«Новая физика и ее эволюция»

Одной из самых поразительных характеристик ионизированных газов является разрядка наэлектризованных проводников. Это явление происходит не из-за ухода заряда, который могут иметь эти проводники, а из-за прихода противоположных зарядов, приносимых к ним ионами, которые подчиняются электростатическому притяжению и оставляют свою собственную электризацию, когда они вступают в контакт с этими проводниками.

Такой способ рассмотрения явлений чрезвычайно удобен и в высшей степени нагляден. Можно, конечно, подумать, что образ ионов не идентичен объективной реальности, но мы вынуждены признать, что он представляет со всей точностью все детали явлений.

Другие факты, более того, придадут этой гипотезе еще большую ценность; мы даже сможем, так сказать, схватить эти ионы индивидуально, сосчитать их и измерить их заряд.

§ 2. КОНДЕНСАЦИЯ ВОДЯНОГО ПАРА ИОНАМИ

Если давление пара — например, воды — в атмосфере достигает значения максимального давления, соответствующего температуре эксперимента, элементарная теория учит нас, что малейшее понижение температуры вызовет конденсацию; что образуются маленькие капли, и туман превратится в дождь.

В действительности дела обстоят не так просто. Может произойти более или менее значительная задержка, и пар останется пересыщенным. Мы легко обнаруживаем, что это явление обусловлено вмешательством капиллярного действия. На капле жидкости действует поверхностное натяжение, которое вызывает давление, становящееся тем больше, чем меньше диаметр капли.

Давление способствует испарению, и при более внимательном изучении этой реакции мы приходим к выводу, что пар никогда не может спонтанно конденсироваться, когда уже сформированные капли жидкости отсутствуют, если не вмешиваются силы другой природы, чтобы уменьшить эффект капиллярных сил. В наиболее частых случаях эти силы исходят от пыли, которая всегда находится во взвешенном состоянии в воздухе или существует в любом сосуде. Зерна пыли действуют в силу своей гигрометрической способности и образуют зародыши, вокруг которых вскоре формируются капли. Можно использовать, как это сделал М. Кулье еще в 1875 году, это явление для удаления зародышей конденсации, создавая путем расширения в бутылке, содержащей немного воды, предварительный туман, который очищает воздух. В последующих экспериментах будет почти невозможно вызвать дальнейшую конденсацию пара.

Но эти силы могут быть также электрического происхождения. Фон Гельмгольц давно показал, что электричество оказывает влияние на конденсацию водяного пара, и мистер К. Т. Р. Вильсон с этой целью провел поистине количественные эксперименты. Вскоре после появления X-лучей было обнаружено, что газы, ставшие проводниками, то есть ионизированные газы, также способствуют конденсации пересыщенного водяного пара.

Мы таким образом ведомы новым путем к убеждению, что в газах существуют наэлектризованные центры и что каждый центр притягивает к себе соседние молекулы воды, как наэлектризованная палочка смолы притягивает легкие тела вокруг себя. Таким образом, вокруг каждого иона образуется скопление молекул воды, которые составляют зародыш, способный вызвать образование капли воды из конденсации избыточного пара в окружающем воздухе. Как и следовало ожидать, капли наэлектризованы и принимают на себя заряд центров, вокруг которых они сформированы; более того, создается столько капель, сколько существует ионов. После этого нам остается только сосчитать эти капли, чтобы установить число ионов, которые существовали в газообразной массе.

Для осуществления этого подсчета использовалось несколько методов, различающихся в принципе, но приводящих к схожим результатам. Можно, как это сделали мистер К. Т. Р. Вильсон и профессор Дж. Дж. Томсон, оценить, с одной стороны, вес тумана, который образуется в определенных условиях, а с другой — средний вес капель, согласно формуле, ранее данной сэром Дж. Стоксом, путем вывода их диаметра из скорости, с которой этот туман падает; или мы можем, вместе с профессором Лемме, определить средний радиус капель оптическим процессом, а именно путем измерения диаметра первого дифракционного кольца, образующегося при взгляде через туман на точку света.

Мы таким образом получаем очень большое число. Существует, например, около двадцати миллионов ионов на кубический сантиметр, когда лучи произвели свой максимальный эффект, но, как бы велика ни была эта цифра, она все еще очень мала по сравнению с общим числом молекул. Все выводы, сделанные из кинетической теории, заставляют нас думать, что в том же пространстве должны существовать, наряду с молекулой, разделенной на два иона, тысяча миллионов, остающихся в нейтральном состоянии и нетронутыми.

Мистер К. Т. Р. Вильсон заметил, что положительные и отрицательные ионы не производят конденсацию с одинаковой легкостью. Ионы противоположного знака могут быть почти полностью разделены путем помещения ионизированного газа в подходящим образом расположенное поле. В окрестности отрицательного диска остаются почти одни только положительные ионы, а против положительного диска — одни только отрицательные; и при осуществлении разделения такого рода будет замечено, что конденсация отрицательными ионами легче, чем положительными.

Следовательно, возможно вызвать конденсацию только на отрицательных центрах и изучать отдельно явления, производимые двумя видами ионов. Таким образом можно проверить, что они действительно несут заряды, равные по абсолютной величине, и эти заряды могут быть даже оценены, поскольку мы уже знаем число капель. Эта оценка может быть сделана, например, путем сравнения скорости падения тумана в полях различных значений или, как это сделал Дж. Дж. Томсон, путем измерения общего количества электричества, освобожденного во всем газе.

При той степени приближения, которую подразумевают такие эксперименты, мы находим, что заряд капли, и, следовательно, заряд, переносимый ионом, составляет заметно 3,4 x 10^-10 электростатических или 1,1 x 10^-20 электромагнитных единиц. Этот заряд очень близок к тому, который изучение явлений обычного электролиза заставляет нас приписать одновалентному атому, образованному электролитической диссоциацией.

Такое совпадение, очевидно, очень поразительно; но оно будет не единственным, ибо какое бы явление ни изучалось, всегда будет казаться, что наименьший заряд, который мы можем представить как изолированный, — это упомянутый. Мы, по сути, находимся в присутствии естественной единицы, или, если хотите, атома электричества.

Мы должны, однако, остерегаться веры в то, что газообразный ион идентичен электролитическому иону. Ощутимые различия между ними сразу же очевидны, и еще большие будут обнаружены при более внимательном рассмотрении.

Как показал М. Перрен, ионизация, производимая X-лучами, никоим образом не зависит от химического состава газа; и берем ли мы объем газообразного хлористого водорода или смесь водорода и хлора в том же состоянии, все результаты будут идентичны: и химические сродства здесь не играют никакой роли.

