Текст книги "Избранные научные труды"

Автор книги: Нильс Бор

сообщить о нарушении

Текущая страница: 49 (всего у книги 58 страниц)

Шредингер смог объяснить также основные особенности дисперсии излучения атомами, представив распределение заряда и тока в атоме, возмущённом падающим излучением, в виде суперпозиции собственных функций, определяющих множество возможных стационарных состояний невозмущённой системы. Особенно поучительным было объяснение на той же основе законов комптон-эффекта, которые, несмотря на очевидное подтверждение ими исходной идеи Эйнштейна о фотонах, на первых порах создавали очевидные трудности для их рассмотрения в духе соответствия, так как приходилось сочетать сохранение энергии и импульса с разбиением процесса на два отдельных этапа, состоящих в поглощении и испускании излучения, напоминающих радиационные переходы между стационарными состояниями атомной системы.

Такое осознание широты аргументации, заключённой в использовании принципа суперпозиции, сходного с принципом суперпозиции в классической теории электромагнитного поля, принципа, который только неявно содержался в матричной формулировке квантовой механики, означало крупный успех для трактовки атомных проблем. Однако с самого начала было очевидно, что волновая механика указывает на не менее радикальное видоизменение классического физического подхода, чем статистическое описание, выдвинутое принципом соответствия. И я вспоминаю, как во время посещения Шредингером Копенгагена в 1926 г., когда он рассказывал о своей замечательной работе, оставившей у нас самое сильное впечатление, мы убеждали его, что любая процедура, пренебрегающая индивидуальным характером квантовых процессов, не может привести к фундаментальной формуле Планка для теплового излучения.

Несмотря на замечательную аналогию между характерными особенностями атомных процессов и классическими резонансными проблемами, необходимо принимать во внимание, что в случае волновой механики мы имеем дело с функциями, которые, вообще говоря, не являются действительными, но подобно матрицам квантовой механики существенным образом содержат символ √-1. Кроме того, при рассмотрении атомов, содержащих более одного электрона, или столкновений между атомами и свободными заряженными частицами функции состояний задаются не в обычном пространстве, а в конфигурационном, число измерений которого равно числу степеней свободы всей системы. Принципиально статистический характер физических выводов волновой механики был в конечном счёте выяснен Борном в его блестящей работе, посвящённой проблеме соударений.

Эквивалентность физического содержания двух различных математических формализмов была исчерпывающим образом доказана на основе теории преобразований, независимо сформулированной Дираком в Копенгагене и Иорданом в Гёттингене, которые указали на возможность замены переменных в квантовой физике, подобную той, которая допускается симметрией уравнений движения классической динамики в канонической форме Гамильтона. Аналогичная ситуация возникает при формулировке квантовой электродинамики, сочетаемой с представлением о фотонах. Эта задача была впервые решена Дираком в квантовой теории излучения, где фазы и амплитуды фурье-компонент поля рассматривались как некоммутирующие переменные. После дальнейших остроумных находок Иордана, Клейна и Вигнера этот формализм получил, как это всем известно, окончательное завершение в работах Гейзенберга и Паули.

Характерной иллюстрацией мощи и широты применимости квантовой физики служат специфические квантовые статистики, относящиеся к системам тождественных частиц, где мы встречаемся с особенностями, столь же чуждыми классической физике, как и сам квант действия. Действительно, любая проблема, которая требует для своего рассмотрения статистик Бозе—Эйнштейна или Ферми—Дирака, в принципе исключает наглядное представление. В частности, эта ситуация делает возможной подходящую формулировку принципа исключения Паули, который позволил не только окончательно объяснить периодические соотношения в таблице Менделеева, но оказался чрезвычайно плодотворным для понимания многочисленных и разнообразных аспектов атомного строения вещества в последующие годы.

Фундаментальный вклад в разъяснение принципов квантовых статистик был сделан в 1926 г. Гейзенбергом изящным объяснением дуплетности спектра гелия. Действительно, как было им показано, совокупность стационарных состояний атомов с двумя электронами распадается на две некомбинирующиеся группы, соответствующие симметричной и антисимметричной пространственным волновым функциям, связанным соответственно с противоположной и параллельной ориентациями электронных спинов. Вскоре после этого Гайтлер и Лондон, действуя в том же направлении, сумели объяснить механизм связи молекулы водорода и тем самым наметили путь к пониманию гомеополярных химических связей. Даже знаменитая резерфордовская формула для рассеяния заряженных частиц атомными ядрами, как это было показано Моттом, должна была быть изменена, если рассматривать соударения между тождественными частицами, например протонами и ядрами водорода или α-частицами и ядрами гелия. Однако в тех экспериментах по рассеянию быстрых α-частиц тяжёлыми ядрами на большие углы, которые проводил Резерфорд и на основании которых он сделал свои фундаментальные выводы, мы заведомо находимся в пределах применимости классической механики.

