Рождение предвестника в сарае мертвецов
Известный французский математик Анри Пуанкаре заинтересовался X-лучами и обратил внимание на то, что исходят они из того места трубки, куда ударяются катодные лучи и где возникает сильная фосфоресценция. Возможно, полагал Пуанкаре, что сама фосфоресценция и является источником X-лучей. Его предположение взялись проверять несколько французских физиков. 10 февраля 1896 г. Шарль Анри сообщил Парижской академии о своих опытах с сернистым цинком. Он заворачивал фотографическую пластинку в чёрную бумагу, после чего помещал на неё кусочек сернистого цинка и некоторое время освещал солнечными лучами. После проявления на пластинке чётко видны были тёмные пятна, полученные от проникающей через бумагу фосфоресценции сернистого цинка. Подобные эксперименты поставил и Нивенгловский, использовав не сернистый цинк, а сернистый кальций. Пятна на пластинке точно обрисовывали контуры фосфоресцирующих кристаллов. То же самое проделал член Парижской академии Трост и получил такие же результаты. «Выбросьте свои хрупкие стеклянные трубки Крукса, — поспешил заявить Трост. — Невидимые X-лучи можно получить всюду, где есть фосфоресцирующие вещества».
Беккерели шли по фосфоресцирующей тропе. Ещё летом 1835 г. Антуан Сезар Беккерель наблюдал сказочную картину свечения Адриатического моря в Венеции и с тех пор увлёкся проблемой фосфоресценции. Сын его Эдмонд, также профессор физики, стал работать с отцом в той же области. В 1857 г. он описал многие фосфоресцирующие вещества и оставил после себя большую сводную работу по этой проблеме. С 1872 г. он занялся изучением фосфоресцирующих свойств урана, и в этой работе помогал ему третий представитель рода Беккерелей — Анри, ставший членом Парижской академии наук в 36 лет.
По совету Пуанкаре Анри Беккерель занялся проверкой: не являются ли X-лучи свечением фосфоресцирующих веществ?
Первые опыты как будто подтверждали мысль Пуанкаре. Беккерель действительно получил неясные силуэты фосфоресцирующих веществ на проявленных фотопластинках. Но эти результаты его мало удовлетворили — то ли из-за нечёткости силуэтов, то ли потому, что он в глубине души не был убеждён в справедливости догадки Пуанкаре. Беккерель повторил опыт, взяв для этого соли урана, благо их было достаточно в полученной по наследству коллекции отца. Он ожидал, что соль урана, которая, как считалось, фосфоресцирует сильнее, даёт более чёткие силуэты. Однако проявленная пластинка едва потускнела. Тогда Беккерель всё проделал сначала, с той лишь разницей, что на пластинку, как всегда завёрнутую в чёрную бумагу, он положил металлическую фигурку, а на неё насыпал урановую соль. Снова всё это облучил солнечным светом и проявил пластинку. На ней он увидел отчётливый силуэт металлической фигурки. Что ж, Пуанкаре, выходит, прав — при фосфоресценции действительно излучаются X-лучи… Впрочем, при встрече с Пуанкаре Беккерель выразился несколько осторожнее — не X-лучи, а подобные им.
В конце февраля 1896 г. в Париже установилась плохая погода, и Беккерель не смог продолжить эксперимент. Полностью подготовленные к нему пластинки и соль урана он положил в ящик стола. Прошло два дня, снова выглянуло солнце, можно было начинать опыт. Очевидно, интуитивное побуждение к чистоте эксперимента заставило Беккереля проявить одну из пластинок, прежде чем освещать их солнечным светом. И вот первая неожиданность: урановая соль оставила на пластинке следы. Сразу вопрос: каким образом? Беккерель твёрдо знал, что урановая соль в темноте не фосфоресцировала. Первый вывод: по-видимому, соли урана совсем не обязательно выставлять на солнце, чтобы они испустили какие-то лучи, как и лучи Рентгена, свободно проникающие сквозь плотную чёрную бумагу. Именно так Беккерель высказался 2 марта 1896 г. по поводу своих наблюдений в Парижской академии наук. По его мнению, между фосфоресценцией и испусканием рентгеновских лучей никакой связи нет. Это второй очень важный вывод.
Случилось парадоксальное. Эксперименты, поставленные Беккерелем, должны были подтвердить гипотезу Пуанкаре, но полученные результаты похоронили её. Так в науке бывало нередко, и Беккерель, как настоящий учёный, поступил в полном соответствии с известным изречением древних: Платон мне друг, но истина дороже. Возражения со стороны других учёных были. Были и предостережения. Не рано ли, говорили ему, ниспровергать гипотезу Пуанкаре, ведь Шарль и Нивенгловский — серьёзные исследователи, их опыты с засвечиванием пластинок сернистыми соединениями кальция и цинка давали подобный же эффект.