Мы можем также получить другую информацию относительно ионов: мы можем установить, например, их скорости, а также получить представление об их порядке величины.

Обрабатывая скорости, которыми обладают освобожденные заряды, как компоненты известной скорости газового потока, мистер Зелени измеряет подвижности, то есть скорости, приобретаемые положительными и отрицательными зарядами в поле, равном электростатической единице. Он таким образом обнаружил, что эти подвижности различны и что они варьируются, например, между 400 и 200 сантиметрами в секунду для двух зарядов в сухих газах, причем положительные ионы менее подвижны, чем отрицательные, что наводит на мысль, что они обладают большей массой.

М. Ланжевен, который сделал себя красноречивым апостолом новых доктрин во Франции и сделал многое для того, чтобы их поняли и приняли, лично предпринял эксперименты, аналогичные экспериментам М. Зелени, но гораздо более полные. Он изучил весьма остроумным образом не только подвижности, но и закон рекомбинации, который регулирует спонтанное возвращение газа в его нормальное состояние. Он экспериментально определил отношение числа рекомбинаций к числу столкновений между двумя ионами противоположного знака, изучая вариацию, производимую изменением значения поля, в количестве электричества, которое может быть собрано в газе, разделяющем две параллельные металлические пластины, после прохождения через него в течение очень короткого времени рентгеновских лучей, испущенных во время одного разряда трубки Крукса. Если образ ионов действительно соответствует реальности, это отношение должно, очевидно, всегда быть меньше единицы и должно стремиться к этому значению, когда подвижность ионов уменьшается, то есть когда давление газа увеличивается. Полученные результаты находятся в полном согласии с этим ожиданием.

С другой стороны, М. Ланжевен преуспел, прослеживая смещение ионов между параллельными пластинами после ионизации, произведенной излучением, в определении абсолютных значений подвижностей с большой точностью и, таким образом, ясно выявил неравномерность подвижностей положительных и отрицательных ионов соответственно. Их масса может быть вычислена, когда мы знаем, благодаря экспериментам такого рода, скорость ионов в данном поле, и, с другой стороны — поскольку мы теперь можем оценить их электрический заряд — силу, которая их движет. Они, очевидно, движутся тем медленнее, чем они крупнее; и в вязкой среде, образованной газом, смещение осуществляется со скоростью, заметно пропорциональной движущей силе.

При обычной температуре эти массы относительно значительны и больше для положительных, чем для отрицательных ионов, то есть они составляют около порядка десяти молекул. Ионы, следовательно, кажутся образованными агломерацией нейтральных молекул, удерживаемых вокруг наэлектризованного центра электростатическим притяжением. Если температура повышается, тепловое движение станет достаточно сильным, чтобы помешать молекулам оставаться связанными с центром. По измерениям, проведенным на газах пламени, мы приходим к совершенно иным значениям масс, чем те, что найдены для обычных ионов, и, прежде всего, очень разным для ионов противоположного знака. Отрицательные ионы имеют гораздо более значительные скорости, чем положительные. Последние также кажутся того же размера, что и атомы; и первые, следовательно, должны рассматриваться как гораздо меньшие, и, вероятно, примерно в тысячу раз меньше.

Таким образом, впервые в науке появляется идея, что атом не является наименьшей частицей материи, которую следует рассматривать. Могут существовать фрагменты в тысячу раз меньше, которые обладают, однако, отрицательным зарядом. Это электроны, которые другие соображения снова приведут к нашему вниманию.

§ 3. КАК ПРОИЗВОДЯТСЯ ИОНЫ

Очень редко бывает, чтобы газообразная масса не содержала нескольких ионов. Они могли быть образованы по многим причинам, ибо, хотя для придания точности нашим исследованиям и для рассмотрения хорошо установленного случая я упоминал только ионизацию X-лучами в первом случае, я не должен создавать впечатление, что явление ограничивается этими лучами. Оно, напротив, очень общее, и ионизация так же хорошо производится катодными лучами, излучениями, испускаемыми радиоактивными телами, ультрафиолетовыми лучами, нагреванием до высокой температуры, некоторыми химическими действиями и, наконец, ударом ионов, уже существующих в нейтральных молекулах.

В последние годы эти новые вопросы были объектом множества исследований, и если не всегда удавалось избежать некоторой путаницы, все же можно сделать некоторые общие выводы. Ионизация пламенем, в частности, довольно хорошо известна. Чтобы она производилась спонтанно, по-видимому, должны существовать одновременно довольно высокая температура и химическое действие в газе. Согласно М. Моро, ионизация очень заметна, когда пламя содержит пар соли щелочного или щелочноземельного металла, но гораздо менее заметна, когда оно содержит пар других солей. Аррениус, мистер К. Т. Р. Вильсон и М. Моро изучили все обстоятельства явления; и кажется действительно, что существует довольно близкая аналогия между тем, что сначала происходит в солевых парах, и тем, что отмечается в жидких электролитах. Должна производиться, как только достигается определенная температура, диссоциация солевой молекулы; и, как показал М. Моро в серии очень хорошо проведенных исследований, ионы, образованные при температуре около 100°C, кажутся состоящими из наэлектризованного центра размером с молекулу газа, окруженного десятью слоями других молекул. Мы имеем дело, таким образом, с довольно крупными ионами, но, согласно мистеру Вильсону, это явление конденсации не влияет на число ионов, произведенных диссоциацией. По мере того как температура повышается, молекулы, сконденсированные вокруг ядра, исчезают, и, как и во всех других обстоятельствах, отрицательный ион стремится стать электроном, в то время как положительный ион продолжает оставаться размером с атом.

В других случаях обнаруживаются ионы, еще более крупные, чем ионы солевых паров, как, например, те, что производятся фосфором. Давно известно, что воздух в окрестности фосфора становится проводником, и этот факт, указанный еще в 1885 году Маттеуччи, был хорошо изучен различными экспериментаторами, например, ММ. Эльстером и Гейтелем в 1890 году. С другой стороны, в 1893 году мистер Барус установил, что приближение палочки фосфора вызывает конденсацию водяного пара, и мы действительно имеем перед собой, таким образом, в этом случае ионизацию. М. Блох преуспел в распутывании явлений, которые здесь очень сложны, и в показе того, что произведенные ионы имеют значительные размеры; ибо их скорость в тех же условиях в среднем в тысячу раз меньше, чем скорость ионов, обусловленных X-лучами. М. Блох установил также, что проводимость недавно приготовленных газов, уже изученная несколькими авторами, была аналогична той, что производится фосфором, и что она тесно связана с присутствием очень тонкой твердой или жидкой пыли, которую эти газы несут с собой, в то время как ионы того же порядка величины. Эти крупные ионы существуют, более того, в небольших количествах в атмосфере; и М. Ланжевен недавно преуспел в выявлении их присутствия.

