Избранные научные труды. Том 1

¹ В недавно появившейся работе Ферми (Zs. f. Phys., 1924, 29, 315) сделал попытку построить «теорию торможения быстро движущихся частиц и вызванной ими ионизации. В этой работе совсем не применяется механическое описание соударений. Результат взаимодействия между частицами и атомом сравнивается с действием определённого числа гармонических компонент поля излучения; последние выбраны так, чтобы суперпозиция электрических полей создавала в месте нахождения атома быстро меняющееся электрическое поле, действию которого подвергаются электроны в атоме, вследствие того, что частицы пролетают близко. Оценивая действие этих полей излучения на основе законов поглощения рентгеновских лучей, Ферми получает для общей ионизации хорошее совпадение по порядку величины с результатами эксперимента. Что же касается распределения скоростей электронов, выбитых быстрыми частицами, то расчёты дают результаты, которые сильно отличаются от результатов теории Томсона. Если через 𝑁 обозначить число выбитых электронов, энергия которых находится между 𝐸 и 𝐸+𝑑𝐸, то, согласно последней теории, 𝑁 будет пропорционально 𝐸^-2 в то время как по вычислению Ферми это число должно быть пропорционально приблизительно 𝐸^-4. Такое распределение скоростей кажется несоответствующим данным опытов Вильсона. Эти опыты, как было упомянуто, недавно дали блестящее подтверждение теории Томсона. При таких обстоятельствах вряд ли можно рассматривать как подтверждение использованных Ферми предположений то, что основанная на законе сохранения энергии оценка торможения даёт результаты, приблизительно совпадающие с опытами.

Явления, происходящие при торможении быстро движущихся электрически заряженных частиц, особенно просты потому, что упомянутая выше независимость позволяет просто применить механику при расчёте реакции тормозящих атомов на частицу. При изложенном здесь толковании различие между взаимными и невзаимными явлениями соударения должно было бы носить всеобщий характер. Для первых описание взаимной реакции, по-видимому, возможно при помощи законов сохранения классической электродинамики. Для последних же постулаты квантовой теории приведут к тому, что взаимная реакция частей системы при современном состоянии науки может быть описана лишь с помощью вероятностных законов. При этом законы сохранения прежде всего должны проявлять себя как статистические законы.

При взаимодействии быстро движущихся электрически заряженных частиц с атомами это различие должно проявиться уже для случая, когда при соударении один из электронов будет вырван из атома и получит кинетическую энергию, большую по сравнению с работой отрыва. Как было упомянуто, при описании этого явления мы должны приписать механике во всяком случае асимптотическую достоверность. Однако следует иметь в виду, что, согласно постулату об устойчивости стационарных состояний, ионизированный атом в результате взаимодействия тоже должен приходить в стационарное состояние. Поскольку на основании электродинамики отрыв электрона происходит за время, малое по сравнению с естественными периодами оставшихся в атоме электронов, то мы встречаемся здесь с задачей, имеющей такие же черты невзаимности, как и рассмотренная ранее задача реакции атома при соударениях, в которых согласно механическим вычислениям передаваемая энергия меньше работы отрыва. Поэтому надо быть готовым к тому, что и в случае, когда явления ионизации допускают асимптотическое описание, нам придётся считаться с тем, что законы сохранения будут выполняться не совсем строго.