Физика: как открывали атом?

Открытие атомного ядра и вращающегося вокруг него электрона в свое время вызвало настоящую революцию в науке. Появилась целая область физики под названием ядерная физика. Получила небывалый импульс развития квантовая физика или ведущая наука ХХ века под названием квантовая механика.

Открытию атомного ядра предшествовало открытие радиации М. Кюри, альфа- и бета-излучения, альфа- и бета-распадов (превращение одних радиоактивных элементов в другие). Э. Резерфорд сумел указать путь последователям к открытию гамма-излучения, или проникающей радиации. На основе всего этого в 1917 году Э. Резерфорд открыл путь к расщеплению атомного ядра и ему удалось выбить два протона из ядра атома азота, превратить азот в кислород.

В 1932 году Чедвик (ученик Резерфорда) открыл нейтрон. Бомбардировка урана нейтронами открыла ученым путь к цепной реакции, которая может высвобождать невероятное количество энергии, что было положено в основу атомной бомбы. Появились первые ускорители частиц -циклотроны. От первых циклотронов ученые-ядерщики проделали путь к большим адронным коллайдерам (БАК), где частицы сталкиваются со световыми скоростями, и открыли частицу массы бозон Хиггса 4 июля 2012 года.

Впечатляющих успехов достигла и наша атомная отрасль. Строительство ядерных реакторов на быстрых нейтронах сделало ядерную энергетику России почти безотходной и претендующей на место среди традиционных направлений зеленой энергетики.

Но статья посвящена вовсе не современным успехам ядерной энергетики, а тем предрассудкам, которые предшествовали ее развитию. Сегодня уже никого не удивишь словами «реактор», «атом», «ядерная реакция»… и т. д. Нам кажется, что это было всегда. Эти понятия настолько прочно и естественно вписались в окружающий мир, что мы склонны забывать об истории их возникновения. А ведь еще совсем недавно — по историческим меркам времени — слово атом, да и сами атомы не признавались многими учеными.

Несмотря на то что упоминание об атомах как частицах материи восходит к древнему миру (Демокрит, Эпикур и Клиамен), на протяжении столетий господствовало учение Аристотеля о четырех стихиях (вода, солнце, земля и воздух). И даже в XVIII веке Антуан Лавуазье, обнаруживший, что вода прежде считавшаяся одной из стихий, на самом деле состоит из кислорода и водорода, скептически относился к атомной теории. «Весьма вероятно, что мы никогда ничего не узнаем об атомах», — говорил великий химик.

Сомневался в этом и французский химик и историк Марселен Бертло (18271907). Он говорил: «Кто-нибудь когда-нибудь видел молекулу или атом?»

Французский социолог Огюст Конт (17981857), основатель позитивизма, подчеркивал, что атомизм обладал всеми чертами метафизического пустословия. Ему вторил один из наиболее яростных противников атомизма Жан Батист Дюма (18001884): «Что остается от амбициозного экскурса, совершенного нами в сферу атомов? Похоже, ничего основательного…»

Но находились отдельные смельчаки, которые несли факел знания через мглу невежества и предрассудков. Таким был английский ученый Джон Дальтон, отец атомной гипотезы, а позже Джеймс Клерк Максвелл и Людвиг Больцман. Последний из-за непрекращающейся полемики со сторонниками энергетизма австрийского философа Э. Маха покончил жизнь самоубийством в 1906 году, незадолго до того, как Резерфорд вторгся в мир атомов.

И как тут не вспомнить великого русского ученого Д. И. Менделеева (18341907), который построил первую периодическую таблицу элементов в соответствии с их атомной массой и химическими свойствами. Многие химики обратили внимание на сходство разных элементов, но только Менделеев пришел к их упорядочиванию.

В заключение статьи хотелось отметить, что в последние два века наблюдается качественный перелом в изучении атомов. От отрицания самих атомов человечество проделало путь к построению международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, который должен начать работу с плазмой в 2020 году. Ключевым среди строительных работ должен стать корпус, в котором расположится токамак, удерживающий дейтериево-тритиевую плазму, раскаленную до 150 млн. градусов — почти вдесятеро выше, чем в солнечном ядре, и при магнитном поле в 13 Тл — в сотни тысяч раз мощнее магнитосферы Земли.

Атомная энергетика, подобно альпинистам, берет все новые и новые вершины…