Может случиться, и это не без того, чтобы значительно усложнить дело, что ионы, которые находились посреди материальных молекул, производят в результате столкновений новые деления в последних. Таким образом рождаются другие ионы, и это производство частично компенсируется рекомбинациями между ионами противоположных знаков. Удары будут более активными в случае, если газ помещен в силовое поле и давление незначительно, скорость, достигаемая тогда, больше и позволяет активной силе достичь высокого значения. Энергия, необходимая для производства иона, по сути, согласно профессору Резерфорду и профессору Штарку, является чем-то значительным, и она намного превышает аналогичную силу при электролитическом разложении.

Именно поэтому в трубках с разреженным газом эта ионизация ударом будет особенно ощутима. Это дает нам причину для аспекта, представленного трубками Гейсслера. Обычно в случае разрядов новые ионы, произведенные ударенными молекулами, добавляются к электронам, произведенным, как будет видно, катодом. Полная дискуссия привела к интерпретации всех известных фактов и к нашему пониманию, например, почему существуют яркие или темные пространства в определенных областях трубки. М. Пелла, в частности, привел несколько очень прекрасных примеров этого согласия между теорией и фактами, которые он искусно наблюдал.

Во всех обстоятельствах, следовательно, в которых появляются ионы, их образование, несомненно, было спровоцировано механизмом, аналогичным механизму удара. X-лучи, если они приписываются внезапным вариациям в эфире — то есть вариации двух векторов Герца, — сами производят внутри атома своего рода электрический импульс, который разбивает его на два наэлектризованных фрагмента; т. е. положительный центр, размером с саму молекулу, и отрицательный центр, состоящий из электрона в тысячу раз меньше. Вокруг этих двух центров при обычной температуре агломерируются путем притяжения другие молекулы, и таким образом формируются ионы, свойства которых только что были изучены.

§ 4. ЭЛЕКТРОНЫ В МЕТАЛЛАХ

Успех ионной гипотезы как интерпретации проводимости электролитов и газов подсказал желание попробовать, может ли аналогичная гипотеза представлять обычную проводимость металлов. Мы таким образом ведомы к концепциям, которые на первый взгляд кажутся дерзкими, потому что они противоречат нашим привычкам мышления. Они не должны, однако, быть отвергнуты по этой причине. Электролитическая диссоциация поначалу, безусловно, казалась по меньшей мере странной; однако она закончила тем, что навязала себя нам, и мы могли бы в настоящее время едва ли обойтись без образа, который она представляет нам.

Идея о том, что проводимость металлов не существенно отличается от проводимости электролитических жидкостей или газов в том смысле, что прохождение тока связано с переносом мелких наэлектризованных частиц, уже давнего происхождения. Она была высказана В. Вебером, а затем развита Гизе, но получила свой истинный масштаб только благодаря эффекту недавних открытий. Именно исследования Рике, позже Друде и, прежде всего, Дж. Дж. Томсона позволили ей принять приемлемую форму. Все эти попытки связаны, однако, с общей теорией Лоренца, которую мы рассмотрим позже.

Будет допущено, что металлические атомы могут, подобно солевой молекуле в растворе, частично диссоциировать себя. Электроны, гораздо меньшие, чем атомы, могут двигаться через структуру, значительную для них, которая образована атомом, от которого они только что были отделены. Они могут быть сравнены с молекулами газа, который заключен в пористом теле. В обычных условиях, несмотря на большую скорость, с которой они одушевлены, они не способны преодолевать большие расстояния, потому что они быстро находят свою дорогу заблокированной материальным атомом. Они должны подвергаться бесчисленным ударам, которые бросают их сначала в одном направлении, а затем в другом. Прохождение тока — это своего рода поток этих электронов в определенном направлении. Этот электрический поток приносит, однако, никакой модификации в материальную среду, через которую он проходит, поскольку каждый электрон, который исчезает в какой-либо точке, заменяется другим, который появляется сразу, и во всех металлах электроны идентичны.

Эта гипотеза ведет нас к предвидению определенных фактов, которые опыт подтверждает. Так, Дж. Дж. Томсон показывает, что если в определенных условиях проводник помещен в магнитное поле, ионы должны описывать эпициклоиду, и их путь таким образом удлиняется, в то время как электрическое сопротивление должно увеличиваться. Если поле находится в направлении смещения, они описывают спирали вокруг линий силы, и сопротивление снова увеличивается, но в других пропорциях. Различные экспериментаторы отмечали явления такого рода в различных веществах.

Долгое время было замечено, что существует отношение между калорической и электрической проводимостью; отношение этих двух проводимостей заметно одинаково для всех металлов. Современная теория стремится показать просто, что это действительно должно быть так. Калорическая проводимость обусловлена, по сути, обменом электронов между горячими и холодными областями, причем нагретые электроны имеют большую скорость и, следовательно, более значительную энергию. Калорические обмены затем подчиняются законам, аналогичным тем, которые управляют электрическими обменами; и вычисление даже ведет к точным значениям, которые дали измерения.

Таким же образом профессор Гезехус объяснил, как возникает контактная электризация: благодаря стремлению тел выравнивать свои поверхностные свойства посредством переноса электронов; а г-н Джинс показал, что мы должны обнаружить существование хорошо известных законов распределения по проводящим телам, находящимся в электростатическом равновесии. Металл, по сути, может быть электризован, то есть обладать избытком положительных или отрицательных электронов, которые не могут легко покинуть его в обычных условиях. Чтобы заставить их сделать это, потребовалось бы значительное количество работы из-за огромной разницы удельных индуктивных емкостей металла и изолирующей среды, в которую он погружен.

Однако электроны, которые при достижении поверхности металла обладали кинетической энергией, превышающей эту работу, могли быть выброшены наружу и высвободиться, подобно тому как пар испаряется из жидкости. Теперь, согласно кинетической теории, число этих быстрых электронов, поначалу очень незначительное, увеличивается при повышении температуры, и поэтому мы должны считать, что проволока при нагревании испускает электроны, то есть теряет отрицательное электричество и посылает в окружающую среду наэлектризованные центры, способные вызывать явления ионизации. Эдисон в 1884 году показал, что из нити лампы накаливания вылетают отрицательные электрические заряды. С тех пор Ричардсон и Дж. Дж. Томсон исследовали аналогичные явления. Это испускание является весьма общим явлением, которое, несомненно, играет значительную роль в космической физике. Профессор Аррениус объясняет, например, полярные сияния действием подобных корпускул, испускаемых Солнцем.

