Глава девятая. Излучения и их взаимодействия с веществом

Рассеяние катодных лучей веществом

Как мы уже говорили, в начале XX в. физики открыли, помимо известных уже катодных и положительных лучей, новые виды излучения: рентгеновские лучи, а-лучи, |3-и у-лучи. испускаемые радиоактивными веществами. Природа всех этих излучений стала предметом исследований выдающихся физиков. Наиболее полно она раскрывалась в процессах прохождения излучений через вещество. Одним из первых исследовал прохождение катодных лучей через тонкие металлические пластинки Филипп Ленард, получивший за эти исследования Нобелевскую премию в 1905 г. Вот как он формулирует результаты своих опытов в докладе 1910 г.:

"Эти электрические заряды, двигающиеся, как катодные лучи, проходят сквозь те атомы газа, которые встречаются им на пути, совершенно так же, как они проникают атомы алюминия в окне, вделанном в гейслеровской трубке. Они пронизывают крошечные части пространства, занимаемые атомами...

Искривление пути при прохождении через атом служит доказательством того, что внутри атомов должны существовать электромагнитные поля, и притом необычайной силы...

Следует, таким образом, положить, что электрические заряды внутри атома служат центрами внутриатомных электрических полей, а так как атомы обыкновенно не обнаруживают электрических свойств, то в каждом из атомов должно заключаться одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов.

Итак, мы представляем себе, что внутри атома сгруппировано одинаковое число положительных и отрицательных элементарных зарядов; между каждой парой зарядов существует вихревая нить, силовое поле, которое и обнаруживается при помощи катодных лучей.

Такое поле между двумя отдельными элементарными зарядами, являющееся элементарной составной частью силовых полей в атоме, я назвал динамидой...

Из исследования поглощения катодных лучей различной скорости можно было заключить, насколько атомное пространство заполнено центрами динамидных полей, насколько оно остается непроницаемым для электронов. И обнаружилось, что это непроницаемое пространство в атоме чрезвычайно малых размеров. В одном кубическом метре даже самой малой компактной материи, например платине, остается в общей сложности меньше одного кубического миллиметра такого непроницаемого пространства. Таким образом, почти весь объем твердого тела заполнен силовыми полями, принадлежащими электрическим зарядам в атоме".

В истории физики утвердилось мнение, что именно Ленард обнаружил ядерную структуру атома. Так, Зоммерфельд в своей книге "Строение атома и спектры", излагая теорию динамид Ленарда, писал: "Все представления, развитые Ленардом еще в 1903 г., поразительным образом (!) совпадают с представлениями теории ядра, построенной Резерфордом в 1913 (?) г. на основе совершенно другого опытного материала. Для того чтобы результаты Ленарда перевести на современный язык, надо лишь вместо динамид говорить о ядре, а вместо числа динамид, приходящихся на один атом,- о заряде ядра". Точно так же Лауэ в своей "Истории физики" писал: "Для объяснения проникающей способности электронов Ленард уже в 1900 г. развил свою динамическую теорию тел, которая имеет много общего с позднее появившейся моделью атома Резерфорда".

Действительно, Ленард обнаружил "пустотность" атома, но он не оценил правильно ее величины, как в этом нетрудно убедиться из приведенного в цитате подсчета Ленарда. Атом Ленарда значительно менее "пустотен", чем атом Резерфорда. Кроме того, у Ленарда нет ни малейшего намека на концентрацию массы атома в центральной части. Атом Ленарда - это совокупность динамид, которые, скорее, являются нейтральными дублетами, чем составными заряженными частями ядра. Вернее оценил концепцию Ленарда Глесстон, который писал о теории Ленарда: "Одна из них (гипотез о строении атома.- П. К.), высказанная Ленардом в 1903 г., основывается на том факте, что быстрые катодные лучи могут проходить через слои алюминия и других металлов. Поэтому казалось вероятным, что большая часть атома представляет пустое пространство, и Ленард предположил, что вещественная часть атома состоит из нейтральных дублетов, названных им "динамидами, каждый из которых состоит из положительного и отрицательного зарядов". Укажем еще, что Уайттекер в своей "Истории эфира и электричества" также не считает теорию Ленарда совпадающей с теорией Резерфорда и добавляет,, что теория Ленарда не пользовалась большим признанием.

Но, конечно, историческое значение опытов Ленарда очень велико. Здесь впервые наблюдалась способность частиц проходить через вещество и рассеиваться этим веществом. Ленард констатировал, что интенсивность потока электронов убывает с расстоянием от их источника малых размеров по закону Ae^-βr, где r - путь, пройденный от источника в веществе.