Резерфорд

Таких оценок существовало уже довольно много, ибо речь шла о значении фундаментальной физической константы нашего мира — о величине элементарного электрического заряда! Как скорость света «c» или постоянную Планка «h», ее нужно было знать со всею доступной точностью. (Надо ли напоминать, что «e» у иона водорода по абсолютному значению то же, что у электрона, но только у водородного иона «+e», а у электрона «-е».) С того самого времени, когда электрон был достоверно открыт в Кавендишевской лаборатории, разные исследователи на разные лады многократно измеряли эту величину. Все получали для «e» десятимиллиардные доли электростатической единицы заряда (10^-10), однако число таких долей у всех было разным:

у Таунсенда — 3,0·10^-10 (1898 и 1904);

у Дж. Дж. Томсона — 3,4… (1903);

у Г. Вильсона — 3,1… (1903);

у Р. Милликена — 4,06… (февраль 1908);

у Б. Болтвуда — 4,1… (июль 1908).

Ни одно из этих чисел не могло обрадовать Резерфорда и Гейгера. Сравнивая с ними свое 9,3 для альфа-частицы, что они должны были подумать?

Неужели правы были Таунсенд, Томсон, Вильсон и «e» равно примерно 3,0·10^-10? Тогда число 9,3 показывает, что альфа-частица несет не два, а три элементарных заряда. Но если у альфа-частицы утроенный водородный заряд (3e), то она обладает ушестеренной водородной массой (6m). Этого требует надежно установленное отношение заряда к массе для альфа-частицы. И стало быть, она вовсе не ион гелия, чей атомный вес равен 4m. А если так, то и энергия ее движения в полтора раза больше предполагавшейся. И следовательно, прежние расчеты теплового эффекта радия становятся несостоятельными. Словом, хорошего мало…

Числа Милликена и Болтвуда были утешительней. Все-таки «e» у них равнялось примерно 4,0·10^-10, и вариант тройной заряженности альфа-частицы отпадал сразу: 3·4=12 — неправдоподобно много по сравнению с найденным числом 9,3. Но до благополучия и тут было далеко: двойная заряженность должна была бы, по Милликену, выразиться цифрами 8,12, а по Болтвуду — 8,2. Расхождение с величиной 9,3 снова оказывалось слишком грубым. Правда, не настолько, чтобы усомниться в гелиевой гипотезе, но достаточно грубым, чтобы не считать ее корректно подтвержденной.

Конечно, у Резерфорда и Гейгера был простейший выход: взглянуть друг на друга с досадой и признать, что электрический метод счета альфа-частиц ввел их в обман. Но они слишком заботливо вынашивали свое детище, чтобы осудить его так легко. Само число 9,3·10^-10

появилось в их расчетах после того, как они критически взвесили вероятные ошибки измерений. Оно заслуживало доверия.

Оно, безусловно, заслуживало доверия. И потому оставался еще один выход: объявить не заслуживающими доверия все предшествовавшие оценки «e». Резерфорд и Гейгер подвергли анализу условия экспериментов, в которых эти оценки были получены, и установили: ошибки опытов у их предшественников могли достигать 15–30 процентов, если не больше! Это спасало положение. Это позволяло не сравнивать 9,3 с чужими данными для «e», а напротив — дать свою собственную оценку величины элементарного заряда. Так, решая уравненьице 2e = 9,3…, они проделали последнюю арифметическую процедуру и провозгласили:

e = 4,65·10^-10

Может быть, все это не заслуживало бы такого подробного рассказа, если б не одно знаменательное обстоятельство.