В других явлениях мы, по-видимому, действительно сталкиваемся с испусканием не отрицательных электронов, а положительных ионов. Так, когда проволока нагревается не в вакууме, а в газе, она начинает электризовать соседние тела положительно. Дж. Дж. Томсон измерил массу этих положительных ионов и нашел ее значительной, т. е. примерно в 150 раз превышающей массу атома водорода. Некоторые из них еще крупнее и представляют собой почти настоящую пылинку. Здесь мы, несомненно, встречаемся с явлениями дезагрегации, которым подвергаются металлы при калении.

ГЛАВА IX

КАТОДНЫЕ ЛУЧИ И РАДИОАКТИВНЫЕ ТЕЛА

§ 1. КАТОДНЫЕ ЛУЧИ

Проволока, по которой проходит электрический ток, является, как только что было объяснено, местом движения электронов. Если мы перережем эту проволоку, поток электронов, подобно току воды, который в месте разрыва трубы вырывается наружу в изобилии, по-видимому, хлынет между двумя концами разрыва.

Если энергия электронов достаточна, эти электроны действительно устремятся вперед и будут распространяться в воздухе или в промежуточной изолирующей среде; но явления разряда в целом будут очень сложными. Мы рассмотрим здесь только один особенно простой случай, а именно случай катодных лучей; и, не вдаваясь в подробности, мы отметим лишь результаты, относящиеся к этим лучам, которые дают ценные аргументы в пользу электронной гипотезы и поставляют прочный материал для построения новых теорий электричества и материи.

Долгое время было замечено, что явления в трубке Гейсслера значительно меняют свой вид, когда давление газа становится очень низким, однако без образования полного вакуума. От катода перпендикулярно и по прямой линии испускается поток внутри трубки — темный, но способный воздействовать на фотопластинку, вызывать флуоресценцию различных веществ (особенно стеклянных стенок трубки) и производить тепловые и механические эффекты. Это и есть катодные лучи, названные так в 1883 году Э. Видеманом, и их название, которое было неизвестно большому числу физиков еще двенадцать лет назад, стало популярным в наши дни.

Примерно в 1869 году Гитторф провел их уже весьма полное исследование и выявил их основные свойства; но именно исследования сэра У. Крукса привлекли к ним особое внимание. Знаменитый физик предвидел, что явления, которые таким образом происходили в разреженных газах, были, несмотря на свою очень большую сложность, более простыми, чем те, которые представляет материя в условиях, в которых она обычно встречается.

Он разработал знаменитую теорию, уже не приемлемую в полном объеме, поскольку она не находится в полном согласии с фактами, которая, однако, была очень интересной и содержала в зародыше некоторые из наших нынешних идей. По мнению Крукса, в трубке, в которой газ был разрежен, мы находимся в присутствии особого состояния материи. Число молекул газа стало достаточно малым для того, чтобы их независимость была почти абсолютной, и они способны в этом так называемом лучистом состоянии преодолевать большие пространства, не отклоняясь от прямой линии. Катодные лучи обусловлены своего рода молекулярной бомбардировкой стенок трубок и экранов, которые могут быть введены в них; и именно молекулы, наэлектризованные при контакте с катодом, а затем принудительно отброшенные электростатическим действием, производят своим движением и своей живой силой все наблюдаемые явления. Более того, эти наэлектризованные молекулы, движущиеся с чрезвычайно высокими скоростями, соответствуют, согласно теории, подтвержденной знаменитым экспериментом Роуланда с конвекционными токами, истинному электрическому току и могут отклоняться магнитом.

Несмотря на успех экспериментов Крукса, многие физики — особенно немцы — не отказались от гипотезы, совершенно отличной от гипотезы лучистой материи. Они продолжали рассматривать катодное излучение как обусловленное особыми излучениями природы, еще малоизвестной, но происходящими в светоносном эфире. Эта интерпретация, казалось, действительно была обречена в 1894 году на окончательное торжество благодаря замечательному открытию Ленарда — открытию, которое, в свою очередь, должно было спровоцировать так много других и привести к последствиям, важность которых кажется с каждым днем все более значительной.

Основная идея профессора Ленарда заключалась в изучении катодных лучей в условиях, отличных от тех, в которых они производятся. Эти лучи рождаются в очень разреженном пространстве, в условиях, идеально определенных сэром У. Круксом; но вопрос заключался в том, будут ли они, будучи однажды произведенными, способны распространяться в других средах, таких как газ при обычном давлении или даже в абсолютном вакууме. Только эксперимент мог ответить на этот вопрос, но на пути к этому стояли трудности, которые казались почти непреодолимыми. Лучи задерживаются стеклом даже небольшой толщины, и как тогда можно было отделить почти безвоздушное пространство, в котором они должны возникнуть, от пространства, абсолютно безвоздушного или заполненного газом, в которое их желали ввести?

Использованная уловка была подсказана профессору Ленарду экспериментом Герца. Великий физик, действительно, незадолго до своей преждевременной смерти занялся этим важным вопросом о катодных лучах, и его гений оставил там, как и везде, свой мощный след. Он показал, что металлические пластинки очень малой толщины прозрачны для катодных лучей; и профессору Ленарду удалось получить пластинки, непроницаемые для воздуха, но которые все же пропускали пучок катодных лучей.

Теперь, если мы возьмем трубку Крукса с герметично закрытым концом металлической пластинкой со щелью по диаметру шириной 1 мм и закроем эту щель листом очень тонкого алюминия, сразу же будет замечено, что лучи проходят сквозь алюминий и выходят наружу трубки. Они распространяются в воздухе при атмосферном давлении, и они также могут проникать в абсолютный вакуум. Поэтому их больше нельзя приписывать лучистой материи, и мы приходим к мысли, что энергия, задействованная в этом явлении, должна иметь свое местопребывание в самом светоносном эфире.

Но это очень странный свет, который таким образом подвержен магнитному действию, который не подчиняется принципу равенства углов и для которого самые разные газы являются уже возмущенными средами. Согласно Круксу, он обладает также своеобразным свойством нести с собой электрические заряды.

