Радиоактивность

В 1896 г. Анри Беккерель описал свое открытие радиоактивного урана, с трудом привлекшее к себе внимание после открытия икс-лучей. Он писал:

«Несколько месяцев тому назад я показал, что соли урана испускают лучи, о существовании которых не было до этого известно, и что эти лучи обладают замечательными свойствами, часть которых сходна со свойствами, изученными Рентгеном».

Открытие нового агента в уране послужило толчком для знаменитой серии работ супругов Кюри. Они пришли к следующему выводу:

«Различные причины, о которых мы говорили, вынудили нас признать, что в новом радиоактивном веществе содержится новый элемент, который мы предлагаем назвать радием».

Анализ проникающей способности радиоактивного излучения радия показал, что оно состоит из трех компонент, названных по классической традиции альфа-, бета- и гамма-лучами¹⁾.

Как мы увидим позже, альфа-лучи, являющиеся наименее проникающими, заряжены положительно, сравнительно тяжелы и родственны атомам гелия. Бета-лучи (легкие и отрицательно заряженные) оказались, как выяснилось позднее, электронами. А гамма-лучи (не имевшие ни заметной массы, ни заряда), свойства которых напоминали свойства икс-лучей Рентгена, были позднее отнесены к одному из видов электромагнитного излучения. Количество энергии, уносимое всеми этими лучами из солей радия, значительно превосходило то, которое обычно выделялось в химических процессах. Об этом факте писал в 1905 г. Эйнштейн в своей статье, посвященной связи между материей и энергией:

«Не исключена возможность того, что теорию удастся проверить для веществ, энергия которых меняется в большой степени (например, для солей радия)».

Существовали и другие непонятные явления. Кинетическая теория и статистическая механика, добившиеся огромных успехов в объяснении многих усредненных равновесных свойств материи, выявили несколько трудностей принципиального характера. Об одной из них²⁾ говорил на лекции в конце своей жизни Максвелл: «Я изложил вам сейчас то, что, я считаю, является величайшей трудностью, с которой когда-Лион встречалась молекулярная теория». Как обычно, Максвелл оказался прав. Эту трудность так и не удалось преодолеть в рамках классической кинетической теории. И это была не единственная проблема, которая не «поддавалась» классической теории. Вообще, все внутренние свойства материи— ее магнитные и оптические свойства, характер ее электропроводности, природа и внутреннее строение вещества — оказались необъяснимыми с помощью классической физики. Можно сказать, что те новые нити, которые начали неожиданно появляться в гобелене, — вопросы, волновавшие Максвелла, радиоактивность, икс-лучи, дискретный спектр — сначала лишь едва заметные, все же не исчезли со временем. Оглядываясь теперь назад, мы видим, что те красочные узоры, которые вытканы наукой двадцатого века, начинались с этих отдельных нитей. И в конечном итоге мир, созданный Ньютоном и Декартом, мир Демокрита, Лукреция, Эпикура и Гассенди перестал существовать в результате попыток выследить древний как мир, но неуловимый атом.

1) Резерфорд (в 1899 г.) разделил альфа- и бета-лучи, используя различия в их проникающих способностях. Гамма-лучи были открыты в 1900 г. Виллардом. Резерфорд, используя магнитные поля, показал, что лучи состоят из положительном, отрицательной и нейтральной компонент. Обозначения «альфа» и «бета» были введены в его статье.

2) Объяснение удельных теплоемкостей многоатомных газов.