Солнечное вещество и другие повести, а также Жизнь и судьба Матвея Бронштейна и Лидии Чуковской (сборник)

В 1912 году немецкие физики Лауэ, Фридрих и Книппинг сделали такой опыт. Они пропустили пучок рентгеновских лучей через кристаллик сернистого цинка. Пройдя сквозь кристаллик, лучи упали на фотографическую пластинку. Когда ученые проявили и отфиксировали пластинку, оказалось, что на ней отпечатался какой-то замысловатый узор, составленный из маленьких темных пятнышек.

Фотография, снятая Лауэ, Фридрихом и Книппингом

Лучи Рентгена прошли сквозь кристалл сернистого цинка.

Что за узор, откуда он? Лауэ сумел ответить на этот вопрос. Кристалл сернистого цинка состоит из атомов двух веществ: серы и цинка. Эти атомы расположены в пространстве стройными, правильными рядами. Внутри кристалла, параллельно каждой его грани, идут, пересекаясь между собой, бесчисленные плоскости. Каждая из этих плоскостей – это геометрически правильная сетка, составленная из атомов.

Лучи Рентгена, проникая сквозь сетку, огибают атомы и рисуют узор на фотографической пластинке. Узор из темных пятнышек. Это не фотография кристалла. Но, изучая этот узор, Лауэ с помощью математического расчета установил, как, в каком порядке расположены в кристалле атомы.

Лауэ и его сотрудники стали пропускать лучи Рентгена и через другие кристаллы – поваренную соль, берилл, сернокислый никель. И каждый раз на фотографической пластинке отпечатывался узор из темных точек. Поваренная соль давала один узор, берилл – другой, сернокислый никель – третий.

Фотография, снятая по способу Лауэ

Кристалл поваренной соли.

Фотографии, снятые Лауэ

Лучи Рентгена прошли сквозь кристалл серно-кислого никеля (слева) и берилла.

Значит, во всех этих веществах атомы расположены сетками в своем строго определенном порядке. Порядок этот у разных веществ разный: у сернистого цинка – один, у поваренной соли – другой, у берилла, у алмаза, у никеля, у графита – третий, четвертый, пятый. Атомы натрия и хлора в поваренной соли расположены кубами, атомы углерода в алмазе – четырехгранными пирамидами.

Расположение атомов в кристалле поваренной соли

Белые шарики – атомы натрия, черные – атомы хлора. Каждое деление масштабной линейки – это одна десятимиллионная доля миллиметра.

Расположение атомов в алмазе

Сами атомы – это чрезвычайно мелкие частицы вещества. Размеры атома – десятимиллионная доля миллиметра. Их невозможно разглядеть даже в сверхсильный микроскоп. Но с помощью лучей, открытых Рентгеном, физики узнали с абсолютной достоверностью, как расположены атомы в кристаллах. В каком порядке, и даже какое между ними расстояние. В 1913 году, через год после открытия Лауэ, русский физик Вульф и англичане отец и сын Брэгги, один в России, а двое других в Англии, нашли – совершенно независимо друг от друга – способ с полной математической точностью определять в кристаллах расстояние между атомами. Оказалось, определять его можно, направляя на кристалл под разными углами рентгеновские лучи и каждый раз измеряя при этом угол наклона.

Если бы сорок лет назад вы спросили любого ученого-физика, возможно ли разглядеть, как расположены атомы в каком-нибудь теле, он ответил бы вам: «Невозможно, и никогда не будет возможно».

Открытие Рентгена еще раз доказало людям, что слово «невозможно» не имеет права существовать.

80 лет спустя Небо в икс-лучах

По-разному делаются научные открытия. Путь к солнечному веществу – гелию – занял несколько десятилетий. А вот лучи Рентгена были открыты в считаные дни и сразу нашли себе замечательные применения. Невидимые лучи дали возможность видеть насквозь – разглядеть внутреннее устройство непрозрачных живых тел, а в прозрачных кристаллах обнаружить “непрозрачные” атомы. Но это еще не все.

Икс-лучам суждено было разгадывать интереснейшие тайны в поле зрения не только микроскопа, но и телескопа. Если гелий “спустился” с небес на землю, то рентгеновские лучи, напротив, совершили путь в обратном направлении – с земли на небо.

Правда, увидеть небо в рентгеновском свете удалось впервые лишь через полвека после того, как в вюрцбургской лаборатории появилось загадочное зеленовато-желтое сияние. Обыкновенный видимый свет свободно проходит через многокилометровую толщу земной атмосферы. А для рентгеновских лучей она непрозрачна. К счастью, непрозрачна – иначе туго пришлось бы живым существам, обитающим на Земле.