Эта конвекция отрицательного электричества катодными лучами кажется совершенно необъяснимой в гипотезе о том, что лучи являются эфирными излучениями. Тогда ничего не оставалось, чтобы поддержать эту гипотезу, кроме как отрицать конвекцию, которая, к тому же, была установлена лишь косвенными экспериментами. То, что реальность этого переноса была поставлена вне сомнения с помощью чрезвычайно изящного эксперимента, который тем более убедителен, что он очень прост, — заслуга М. Перрена. Внутри трубки Крукса он собрал пучок катодных лучей в металлический цилиндр. Согласно элементарным принципам электричества, цилиндр должен зарядиться всем зарядом, если таковой имеется, принесенным к нему лучами, и, естественно, пришлось принять различные меры предосторожности. Но результат был очень точным, и сомнений больше быть не могло — лучи были наэлектризованы.

Можно было утверждать, и действительно утверждали некоторое время после публикации этого эксперимента, что, хотя явления внутри трубки сложны, снаружи все может происходить иначе. Сам Ленард, однако, с тем отсутствием даже невольной предвзятости, свойственным всем великим умам, взялся доказать, что мнение, которого он придерживался поначалу, больше не может быть принято, и преуспел в повторении эксперимента М. Перрена с катодными лучами в воздухе и даже в вакууме.

На обломках двух противоречивых гипотез, таким образом разрушенных, и из материалов, из которых они были построены, была создана теория, которая координирует все известные факты. Эта теория, кроме того, тесно связана с теорией ионизации и, подобно последней, основана на концепции электрона. Катодные лучи — это электроны в быстром движении.

Явления, происходящие как внутри, так и снаружи трубки Крукса, однако, как правило, сложны. В первых экспериментах Ленарда и во многих других, проведенных позже, когда эта область физики была еще очень мало известна, можно заметить несколько путаниц даже в наши дни.

В том месте, где катодные лучи ударяются о стенки трубки, появляются существенно иные рентгеновские лучи. Они отличаются от катодных излучений тем, что не являются наэлектризованными и не отклоняются магнитом. В свою очередь, эти рентгеновские лучи могут порождать вторичные лучи М. Саньяка; и часто мы оказываемся в присутствии эффектов от этих последних излучений, а не от истинных катодных лучей.

Электроны, когда они распространяются в газе, могут ионизировать молекулы этого газа и соединяться с нейтральными атомами, образуя отрицательные ионы, в то время как появляются и положительные ионы. Также образуются, за счет газа, остающегося после разрежения внутри трубки, положительные ионы, которые, притягиваясь к катоду и достигая его, не все нейтрализуются отрицательными электронами и могут, если катод перфорирован, пройти сквозь него, а если нет, то обогнуть его. Мы имеем тогда то, что называется каналовыми лучами Гольдштейна, которые отклоняются электрическим или магнитным полем в направлении, противоположном катодным лучам; но, будучи крупнее, дают слабые отклонения или могут даже оставаться неотклоненными, теряя свой заряд при прохождении через катод.

Может быть также, что части стенок на расстоянии от катода посылают положительный поток к последнему по аналогичному механизму. Может быть, опять же, что в некоторых областях трубки встречаются катодные лучи, рассеянные каким-либо твердым объектом, не изменив при этом своей природы. Все эти сложности были прояснены М. Вилларом, который опубликовал по этим вопросам несколько удивительно остроумных и особенно тщательных экспериментов.

М. Виллар также изучил явления скручивания лучей в поле, как уже указывали Гитторф и Плюккер. Когда магнитное поле действует на катодную частицу, последняя следует по траектории, как правило, геликоидальной, что и предсказывается теорией. Мы здесь имеем дело с вопросом баллистики, и эксперименты должным образом подтверждают ожидания расчета. Тем не менее, довольно своеобразные явления появляются в случае определенных значений поля, и эти явления, смутно увиденные Плюккером и Биркеландом, были объектом экспериментов М. Виллара. Две стороны катода, по-видимому, испускают лучи, которые отклоняются в направлении, перпендикулярном силовым линиям электрическим полем, и не кажутся наэлектризованными. М. Виллар называет их магнито-катодными лучами, и, согласно М. Фортену, эти лучи могут быть обычными катодными лучами, но с очень малой скоростью.

В некоторых случаях сам катод может поверхностно дезагрегироваться, и отделяются чрезвычайно тонкие частицы, которые, будучи унесены под прямым углом к его поверхности, могут оседать подобно очень тонкой пленке на объектах, помещенных на их пути. Различные физики, среди них М. Уллевиг, изучали это явление, и в случае давлений между 1/20 и 1/100 миллиметра последний ученый получил зеркала из большинства металлов — явление, которое он обозначает названием ионопластика.

Но несмотря на все эти побочные явления, которые даже иногда скрывают те, что наблюдались первыми, существование электрона в катодном потоке остается существенной характеристикой.

Электрон может быть обнаружен в катодном луче путем изучения его существенных свойств; и Дж. Дж. Томсон придал большое значение этой гипотезе своими измерениями. Сначала он намеревался определить скорость катодных лучей прямым экспериментом и путем наблюдения во вращающемся зеркале относительного смещения двух полос, вызванного возбуждением двух флуоресцентных экранов, помещенных на разных расстояниях от катода. Но он вскоре заметил, что эффект флуоресценции не является мгновенным и что промежуток времени может стать большим источником ошибки, и тогда он прибег к косвенным методам. Можно простым расчетом оценить отклонения, производимые на лучах магнитным и электрическим полем соответственно, как функцию скорости распространения и отношения заряда к материальной массе электрона. Измерение этих отклонений позволит тогда установить эту скорость и это отношение.

Могут быть использованы другие процессы, которые все дают те же две величины путем двух подходящим образом выбранных измерений. Таковы радиус кривой, принимаемой траекторией пучка в перпендикулярном магнитном поле, и измерение падения потенциала, при котором происходит разряд, или измерение общего количества электричества, переносимого за одну секунду, и измерение тепловой энергии, которая может быть передана за тот же период термоэлектрическому спаю. Результаты согласуются настолько хорошо, насколько можно ожидать, принимая во внимание сложность экспериментов; значения скорости также согласуются с теми, которые профессор Вихерт получил путем прямого измерения.