Всё возрастающее использование более и более рафинированных математических абстракций обеспечивало непротиворечивость описания атомных явлений. В 1928 г. это нашло свое наивысшее выражение в виде релятивистской квантовой теории Дирака. Представление об электронном спине, в трактовке которого важную роль сыграли Дарвин и Паули, получило гармоническое выражение в дираковском спинорном анализе. Кроме всего этого, в связи с открытием позитрона Андерсоном и Блеккетом, теория Дирака подготовила почву для признания существования античастиц с массой, равной массе самой частицы, но с противоположным электрическим зарядом и противоположной ориентацией магнитного момента относительно спиновой оси. Как известно, мы сталкиваемся здесь с идеями, которые на новый лад возрождают и расширяют представления об изотропии в пространстве и обратимости во времени и которые всегда были одной из основ классического, физического подхода.

Удивительный прогресс наших знаний об атомном строении вещества и тех методов, с помощью которых приобретаются и увязываются эти знания, в действительности увели нас далеко за пределы наглядного детерминистического описания, доведённого до высокого совершенства Ньютоном и Максвеллом. Пристально наблюдая за этими успехами, я часто думал о решающем значении открытия атомного ядра Резерфордом; это открытие на любой стадии исследований властно звало нас вперёд.

IX

Все эти долгие и богатые событиями годы, в течение которых Резерфорд работал с неутомимой энергией в Кавендишской лаборатории, я часто посещал Кембридж, где по предложению Резерфорда читал несколько курсов лекций по теоретическим проблемам, в том числе по эпистемологическим вопросам развития квантовой теории. В этих случаях всегда было большой поддержкой ощущать ясный ум и острый интерес Резерфорда, внимательно следившего за успехами в той самой области исследований, в которой он сам был пионером и рост которой увел нас так далеко за те горизонты, которые открывались в начале её развития.

И действительно, широкое использование абстрактных математических методов помогло осваивать быстро нарастающие данные относительно атомных явлений, но вместе с тем всё более и более выдвигало на первый план проблему наблюдения. Своими корнями эта проблема уходит в глубь веков, так же как и сама физика. Так, философы Древней Греции, которые для объяснения характерных свойств вещества предполагали ограниченную делимость всей материи, считали очевидным, что грубость наших органов чувств полностью исключает возможность прямого наблюдения отдельных атомов. В этом отношении в наше время положение коренным образом изменилось в связи с разработкой специальных устройств, таких, например, как камера Вильсона и счётные механизмы, первоначально разработанные Резерфордом и Гейгером для измерений чисел и зарядов α-частиц. Однако исследование мира атомов, как мы это уже отмечали, обнаружило присущие этому миру ограничения в способе его описания, воплощённом в разговорном языке, развившемся для ориентации в окружающем нас мире и приспособленном к описанию событий повседневной жизни.

Словами, выражающими общую позицию Резерфорда, можно сказать, что цель эксперимента состоит в том, чтобы задавать вопросы природе; и конечно, Резерфорд преуспел в этой задаче благодаря своей интуиции, с помощью которой ему всегда удавалось ставить такие вопросы, которые обеспечивали получение самых нужных ответов. Для того чтобы исследование расширяло и углубляло наши общие познания, очевидно, нужно потребовать, чтобы при описании наблюдений, конструкций и способов управления аппаратурой, необходимом для однозначного определения экспериментальных условий, можно было бы пользоваться обыкновенным языком. В реальных физических исследованиях это требование с избытком удовлетворяется указанием экспериментальных устройств, в которых используются, например, такие приспособления, как диафрагма и фотографические пластинки, настолько большие и тяжёлые, что все манипуляции с ними могут быть описаны в терминологии классической физики, хотя, конечно, свойства вещества, из которого изготовлены инструменты (а также и наши собственные тела), существенным образом зависят от строения и стабильности входящих в них атомных систем, отвергающих подобное описание.

Описание обычных явлений заведомо предполагает неограниченную делимость хода явления в пространстве и времени и возможность связи всех его ступеней в неразрывную цепь на языке причины и следствия. В конечном счёте эта точка зрения опирается на тонкость наших чувств, хотя нашим чувствам для познания требуется взаимодействие с изучаемым объектом, но столь незначительное, что в обычных условиях оно не оказывает заметного влияния на ход явлений. В схеме классической физики такое положение вещей находит свое идеализированное выражение в предположении, что взаимодействием между объектом и прибором, с помощью которого производится наблюдение, можно пренебречь или что по крайней мере его можно скомпенсировать.

