Избранные научные труды. Том 1

С точки зрения квантовой теории можно было бы сначала усомниться в правильности такого подхода к явлениям торможения. Правда, предположение, что при соударениях, продолжительность которых велика по сравнению с собственными периодами движения электрона, результат взаимодействия может быть оценён на основе законов механики, тесно связано с введённым Эренфестом в квантовую теорию адиабатическим принципом. Однако здесь можно увидеть принципиальную трудность в том, что при расчётах на основе механики, когда торможение почти полностью вызвано соударениями, продолжительность которых мала по сравнению с собственными периодами движения электронов, значительная доля этого торможения приписывается таким соударениям, при которых передача энергии мала по сравнению с разностью энергий двух стационарных состояний атома ¹. В процессе соударения медленных электронов стабильность стационарных состояний проявляется именно вследствие того, что электроны могут терять или приобретать энергию только в количествах, как раз соответствующих этим разностям. Объяснение этой кажущейся трудности можно было бы получить при более детальном сравнении характера взаимодействия между атомом и частицами, о которых идёт речь в процессе торможения, и того, которое имеет место при соударениях атома с медленными электронами. Как упоминалось, характерная особенность последних состоит в том, что при квантово-теоретическом описании взаимодействие существенно обладает взаимностью. В случае взаимодействия между α- или β-частицей и атомом, когда время соударения мало по сравнению с собственным периодом движения электрона, такая взаимность вряд ли встречается, поскольку для быстрых частиц соударение следует считать законченным значительно раньше, чем может идти речь о каком-либо переходе атома из одного стационарного состояния в другое. Нам даже могло бы быть навязано мнение, что квантово-теоретические законы, которым подчиняются стационарные состояния, вообще не действуют в случае, когда речь идёт о реакции атомов на пролетающие мимо них частицы. Это влияние в данном случае, кажется, играет столь же малую роль, как и характер невозмущённого движения электронов в классической механике. Если исходить из таких представлений, то вопрос о судьбе атома при кратковременных соударениях существенно независим от вопроса о реакции атома на быстрые пролетающие мимо него частицы.

¹ Чтобы обойти это кажущееся противоречие с результатами опытов по столкновениям электронов, Гендерсон (Phil. Mag., 1922, 44, 680) предложил при расчётах тормозного действия пренебречь соударениями, при которых отдаваемая частицами энергия меньше работы возбуждения или ионизации атома. Если сохранить механическое описание взаимодействия при остальных соударениях, получаем для водорода и гелия торможение, составляющее лишь половину наблюдаемого на опыте (ср.: R. Н. Fоwlеr. Camb. Phil. Soc., 1923, 21, 521). Как мы пытались показать в тексте, вряд ли можно считать оправданным подход Гендерсона к пределам применимости механики при вычислении реакции при соударении. Если мы будем придерживаться иного, чем в тексте, толкования квантовой теории и примем существование нижнего предела для реакции атома на частицу, то для совпадения с опытом мы вынуждены будем допустить значительные отклонения от механики уже раньше, чем эта граница будет достигнута. Принимая во внимание вполне допускаемую асимптотическую справедливость механики для изучения соударений, при которых переносимая энергия велика по сравнению с работой отрыва электрона, мы получаем, что, согласно этому толкованию, наблюдаемому тормозному действию должна соответствовать частота передачи энергии вблизи границы, во много раз большая вычисленной из законов механики.