В то время более детальному рассмотрению проблемы строения атома
препятствовало игнорирование сил, с помощью которых отрицательно
заряженные электроны удерживаются в атомах, или, иными словами,
игнорирование распределения
внутриатомного положительного электрического заряда.
Однако решающий прогресс в этом направлении стал возможным благодаря
поразительному открытию радиоактивности некоторых элементов, в
истории которого замечательной вехой явилось выделение радия
Марией Кюри. Это явление, которое явно контрастирует с обычными
физическими и химическими свойствами вещества и сперва даже
грозило опрокинуть общий закон сохранения энергии, нашло, как
известно, ясное и полное объяснение в теории распада атома Резерфорда
и Содди. Согласно этой теории, радиоактивность веществ обусловлена
самопроизвольным распадом атомов, подчиняющимся простому
вероятностному закону и совершенно не зависящим от физических и
химических условий, в которых находятся атомы. В этой аудитории я
не намерен говорить много слов, чтобы напоминать вам о
беспримерном успехе, с которым Резерфорд с сотрудниками
применили эта новые идеи к проблеме строения атома. В первое
десятилетие века он создаёт совершенно новую отрасль физической и
химической науки, которая включает в себя удивительные изменения
свойств радиоактивных веществ, сопровождающие распад этих
атомов; она включает также природу лучей, испускаемых при этих
распадах и состоящих, как известно, частично из
электромагнитного излучения
(-лучи)
и частично из быстрых электронов
(-лучи) и положительно заряженных ионов
(-лучи).
Кроме того, результаты этих исследований в руках
Резерфорда оказались мощным средством изучения внутриатомной
структуры. Таким образом, тщательное изучение замечательного явления рассеяния
-лучей
на большие углы при прохождении через вещество
привело его в 1911 г. к фундаментальному открытию, что положительный
электрический заряд в атоме заключён в пределах так называемого
ядра, размеры которого исключительно малы по сравнению с обычными
размерами атома и в котором в то же время сосредоточена
практически вся масса атома.
Немаловажным
с химической точки зрения было то, что открытие Резерфорда имело
решающее значение и в том, что впервые дало нам возможность
однозначно различать между атомом и молекулой. Действительно, в то
время как атом имеет только одно ядро, молекула представляет собой
структуру, в которой два или более ядра входят как отдельные
составные части. Таким образом мы сразу узнаем причину замечательной
стабильности естественных элементов в противоположность химическим
соединениям. В то время как разделение и перестановка различных
составных частей атома достаточны для химических замещений, мы
узнали, что осуществление старой цели алхимиков, а именно
превращение элементов,
заключает в себе радикальное изменение самого атомного ядра. Это —
взрыв ядра, свидетелями которого мы являемся при самопроизвольном
распаде радиоактивных элементов. В самом деле, после
выбрасывания из ядра
- или
-частицы
новое атомное ядро, которое
остаётся, соответствует элементу с совершенно отличными физическими и
химическими свойствами. В этой связи весьма поучительно отметить
следующее. Резерфорд был в состоянии доказать, что гелий, возникающий
при распаде радия и впервые наблюдавшийся Рамзеем и Содди,
представляет собой прямой продукт превращения испускаемых
-лучей
в нейтральные атомы путём захвата двух электронов; таким образом
-частицы
были отождествлены с ядрами гелия. Как всем
известно, первое искусственное превращение элементов было
осуществлено примерно десять лет спустя Резерфордом, когда он
открыл, что прохождение
-лучей
через вещество в некоторых случаях
сопровождается порождением быстрых однозарядных положительных
ионов, которые оказались ядрами водорода. Они испускаются из
ядер бомбардируемых атомов; этот процесс приводит к образованию новых
ядер, состоящих из остатков исходных ядер, с которыми могут
соединяться в некоторых случаях налетающие
-частицы.