Элемент цельности, олицетворённый квантом действия и совершенно чуждый принципам классической физики, повлёк за собой то, что при изучении квантовых процессов любое экспериментальное исследование включает в себя взаимодействие между атомным объектом и измерительными приборами; хотя это взаимодействие является существенной характеристикой явления, оно вместе с тем не поддаётся раздельной оценке, если эксперимент ставится с целью получить однозначные ответы на поставленные вопросы. И именно осознание такого положения вещей вынудило обратиться к статистическому способу описания, определяющему математическое ожидание обнаружения различных квантовых эффектов при одних и тех же экспериментальных условиях; такой статистический подход устранил все кажущиеся противоречия между явлениями, наблюдаемыми во взаимно исключающих друг друга экспериментальных условиях. Какими бы противоположными ни казались на первый взгляд эти явления, следует отдавать себе ясный отчёт в том, что они являются дополнительными в том смысле, что рассматриваемые совместно они дают исчерпывающую информацию об атомном объекте, которую вполне однозначно можно изложить обычным языком.

Идея дополнительности вовсе не подразумевает какого-либо отказа от детального анализа, ограничивающего область наших исследований, она просто подчёркивает особенности объективного описания, независимого от субъективного суждения, в любой области познания, где для плодотворного обмена данными существенно указание на условия получения этих данных. В логическом отношении эта ситуация хорошо известна из рассмотрения психологических и социальных проблем, где многие слова с самого момента зарождения языка используются типично дополнительным способом. Безусловно, здесь мы часто сталкиваемся с такими качествами, которые не подходят для количественного анализа, характерного для так называемых точных наук, задачей которых согласно воззрениям Галилея является основывать всякое описание на чётко определённых измерениях.

Несмотря на всю ту пользу, которую нам всегда приносит в этих вопросах математика, следует помнить, что всякое определение математических символов и операций основывается на простом логическом применении обычного языка. В самом деле, математика никогда не рассматривалась как отдельная отрасль знания, основанная на совокупности опытных данных, а скорее считалась рафинированием общего языка с прибавлением к нему соответствующих добавок, позволяющих описывать такие взаимоотношения, для которых обычные словесные средства общения либо недостаточно точны, либо слишком неудобны. Говоря точнее, математический формализм квантовой механики и квантовой электродинамики попросту устанавливает Правила подсчёта математических ожиданий для наблюдений, производимых в хорошо определённых экспериментальных условиях, описанных с помощью представлений классической физики. Исчерпывающий характер такого описания определяется не только допускаемой формализмом свободой выбора этих условий любым возможным способом, но в равной степени и тем, что само определение рассматриваемого явления для его окончательного завершения подразумевает элемент необратимости в процессе наблюдения; тем самым выявляется существенно необратимый характер самого понятия наблюдения.

Конечно, все противоречия, связанные с дополнительным описанием в квантовой физике, заранее сняты логически согласованной математической схемой, удовлетворяющей всем требованиям соответствия. Тем не менее осознание взаимного произвола при определении любой пары канонически сопряженных величин, выражаемой принципом неопределённости Гейзенберга, сформулированного им в 1927 г., явилось решающим шагом к разъяснению проблемы измерения в квантовой механике. Действительно, с этого момента стало очевидным, что формальное представление физических величин некоммутирующими операторами непосредственно отражает взаимно исключающие взаимоотношения между операциями, с помощью которых соответствующая физическая величина определяется и измеряется.

Чтобы возникшая ситуация стала совсем ясной, следовало на основе этой аргументации разобраться в разнообразных примерах. Несмотря на то, что в квантовой физике принцип суперпозиции уже получил широкое признание, существенную направляющую роль для пристального изучения проблем наблюдения неоднократно играл классический анализ Рэлея, касающийся взаимообратных соотношений между точностью построения изображения в микроскопе и разрешающей силой спектроскопических инструментов. В связи с этими вопросами отнюдь не последнюю роль сыграло отличное знание Дарвином методов математической физики.