Скорость никогда не зависит от природы газа, содержащегося в трубке Крукса, но варьируется в зависимости от величины падения потенциала на катоде. Она составляет порядка одной десятой скорости света и может подниматься до одной трети. Таким образом, катодная частица движется примерно в три тысячи раз быстрее Земли на ее орбите. Отношение также неизменно, даже когда меняется вещество, из которого сформирован катод, или один газ заменяется другим. Оно, в среднем, в тысячу раз больше соответствующего отношения в электролизе. Как показал эксперимент, во всех обстоятельствах, где можно было провести измерения, равенство зарядов, переносимых всеми корпускулами, ионами, атомами и т. д., мы должны считать, что заряд электрона здесь, опять же, равен заряду одновалентного иона в электролизе, и, следовательно, его масса составляет лишь малую долю массы атома водорода, а именно порядка одной тысячной части. Это тот же результат, к которому нас привело изучение пламени.

Тщательное исследование катодного излучения, таким образом, подтверждает нас в идее, что каждый материальный атом может быть диссоциирован и даст электрон, гораздо меньший, чем он сам — и всегда идентичный, независимо от того, из какого вещества он происходит, — остальная часть атома остается заряженной положительным количеством, равным и противоположным тому, которое несет электрон. В данном случае эти положительные ионы, несомненно, те, которые мы снова встречаем в каналовых лучах. Профессор Вин показал, что их масса действительно, по сути, порядка массы атомов. Хотя все они образованы идентичными электронами, могут существовать различные катодные лучи, потому что скорость не совсем одинакова для всех электронов. Так объясняется тот факт, что мы можем разделить их и что мы можем создать своего рода спектр действием магнита или, опять же, как показал М. Деландр в очень интересном эксперименте, действием электростатического поля. Это также, вероятно, объясняет явления, изученные М. Вилларом и ранее указанные.

§ 2. РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Даже в обычных условиях некоторые вещества, называемые радиоактивными, испускают, совершенно вне какой-либо особой реакции, излучения, действительно сложные, но которые проходят через довольно тонкие слои минералов, воздействуют на фотопластинки, возбуждают флуоресценцию и ионизируют газы. В этих излучениях мы снова находим электроны, которые таким образом спонтанно вылетают из радиоактивных тел.

Нет необходимости приводить здесь историю открытия радия, ибо каждый знает об удивительных исследованиях М. и мадам Кюри. Но после этих первых исследований за последние шесть лет накопилось большое количество фактов, среди которых некоторые люди чувствуют себя немного потерянными. Возможно, будет не бесполезно указать основные фактически полученные результаты.

Исследования радиоактивных веществ имеют своей отправной точкой открытие лучей урана, сделанное М. Беккерелем в 1896 году. Еще в 1867 году Ньепс де Сен-Виктор доказал, что соли урана воздействуют на фотопластинки в темноте; но в то время явление могло сойти лишь за особенность, приписываемую фосфоресценции, и ценные замечания Ньепса были преданы забвению. М. Беккерель установил, после некоторых колебаний, естественных перед лицом явлений, которые казались столь противоречащими принятым идеям, что излучающее свойство абсолютно независимо от фосфоресценции, что все соли урана, даже урановые соли, которые не являются фосфоресцирующими, дают схожие лучистые эффекты и что эти явления соответствуют непрерывному испусканию энергии, но не кажутся результатом накопления энергии под влиянием какого-либо внешнего излучения. Спонтанное и постоянное, излучение нечувствительно к изменениям температуры и света.

Природа этих излучений не была сразу понята, и их свойства казались противоречивыми. Это было потому, что мы имели дело не с одной категорией лучей. Но среди всех эффектов есть один, который составляет для излучений, взятых в целом, настоящий процесс измерения радиоактивности. Это их ионизирующее действие на газы. Очень полное исследование проводимости воздуха под влиянием лучей урана было проведено различными физиками, в частности профессором Резерфордом, и показало, что законы этого явления такие же, как и законы ионизации, обусловленной действием рентгеновских лучей.

Естественно было задаться вопросом, является ли свойство, обнаруженное в солях урана, специфическим для этого тела или же оно не является, в той или иной степени, общим свойством материи. Мадам Кюри и М. Шмидт независимо друг от друга провели систематические исследования, чтобы решить этот вопрос; различные соединения почти всех простых тел, известных в настоящее время, были таким образом рассмотрены, и было установлено, что радиоактивность особенно заметна в соединениях урана и тория и что это атомное свойство, связанное с материей, наделенной им, и следующее за ним во всех его соединениях. В ходе своих исследований мадам Кюри заметила, что некоторые урановые смолки (руда оксида урана, содержащая также барий, висмут и т. д.) были в четыре раза активнее (активность измерялась явлением ионизации воздуха), чем металлический уран. Теперь, никакое соединение, содержащее какой-либо другой активный металл, кроме урана или тория, не должно проявлять себя более активным, чем сами эти металлы, поскольку свойство принадлежит их атомам. Казалось, поэтому вероятным, что в урановых смолках существует какое-то вещество, еще неизвестное, в малых количествах и более радиоактивное, чем уран.

М. и мадам Кюри затем начали те знаменитые эксперименты, которые привели их к открытию радия. Их метод исследования был справедливо сравнен по оригинальности и важности с процессом спектрального анализа. Чтобы выделить радиоактивное вещество, первое дело — измерить активность определенного соединения, подозреваемого в содержании этого вещества, и это соединение химически разделяется. Затем мы снова берем в руки все полученные продукты и, измеряя их активность заново, устанавливаем, осталось ли искомое вещество в одном из этих продуктов или распределено между ними, и если да, то в какой пропорции. Спектроскопическая реакция, которую мы можем использовать в ходе этого разделения, в тысячу раз менее чувствительна, чем наблюдение активности с помощью электрометра.

Хотя принцип, на котором покоится операция концентрирования радия, восхитителен своей простотой, его применение, тем не менее, очень трудоемко. Тонны урановых остатков должны быть обработаны, чтобы получить несколько дециграммов чистых солей радия. Радий характеризуется особым спектром, и его атомный вес, определенный мадам Кюри, равен 225; он, следовательно, является высшим гомологом бария в одной из групп Менделеева. Соли радия в целом обладают теми же химическими свойствами, что и соответствующие соли бария, но отличаются от них различиями в растворимости, которые позволяют их разделение, и своей огромной активностью, которая примерно в сто тысяч раз больше активности урана.

Радий производит различные химические и некоторые очень интенсивные физиологические реакции. Его соли светятся в темноте, но эта светимость, поначалу очень яркая, постепенно уменьшается по мере старения солей. Мы имеем здесь дело с вторичной реакцией, коррелятивной производству эманации, после чего радий претерпевает трансформации, которые будут изучены позже.