Беккерель проверял всё снова и снова как свои, так и те результаты, что были получены другими учёными, и каждый раз убеждался, что только вещества, содержащие в себе уран, дают тот эффект, который он обнаружил 1 марта.
К этому времени другой французский учёный, Анри Муассан, нашёл способ выделения химически чистого металлического урана. Беккерель получил в своё распоряжение немного такого урана, и он окончательно похоронил гипотезу Пуанкаре. Чистый порошкообразный металлический уран излучал неведомые лучи ещё сильнее, нежели его соли, и без всякого влияния на то солнечного света.
Беккерель назвал это таинственное излучение урановым, а в научных кругах его часто называли лучами Беккереля.
Это уже — открытие.
Беккерель открыл явление, которое окончательно подорвало старое представление о неделимости атома и неизменности химических элементов, хотя он этого сам до конца не понял. И слово «радиоактивность», которое теперь знают все и которым обозначают открытое Беккерелем явление, произнёс не Беккерель.
Но Беккерель подошёл, бесспорно, к той черте, когда перед ним со всей очевидностью вставал вопрос: что же представляют собой открытые им лучи и какие ещё элементы, кроме урана, способны их испускать?
Заняться решением задачи он предложил молодому профессору Пьеру Кюри, частому гостю его лаборатории. Этим очень заинтересовалась супруга Кюри — Мария Склодовская, она и начала интенсивное исследование, вооружившись более совершенной методикой, разработанной её мужем. Поиски Марии Склодовской-Кюри увенчались успехом, она установила, по её собственным словам, что «излучение соединений урана можно точно измерить в определённых условиях и что это излучение есть свойство атомов элемента урана; интенсивность излучения пропорциональна количеству урана, заключённому в соединении, и не зависит ни от рода химического соединения, ни от внешних условий, каковы, например, освещение или температура».
Это крайне редкое и загадочное свойство атомов некоторых элементов по предложению Марии Кюри было названо радиоактивностью (от слова «радиус», что значит «луч»). Случилось это в 1898 г. Запомним эту дату — ещё одну важную дату в цепи великих, славных и трагических открытий, которых мы коснёмся, однако, лишь в той мере, в какой это нам нужно для сюжета.
Нет пророка в отечестве своём. Когда на ежегодном заседании Парижской академии наук её президент Корню доложил собранию о наиболее значительных работах за истекший период, он исключительный интерес проявил к работам Рентгена и почти ничего не упомянул о Беккереле. Анри Пуанкаре, гипотезу которого Беккерель, выражаясь современным языком, «зарезал», заметил по этому поводу, что прекрасному физику Корню, видимо, изменила объективность. Сам Пуанкаре писал, что Беккерель «добавил новые лучи к славе своей династии». Пуанкаре показал себя в этой ситуации как настоящий рыцарь науки.
Можно слегка и оправдать президента академии тем, что не сразу выявилась особенность уранового излучения, его отличие от физических процессов, получаемых с помощью разрядной трубки.
В апреле 1898 г. Мария Склодовская-Кюри доложила академии о том, что существует не только урановое, но и ториевое излучение. Она не считала исчерпывающими все возможности своего поиска и продолжала долгую и кропотливую работу. Пьер Кюри оставил занимавшие его проблемы пьезоэлектричества и включился в работы жены. Научные лаборатории мира были взволнованы первыми результатами французских учёных и, как могли, старались помочь супругам Кюри. Одна из лабораторий предоставила им чистые соли и окислы, минералогическая коллекция музея выделила образцы самых разнообразных минералов. Анри Муассан дал чистый уран, от известного химика Эжена Демарсе поступили окислы редких и редкоземельных элементов. Всё опробовали Пьер и Мария Кюри, но, кроме тория и урана, ни один элемент не сигнализировал им своим излучением. И тут они натолкнулись на необъяснимое явление: два урановых минерала давали более интенсивное излучение, чем чистый уран. Возникло подозрение, что в минералах содержится примесь какого-то неизвестного элемента, более активного, чем уран. О влиянии примесей на фосфоресценцию, чем первоначально считалась радиоактивность, говорил ранее Пьеру Кюри Беккерель, когда предлагал поработать с урановым излучением: «Пьер, ведь вы физик и химик одновременно, проверьте, не имеется ли в этих излучающих телах примесей, играющих особенную роль». С этого, пожалуй, и началась работа Кюри с «беккерелевыми лучами», но лишь сейчас оправдались надежды самого Беккереля, хотя он имел в виду нечто другое.