Итак, в результате работ Резерфорда в Манчестерском университете произошло рождение ядерной физики. Обнаруженное в структуре атома ядро ставило перед учеными все новые и новые проблемы, которые они успешно решали.
Модель атома Томсона, казалось, была забыта. И только благодаря исследованиям физиков в 50 — 60-х годах случилось нечто, заставившее ученых воскресить модель Томсона. Нет, ядерная модель атома Резерфорда не подверглась сомнению. Но рядом с ней сейчас сосуществует и другая. Чтобы рассказать об этом, придется слегка коснуться физики после Резерфорда.
Значительно расширившиеся познания относительно элементарных частиц, входящих в состав атомов и ядер, привели к обнаружению атомов, строение которых согласуется с моделью Томсона. Это так называемые мезоатомы. Они представляют одну из форм вещества, довольно хорошо уже изученную.
Частицы мезоны, несущие отрицательный заряд, могут входить в атомы, выполняя роль отрицательно заряженных электронов, притягиваемых положительным зарядом ядра. Так же как электрон, мезон может находиться в различных состояниях при движении вокруг ядра. При переходе из одного состояния в другое, более прочно связанное, происходит испускание фотона — кванта света. Такой мезоатом могут образовать и частица пи-мезон и частица мю-мезон. Движение мю-мезона, например, в мезоатоме очень похоже на движение электрона. Силы, действующие на мю-мезон, — это в основном те же электрические силы, которые действуют и на электрон.
Масса мю-мезона примерно в 200 раз больше массы электрона. Известно, что радиус орбиты ближайших к ядру электронов (строго говоря, среднее расстояние электрона от ядра) должен быть обратно пропорционален массе электрона. Отсюда следует, что радиус орбиты мю-мезона в 200 раз меньше, чем электрона. Когда мы рассматриваем атомы тяжелых элементов, у которых заряд ядра очень большой, мы видим, что у них радиус орбиты ближайших к ядру электронов на редкость мал. Если представить себе вместо электрона мю-мезон, то этот очень малый радиус нужно уменьшить еще 200 раз, и тогда окажется, что он меньше радиуса ядра. Можно было бы думать, что в этом случае мезоатом нереален, так как ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, трудно проницаемо для частиц. Но существование мезоатомов тяжелых элементов бесспорно доказано. В них мезон действительно движется внутри ядра и, как ни странно, движется свободно.
Таким образом, физики показали, что возможен атом, совсем не похожий на планетарную модель, которая после знаменитых опытов Резерфорда и разработки квантовых представлений Бора не только стала привычной, но и казалась единственно возможной. Отрицательно заряженная частица (пока это относится к мезону), движущаяся в самом ядре, возвращает нас к модели Томсона. Второе рождение модели Томсона, предшественницы модели Резерфорда, приводит к мысли о том, как глубоки и проницательны были опыты и теоретические построения знаменитого учителя Резерфорда.
Несомненно и то, что острота и сила научного мышления Джозефа Томсона сыграли большую роль в формировании исследовательского таланта Резерфорда и возбудили в молодом новозеландце интерес к самым сложным явлениям природы.
Примеру Резерфорда, применившего для атома термин «ядро», принятый до того в биологии, спустя много лет последовал ученик и сотрудник Нильса Бора Отто Фриш. Он перенес в ядерную физику другой термин из биологии — «деление», обозначающий в естествознании процесс размножения клетки. Фриш назвал делением процесс разрушения ядер урана, тория, плутония примерно на два равных осколка. Теперь все эти вещества, применяемые в широких масштабах в ядерных реакторах в качестве ядерного горючего, носят название делящихся материалов.
Добавить комментарий