Первые идеи Бора

Однако эта идея выкристаллизовывалась в Манчестере в лаборатории Резерфорда, где работали Гейгер, Марсден, Маковер, Хевеши и другие молодью исследователи,

увлеченные проблемами радиоактивности и строения атома. Сюда после пребывания в Кембридже у Д. Д. Томсона приехал и молодой Бор весной 1912 г.

В Манчестере все были захвачены перспективами, открывшимися после знаменитой работы Резерфорда 1911 г. Об этих перспективах размышлял и Бор, пришедший к мысли о связи между зарядом ядра и номером элемента в менделеевской таблице. "С самого начала было ясно,- писал Бор в своей статье 1963 г., посвященной памяти Резерфорда,- что благодаря большой массе ядра и его малой протяженности в пространстве, сравнительно с размерами всего атома строение электронной системы должно зависеть почти исключительно от полно" го электрического заряда ядер. Такие рассуждения сразу наводили на мысль о том, что вся совокупность физических и химических свойств каждого элемента может определяться одним целым числом; теперь всем известно, что это число является атомным номером, выражающим заряд ядра в виде целого кратного элементарного электрического заряда".

Бор рассказывает дальше историю развития этой идеи: "Мои взгляды приняли определенную форму под влиянием разговоров с Хевеши, посвященных тем удивительным годам в Монреале и Манчестере, когда Резерфорд со своими сотрудниками после открытий Беккереля и мадам Кюри создавал учение о радиоактивности, последовательно распутывая непрерывный ряд взаимосвязанных радиоактивных распадов. И когда я узнал, что общее число уже обнаруженных стабильных неустойчивых элементов превышает число мест в знаменитой таблице Менделеева, мне пришло в голову, что те неразличимые химические вещества, на существование которых недавно обратил внимание Содди и которые позже были названы изотопами, обладают одним и тем же зарядом ядра, а отличаются лишь массой и особенностями строения ядра. Отсюда непосредственно вытекало, что при радиоактивном распаде элемента совершенно независимо от каких-либо изменений его атомного веса происходит его смещение в таблице Менделеева на два номера влево или на один номер вправо, в соответствии с уменьшением или увеличением заряда ядра, сопровождающим испускание α- или β-лучей соответственно".

Вот к каким богатым результатам привела Бора его идея. Он понял физическое значение изотопов (название было предложено значительно позже Астоном), открыл закон радиоактивного смещения.

"Когда я обратился к Резерфорду,- рассказывает дальше Бор,- чтобы узнать его мнение по поводу этих мыслей, то он, как всегда, проявил живой интерес к столь простым и заманчивым предположениям, однако с характерной для него осторожностью предостерег от чрезмерного доверия к модели атома и опасности экстраполяции относительно скудных экспериментальных данных. Тем не менее эти мысли, по-видимому, вновь возникавшие по различным поводам, оживленно дискутировались среди манчестерской группы, а экспериментальные данные в их пользу быстро нарастали, особенно в результате химических исследований Хевеши, а также Рассела".

Но осторожность Резерфорда, видимо, сыграла свою роль в том, что эти замечательные идеи не вышли в свет из его лаборатории. Они появились в результате чисто эмпирических открытий. "В связи с этим,- пишет Бор,- интересно отметить, что, когда после дальнейших исследований Флека, закон радиоактивного смещения в полностью завершенной форме был сформулирован несколькими месяцами позже Содди (работавшим в Глазго) и Фаянсом (работавшим в Карлсруе), оба эти автора не осознали его тесной связи с основными особенностями модели атома Резерфорда; Фаянс даже считал, что изменение химических свойств, очевидно, связанное с электронным строением атомов, является сильным аргументом против этой модели, согласно которой как α-, так и β-излучение зарождается в атомном ядре. Примерно в то же самое время представление об атомном номере элемента было независимо введено ван ден Бруком в Амстердаме, однако согласно его классификации элементов различные заряды ядра приписывались каждому стабильному или радиоактивному элементу". Тем не менее лаборатория Резерфорда вернула себе принадлежащую ей по праву идею атомного номера. Замечательные довоенные исследования Мозли и послевоенные работы Чедвика явились классическими опытными определениями заряда ядра и доказательства его тождественности с номером в менделеевской таблице. Об этих исследованиях будет сказано дальше, а сейчас обратимся к работам в Кембридже, также сыгравшим важную роль в становлении ядерной физики.