Избранные научные труды. Том 1

Однако в упомянутых теориях используются некоторые специальные предположения, которые не представляются мне свободными от возражений принципиального характера, и я сделал попытку в этой статье рассмотреть эту проблему с несколько других позиций. В рассматриваемой далее теории принимается, что потеря скорости движущейся в веществе заряженной частицы связана с передачей кинетической энергии электронам атомов, с которыми она испытывает столкновения. Если предположить, что можно пренебречь влиянием сил, удерживающих электроны в их положениях (или на их орбитах) внутри атома, учитывая кратковременность столкновения между электроном и частицей, то оказывается возможным легко определить траектории электронов в процессе столкновения и, соответственно, передаваемую им энергию и потерю скорости частицы. Если, однако, мы проинтегрируем полную потерю энергии, связанную с взаимодействием со всеми электронами в веществе, то получим бесконечно большое значение для величины поглощения. Дж. Дж. Томсон в своей упомянутой выше теории торможения катодных лучей обходит эту трудность, вводя в качестве эффективного радиуса взаимодействия электронов с частицами некоторое расстояние, сравнимое по величине с расстоянием между электронами в атоме. Этот предел выбирается из тех соображений, что для расстояний, намного его превышающих, действие различных электронов на движущуюся частицу взаимно компенсируется. Как будет показано ниже, одновременное влияние различных электронов на частицу при рассматриваемых расстояниях сильно отклоняет частицы, так что при расчётах рассеяния лучей отмеченный выше предел действительно оказывается такого порядка величины. Однако он оказывается другим в случае торможения частиц, так как ввиду большой скорости частицы на её движение оказывают очень малое влияние такие столкновения, при которых расстояние электронов от траектории частицы равно по порядку величины предполагаемому расстоянию между электронами в атоме. Сила, действующая на электрон со стороны частицы, и энергия, передаваемая ему при столкновениях, будет поэтому очень мало зависеть от одновременного влияния других электронов на частицу.

Дарвин в своей теории поглощения α-лучей поступает иначе. Он обходит указанную выше трудность, предполагая, что можно пренебречь силами, действующими на электрон со стороны атома, в течение короткого энергичного столкновения между электроном и α-частицей, когда частица проходит через тот самый атом, которому принадлежит электрон. Он предполагает, далее, что скорость частицы не меняется, если она на своем пути не проходит сквозь атом. Используя эти предположения и сравнивая теорию с экспериментом, Дарвин находит значение диаметра атомов, который уменьшается с увеличением атомного веса. Это значение для самых лёгких элементов оказывается в несколько раз бо́льшим обычно принимаемого значения, а для самых тяжелых элементов — в несколько раз меньше. Мне представляется, однако, незаконным предположение о том, что за пределами атома можно пренебрегать влиянием его электронов на частицу. Конечно, вне этих пределов силы, действующие на частицу со стороны электронов и центрального положительного заряда, будут почти полностью компенсировать друг друга. Но уменьшение скорости определяется лишь движением электронов при столкновении, а не суммарной силой, испытываемой частицей со стороны атома. Эта последняя приводит лишь к рассеянию лучей.