Через десять лет, прошедших со времени фундаментальных открытий Резерфорда,
накоплено большое количество чрезвычайно ценных данных по этому
вопросу в основном благодаря большой исследовательской работе в этой
новой области, проведённой под его руководством в Кавендишской
лаборатории. Таким образом, с теоретической точки зрения, одним
из наиболее интересных результатов новейшего развития атомной
теории является использование вероятностного рассмотрения для
формулировки фундаментального
закона распада,
который в то время был совершенно изолированной и очень смелой
гипотезой; оно оказалось полностью соответствующим общим идеям
квантовой механики. Уже на более примитивной стадии развития
квантовой теории этот пункт затрагивался Эйнштейном в связи с его
формулировкой вероятностных законов элементарных процессов излучения
и был затем подчёркнут Росселандом в его плодотворной работе по
обратным столкновениям. Однако именно волновомеханический
формализм впервые создал основу для детального истолкования
радиоактивного распада в полном соответствии с выводом Резерфорда
о размерах ядер, сделанным из рассеяния
-лучей.
Как было отмечено Кондоном и Гэрни и независимо Гамовым, волновомеханический формализм
в сочетании с простой моделью ядра приводит к поучительному
объяснению закона
-распада,
а также специфического соотношения, известного как правило Гейгера—Нэттола,
между средним временем жизни исходного элемента и энергией испущенной
-частицы.
Особенно Гамову удалось распространить
квантовомеханическую трактовку ядерных проблем на общий качественный
учёт связи между
- и
-спектрами,
в которой идеи стационарных
состояний и элементарных процессов перехода играют ту же роль, что и
в случае обычных атомных превращений и оптических спектров. В
этих исследованиях
-частицы
в ядрах рассматриваются подобно
внеядерным электронам в атомах, однако с той характерной
разницей, что
-частицы
подчиняются статистике Бозе и удерживаются
в ядре благодаря взаимодействию их самих, в то время как
электроны, подчиняющиеся статистике Ферми, удерживает в
атоме притяжение ядра. Это обстоятельство наряду с другими
причинами ответственно за малую скорость испускания энергии, в виде
-излучения, возбуждёнными
ядрами, которая сравнима даже со скоростью обмена механической
энергией между такими ядрами и окружающими их электронными
оболочками, так называемой внутренней конверсии. Действительно, в
противоположность атому, построенному из отдельных положительно и
отрицательно заряженных частиц, система, подобная ядру и
состоящая только из
-частиц,
никогда не будет обладать электрическим
моментом, и в этом отношении едва ли можно ожидать, что добавочные
протоны и отрицательные заряды реальных ядер могут существенно
изменить положение. Помимо таких простых приложений принципа
соответствия наше незнание сил, действующих на -частицы и
протоны в ядрах, которые, надо думать, существенно зависят от
отрицательных зарядов, не допускает в настоящее время теоретические
предсказания более количественного характера. Многообещающее
средство исследования этих сил предоставляет нам изучение
контролируемых ядерных расщеплений и смежных явлений. Поскольку
это касается поведения
-частиц
и протонов, можно, следовательно, с
помощью квантовой механики постепенно построить детальную теорию
строения ядра, из которой мы можем в свою очередь получить
дальнейшую информацию о новых аспектах атомной теории, которые
представляются проблемой отрицательных электрических зарядов в
ядрах.
