Открытие Джи - Джи

28 января Джи-Джи в первый раз подверг рентгеновскому облучению сосуд с газом. Электрически не заряженньй* нейтральный газ под действием икс-лучей становился проводником электричества. После прекращения облучения он снова возвращался в исходное состояние. Таким образом, можно было легко возбуждать и уничтожать свойство газа проводить электрический ток. Томсон и Резерфорд, не прерывая ни на один день стремительный натиск экспериментально-теоретического исследования, вторглись в неизведанные «белые пятна» физики. Были испробованы многие газы при разных давлениях. Наблюдались удивительные веера яркого свечения, бегущие темные полосы, факельные, багровые разряды… Измерители тока показывали неожиданные пики и спады. Эффекты, связанные с прохождением тока через газы, захлестывали друг друга, как необузданная стихия. Ведь о физике газового разряда ничего не было известно. (Как, впрочем, и сегодня о некоторых ее проблемах.) Но тогда оставалось неизвестным самое главное: что является переносчиком электрических зарядов в облученном газе?

Сначала возникло представление, что переносчики эти довольно велики: величиной с частицу табачного дыма или пылинку. Но потом мысль пошла по более верному пути: переносчики зарядов очень малы, это обломки молекул газов. И, наконец, в совместной работе Томсон и Резерфорд пришли к выводу, что обломки молекул сходны с электрически заряженными ионами в электролитах, но из осторожности назвали их сначала «проводящими частицами». Кроме того, неизвестно было, каковы сами носители зарядов, оторвавшиеся от этих обломков. Может быть, они имеют еще меньшую величину, чем ионы в электролитах? Джи-Джи не говорил открыто о своих предположениях. Он тогда еще молчал. «Проводящие частицы» постепенно становились «добрыми знакомыми», и их все чаще называли «ионами». Наконец была окончательно доказана их тождественность с жидкими электролитами. Но разница была весьма существенна: в электролитах ионы существуют всегда, а в газе только под действием внешнего ионизатора. Как только его убирают — ионы в газе исчезают, рекомбинируя, то есть объединяясь снова в нейтральные молекулы газа.

Средь катушек и спиралей,
Среди воска в клубах пыли
Здесь ионы погибали,
Те, что атомами были.

О, голубчики-ионы! Как же вас жалею я!

Вы исчезнете бесследно,
Все рекомбинируя!

И почти без электродов,

В трубке с газовым разрядом
Создаете вы свеченье,
Двигаясь за рядом ряд…

Дальше в лабораторной песенке шло подробное описание того, как именно происходит ионизация газа. Этим были увлечены все рыцари Джи-Джи: и Резерфорд, и Таунсенд, и Вильсон, и Поль Ланжевен, и Мак-Клелланд.

Тем временем стратегия Джи-Джи снова изменила свое направление: была поставлена задача определения массы и заряда переносчиков электричества в облученных газах. Отношение массы к заряду в катодных лучах оказалось столь малым, что могло возникнуть только одно предположение: он имеет дело с новыми универсальными частицами, в тысячу раз меньшими, чем самый легкий атом — водород.

И Томсон не ошибся. Воплотилась в жизнь его старая мечта сделать открытие универсального закона природы. И он действительно открыл существование первой элементарной частицы — единой для любых веществ.

…Томсон и Эверетт работали месяцами. Резерфорд уже сделал свой вклад в открытие: он измерил подвижность ионов в газовом разряде, и это облегчило дальнейшие исследования.

Но главное происходило в двух комнатах на первом этаже Кавендишевской лаборатории. Здесь были получены результаты, оповестившие научную общественность о существовании «четвертого состояния вещества»: первое состояние — твердое тело; второе — жидкость, третье — газ; четвертое — мельчайшие отрицательные корпускулы. Их масса в тысячу раз меньше массы самого легкого атома — водорода…

Новорожденная частица

«…Меньшая, чем самый легкий атом — водород». Легко сказать! Ведь даже в пределах грубейших ошибок Джи-Джи следовало принять малость измеренного им отношения массы к заряду в 1000 раз меньшую по сравнению с водородом!

Это было слишком ошеломляющим даже для привыкших к самообладанию кембриджских джентльменов.

Выходя с вечернего заседания Королевского общества в очередную пятницу 30 апреля 1897 года, Джи-Джи чувствовал на себе осторожные взгляды высокочтимых коллег. Один из них, раскуривая трубку, слегка пожал плечами.

— Я думал тогда, что он нам просто морочит голову, — сознался этот джентльмен.

Зато шквал идей охватил снизу доверху все здание Кавендишевской лаборатории. На всех этажах спорили о «четвертом состоянии вещества». Если томсоновская корпускула так мала, то что же представляет собой сам атом? Ведь то, что он не вихрь, подобный кольцам дыма, уже давно ясно. Как же он все-таки устроен?