с одним ядром, что толку от нее?

Вы слышите? Это уже новые голоса. Это говорят физики-ядерщики — молодое поколение ученых, взращенное на открытиях Резерфорда. Уже идут двадцатые годы, и на передний край физики начинает выходить самая сокровенная «деталь» атома.

Но в их хоре можно слышать и голоса «космиков» — исследователей космических лучей. Им тоже хотелось бы иметь в своем распоряжении постоянно действующую камеру, в которой ядра были бы «напиханы» гораздо плотнее, чем в паре.

Значит, нужно «камеру» сделать из твердого вещества — оно в тысячи раз плотнее газа. Но как сделать, чтобы оно было чувствительно ко всем этим электронам, протонам и альфа-частицам?

Где взять это вещество?

А оно давно уже придумано — это фотографическая эмульсия. То, что на нее действует не только свет, а и радиоактивное излучение, тоже давно открыто. Именно случайно обнаруженная засвеченная фотопластинка, лежавшая по соседству с урановой солью, и позволила Анри Беккерелю открыть радиоактивность.

Что же осталось? Только сделать слой фотоэмульсии на стеклянной пластинке потолще: чем больше ядер встретила частица на своем пути, тем больше вероятность, что она столкнется хотя бы с одним из них. Это и предлагает в начале двадцатых годов молодой советский физик Лев Александрович Мысовский.

Так родились толстослойные, как их называют, фотопластинки, на которых запечатлевают свои следы частицы. Но разглядеть эти следы теперь не так просто, как на фотографии, сделанной в камере Вильсона. Их приходится рассматривать «по частям». Частицы уходят и в глубь фотоэмульсии.

Пришлось изучать следы частиц так, как это делают биологи, изучая живые клетки: резать эмульсию после проявления на тоненькие слои и каждый слой изучать отдельно. А затем сопоставлять друг с другом то, что найдено на последовательных слоях.