Метод анализа, основанный М. и мадам Кюри, позволил обнаружить другие тела, проявляющие заметную радиоактивность. Щелочные металлы, по-видимому, обладают этим свойством в слабой степени. Недавно выпавший снег и минеральные воды проявляют заметное действие. Явление часто может быть обусловлено, однако, радиоактивностью, наведенной излучениями, уже существующими в атмосфере. Но эта радиоактивность едва достигает десятитысячной части той, что представлена ураном, или десятимиллионной части той, что принадлежит радию.

Два других тела, полоний и актиний, одно из которых характеризуется особым характером излучений, которые оно испускает, а другое — особым спектром, по-видимому, также существуют в урановой смолке. Эти химические свойства еще не были идеально определены; так, М. Дебьерн, открывший актиний, смог отметить активное свойство, которое, по-видимому, принадлежит ему, иногда в лантане, иногда в неодиме. Доказано, что все чрезвычайно радиоактивные тела являются местом непрестанных трансформаций, и даже сейчас мы не можем указать условия, при которых они представляют себя в строго определенной форме.

§ 3. ИЗЛУЧЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ТЕЛ И ЭМАНАЦИЯ

Чтобы приобрести точные представления о природе лучей, испускаемых радиоактивными телами, необходимо было попытаться заставить магнитные или электрические силы действовать на них, чтобы увидеть, ведут ли они себя так же, как свет и рентгеновские лучи, или же, подобно катодным лучам, они отклоняются магнитным полем. Эта работа была выполнена профессором Гизелем, затем М. Беккерелем, профессором Резерфордом и многими другими экспериментаторами после них. Все методы, которые уже были упомянуты в принципе, были использованы для того, чтобы обнаружить, наэлектризованы ли они, и если да, то электричеством какого знака, измерить их скорость и установить их степень проникновения.

Общим результатом стало различение трех видов излучений, обозначенных буквами альфа, бета, гамма.

Альфа-лучи положительно заряжены и проецируются со скоростью, которая может достигать десятой части скорости света; М. А. Беккерель показал с помощью фотографии, что они отклоняются магнитом, а профессор Резерфорд, со своей стороны, изучил это отклонение электрическим методом. Отношение заряда к массе в случае этих лучей того же порядка, что и в случае ионов электролиза. Они могут, следовательно, считаться точно аналогичными каналовым лучам Гольдштейна, и мы можем приписать их материальному переносу корпускул величиной с атомы. Относительно значительный размер этих корпускул делает их очень поглощаемыми. Полета в несколько миллиметров в газе достаточно, чтобы уменьшить их число наполовину. Они обладают большой ионизирующей способностью.

Бета-лучи во всех отношениях подобны катодным лучам; они, как показали М. и мадам Кюри, отрицательно заряжены, и заряд, который они несут, всегда один и тот же. Их размер — размер электронов, и их скорость, как правило, больше скорости катодных лучей, в то время как она может стать почти равной скорости света. Они обладают примерно в сто раз меньшей ионизирующей способностью, чем альфа-лучи.

Гамма-лучи были открыты М. Вилларом. Их можно сравнить с рентгеновскими лучами; подобно последним, они не отклоняются магнитным полем и также чрезвычайно проникающие. Полоска алюминия толщиной пять миллиметров остановит другие виды, но позволит им пройти. С другой стороны, их ионизирующая способность в 10 000 раз меньше, чем у альфа-лучей.

К этим излучениям иногда добавляются в ходе экспериментов вторичные излучения, аналогичные излучениям М. Саньяка, и возникающие, когда альфа-, бета- или гамма-лучи встречают различные вещества. Эта сложность часто приводила к некоторым ошибкам наблюдения.

Фосфоресценция и флуоресценция, по-видимому, особенно являются результатом альфа- и бета-лучей, особенно альфа-лучей, к которым относится самая важная часть общей энергии излучения. Сэр У. Крукс изобрел любопытный маленький аппарат, спинтарископ, который позволяет нам исследовать фосфоресценцию бленды, возбуждаемую этими лучами. С помощью увеличительного стекла наблюдается экран, покрытый сульфидом цинка, и перед ним расположен, на расстоянии около полумиллиметра, фрагмент какой-либо соли радия. Мы тогда замечаем множество блестящих точек на экране, которые появляются и тут же исчезают, производя мерцающий эффект. Кажется вероятным, что каждая частица, падающая на экран, производит своим ударом возмущение в соседней области, и именно это возмущение глаз воспринимает как светящуюся точку. Таким образом, говорит сэр У. Крукс, каждая капля дождя, падающая на поверхность стоячей воды, не воспринимается как капля дождя, но по причине легкого всплеска, который она вызывает в момент удара и который проявляется гребнями и волнами, распространяющимися кругами.

Различные радиоактивные вещества не все дают излучения идентичного состава. Радий и торий обладают в несколько больших пропорциях тремя видами лучей, и то же самое с актинием. Полоний содержит особенно альфа-лучи и несколько гамма-лучей. В случае урана альфа-лучи обладают чрезвычайно слабой проникающей способностью и не могут даже воздействовать на фотопластинки. Но самое широкое различие между веществами происходит от эманации. Радий, в дополнение к трем группам лучей альфа, бета и гамма, высвобождает непрерывно чрезвычайно тонкую эманацию, кажущуюся почти невесомой, но которая может, по многим причинам, рассматриваться как пар, упругая сила которого чрезвычайно слаба.

М. и мадам Кюри обнаружили еще в 1899 году, что каждое вещество, помещенное вблизи радия, само приобретало радиоактивность, которая сохранялась в течение нескольких часов после удаления радия. Эта наведенная радиоактивность, по-видимому, переносится на другие тела посредством газа. Она огибает препятствия, но между радием и веществом должно существовать свободное и непрерывное пространство для того, чтобы активация произошла; она не может, например, сделать это через стеклянную стену.

В случае соединений тория профессор Резерфорд обнаружил аналогичное явление; с тех пор различные физики, профессор Содди, мисс Брукс, мисс Гейтс, М. Данн и другие, изучали свойства этих эманаций.

Эманирующее вещество нельзя ни взвесить, ни установить его упругую силу; но его трансформации могут быть прослежены, так как оно светящееся, и оно еще более определенно характеризуется своим существенным свойством, т. е. своей радиоактивностью. Мы также видим, что его можно декантировать как газ, что оно будет делиться между двумя трубками разной емкости в соответствии с законом Мариотта и будет конденсироваться в охлажденной трубке в соответствии с принципом Уатта, в то время как оно даже подчиняется закону Гей-Люссака.

Активность эманации исчезает быстро, и в конце четырех дней она уменьшилась наполовину. Если соль радия нагревается, эманация становится более обильной, а остаток, который, однако, не уменьшается заметно в весе, потеряет всю свою радиоактивность и будет восстанавливать ее только постепенно. Профессор Резерфорд, несмотря на многие различные попытки, не смог заставить эту эманацию вступить в какую-либо химическую реакцию. Если это газообразное тело, оно должно быть частью группы аргона и, подобно другим ее членам, быть совершенно инертным.

Изучая спектр газа, высвобождаемого раствором соли радия, сэр Уильям Рамзай и профессор Содди заметили, что когда газ радиоактивен, сначала получаются лучи газов, принадлежащих к семейству аргона, затем постепенно, по мере исчезновения активности, спектр медленно меняется и, наконец, представляет характерный вид гелия.

Мы знаем, что существование этого газа было впервые обнаружено спектральным анализом на Солнце. Позже его присутствие было отмечено в нашей атмосфере и в нескольких минералах, которые оказываются именно теми, из которых был получен радий. Поэтому могло бы быть так, что он существовал заранее в газах, извлеченных из радия; но замечательный эксперимент М. Кюри и сэра Джеймса Дьюара, по-видимому, убедительно показывает, что этого не может быть. Спектр гелия никогда не появляется сначала в газе, исходящем из чистого бромида радия; но он проявляется, с другой стороны, очень отчетливо после радиоактивных трансформаций, претерпеваемых солью.

Все эти странные явления предполагают смелые гипотезы, но чтобы построить их с какой-либо прочностью, они должны быть поддержаны как можно большим числом фактов. Прежде чем допустить окончательное объяснение явлений, которые имеют свое местопребывание в любопытных веществах, открытых ими, М. и мадам Кюри считали, с большим основанием, что они должны сначала обогатить наши знания точными и определенными фактами, относящимися к этим телам и к эффектам, производимым излучениями, которые они испускают.

Так М. Кюри особенно поставил себе целью изучить способ, которым рассеивается радиоактивность эманации, и радиоактивность, которую эта эманация может навести на все тела. Радиоактивность эманации уменьшается в соответствии с экспоненциальным законом. Константа времени, которая характеризует это уменьшение, легко и точно определяется и имеет фиксированное значение, независимое от условий эксперимента, а также от природы газа, который находится в контакте с радием и заряжается эманацией. Регулярность явления настолько велика, что его можно использовать для измерения времени: за 3985 секунд активность всегда уменьшается наполовину.

Радиоактивность, наведенная на любое тело, которое долгое время находилось в присутствии соли радия, исчезает быстрее. Явление представляется, более того, более сложным, и формула, которая выражает способ, которым активность уменьшается, должна содержать две экспоненты. Чтобы найти ее теоретически, мы должны представить, что эманация сначала осаждает на рассматриваемом теле вещество, которое разрушается, давая жизнь второму, последнее исчезает в свою очередь, порождая третье. Начальное и конечное вещества были бы радиоактивными, но промежуточное — нет. Если, более того, тела, на которые воздействуют, доводятся до температуры свыше 700°, они, по-видимому, теряют путем волатилизации некоторые вещества, сконденсированные в них, и в то же время их активность исчезает.

Другие радиоактивные тела ведут себя аналогичным образом. Тела, которые содержат актиний, особенно богаты эманациями. Уран, напротив, не имеет их. Это тело, тем не менее, является местом трансформаций, сравнимых с теми, которые изучение эманаций выявляет в радии; сэр У. Крукс отделил от урана материю, которая теперь называется ураном X. Эта материя поначалу гораздо активнее своего родителя, но ее активность уменьшается быстро, в то время как обычный уран, который во время разделения теряет свою активность, восстанавливает ее постепенно. Таким же образом профессора Резерфорд и Содди обнаружили так называемый торий X, который является стадией, через которую обычный торий должен пройти, чтобы произвести свою эманацию.

Невозможно дать полную таблицу, которая должна была бы, так сказать, представлять генеалогическое древо различных радиоактивных веществ. Несколько авторов пытались сделать это, но преждевременным образом; все аффилиации в настоящее время еще не известны идеально, и, несомненно, будет признано когда-нибудь, что идентичные состояния были описаны под разными именами.

§ 4. ДЕЗАГРЕГАЦИЯ МАТЕРИИ И АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Несмотря на неопределенности, которые еще не полностью устранены, нельзя отрицать, что многие эксперименты делают вероятным, что в радиоактивных телах мы оказываемся свидетелями настоящих трансформаций материи.

Профессор Резерфорд, профессор Содди и несколько других физиков пришли к рассмотрению этих явлений следующим образом. Радиоактивное тело состоит из атомов, которые обладают малой стабильностью и способны спонтанно отделяться от родительского вещества и в то же время делиться на две существенные составные части: отрицательный электрон и его остаток — положительный ион. Первое составляет бета-, а второе — альфа-лучи.

Эманация, безусловно, состоит из альфа-ионов с несколькими молекулами, агломерированными вокруг них. Профессор Резерфорд, по сути, продемонстрировал, что эманация заряжена положительным электричеством; и эта эманация может, в свою очередь, быть разрушена, давая жизнь новым телам.

После потери атомов, которые уносятся излучением, остаток тела приобретает новые свойства, но он может все еще быть радиоактивным и снова терять атомы. Различные стадии, которые мы встречаем в эволюции радиоактивного вещества или его эманации, соответствуют различным степеням атомной дезагрегации. Профессора Резерфорд и Содди описали их ясно в случае урана и радия. Что касается тория, результаты менее удовлетворительны. Эволюция должна продолжаться до тех пор, пока наконец не будет достигнуто стабильное атомное состояние, которое из-за этой стабильности больше не является радиоактивным. Так, например, радий в конечном итоге превратился бы в гелий.

Возможно, путем соображений, аналогичных тем, что изложены выше в других случаях, прийти к идее об общем числе частиц в секунду, выбрасываемых одним граммом радия; профессор Резерфорд в своей самой последней оценке находит, что это число приближается к 2,5 x 10^11. Вычисляя из атомного веса число атомов, вероятно содержащихся в этом грамме радия, и предполагая, что каждая освобожденная частица соответствует разрушению одного атома, обнаруживается, что одна половина радия должна исчезнуть за 1280 лет; и из этого мы можем понять, что еще не удалось обнаружить какую-либо заметную потерю веса. Сэр У. Рамзай и профессор Содди достигли схожего результата, пытаясь оценить массу эманации по количеству произведенного гелия.