Отдавая должное удачной терминологии Планка, который ввёл представление об универсальном «кванте действия», а также наводящему значению идеи «внутреннего спина», тем не менее следует признать, что такие представления просто относятся к взаимоотношениям между хорошо определёнными экспериментальными данными, которые не могут быть выражены на основе классической манеры описания. Например, числа, выражающие квант или спин в обычных физических единицах, вовсе не имеют отношения к непосредственным измерениям классически определённого действия или момента импульса, а возможность их логической интерпретации возникает лишь при непротиворечивом использовании математического формализма квантовой теории. В частности, столь много обсуждавшаяся невозможность измерения магнитного момента свободного электрона обычным магнетометром непосредственно очевидна из того факта, что в теории Дирака спин и магнитный момент не являются результатом какого-либо изменения основного гамильтоновского уравнения движения, а появляются как следствие характерных особенностей некоммутативного операторного исчисления.

Правильная интерпретация вопросов дополнительности и индетерминизма едва ли была бы достигнута без оживлённых дискуссий, в частности на Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 гг. На этих конгрессах Эйнштейн вызывал нас на дискуссию очень изощрённой критикой, которая имела особое значение, заставляя нас глубже анализировать роль измерительных приборов в процессе измерения. Критическим пунктом, совершенно исключавшим возможность возврата к наглядному причинному описанию, было признание того, что область однозначного применения общих законов сохранения импульса и энергии принципиально ограничена; её ограничение связано с тем обстоятельством, что любое экспериментальное устройство, позволяющее определить положение атомного объекта в пространстве и времени, подразумевает в принципе неконтролируемую передачу импульса и энергии неподвижным шкалам и синхронизованным часам, совершенно необходимым для определения системы отсчёта. Физическая интерпретация релятивистской формулировки квантовой теории в конечном счёте опирается на возможность осуществления всех релятивистских процедур с помощью макроскопических измерительных приборов.

Это обстоятельство особенно отчётливо выявилось в дискуссии об измеримости компонент электромагнитного поля, начатой Ландау и Пайерлсом. Этот вопрос был поднят в качестве серьёзного аргумента против состоятельности квантовой теории поля. И в самом деле, детальное исследование, проведённое мной в сотрудничестве с Розенфельдом, показало, что все предсказания теории в этом отношении могут быть осуществлены, когда будет должным образом учтено то, что определение значений электрического и магнитного полей и точное знание фотонного состава поля взаимно исключают друг друга. С аналогичным положением мы встречаемся в теории позитрона, согласно которой любое устройство, способное измерить распределение заряда в пространстве, неизбежно влечёт за собой неконтролируемое образование электронных пар.

Типично квантовые особенности электромагнитных полей не зависят от масштабов, поскольку две фундаментальные константы, скорость света 𝑐 и квант действия ℎ, не позволяют каким-либо образом построить величины с размерностями длины или времени. Релятивистская теория электрона включает в себя значение заряда электрона 𝑒 и его массы 𝑚, и существенные характеристики явления ограничены пространственной протяженностью порядка ℎ/𝑚𝑐. То обстоятельство, что эта величина всё ещё велика по сравнению с «радиусом электрона» 𝑒²/𝑚𝑐², ограничивающим однозначное использование представлений классической электромагнитной теории, наводит на мысль о том, что имеется ещё достаточно широкая область применимости квантовой электродинамики, хотя многие её следствия не могут быть проверены практически существующими экспериментальными устройствами, включающими в себя столь большие измерительные приборы, что при операциях с ними и конструировании их можно пренебречь статистическими элементами. Эти же самые трудности, конечно, также не дают возможности никакого прямого исследования близких взаимодействий между фундаментальными составляющими вещества, число которых сильно возросло в результате последних открытий; исследуя взаимосвязи этих составляющих, мы должны быть поэтому готовы к новому подходу, выходящему за пределы существующей квантовой теории.

Едва ли есть необходимость подчёркивать, что все эти проблемы не возникают при описании обычных физических и химических свойств вещества, основанном на атомной модели Резерфорда; при анализе этих свойств используются только хорошо определённые свойства частиц, входящих в эту модель. Однако и здесь дополнительное описание даёт адекватный подход к проблеме устойчивости атома, с которой нам пришлось сталкиваться с самого начала. Так, интерпретация спектральных закономерностей и химических связей относится к таким экспериментальным условиям, которые исключают экспериментальные условия, допускающие точный контроль за положением и смещением отдельных электронов в атомных схемах.

В связи с этим важнейшее значение имеет понимание того, что плодотворное использование структурных формул в химии основано единственно на том, что атомные ядра настолько тяжелее электронов, что по отношению к молекулярным размерам неопределённостью в положении ядра можно в широких пределах пренебречь. Оглянувшись на всю историю вопроса, мы убеждаемся в том, что именно открытие того факта, что вся масса атома сконцентрирована внутри небольшой (по сравнению с протяженностью атома) области, дало ключ к пониманию совершенно необъятного экспериментального материала, охватывающего как кристаллическую структуру твердых тел, так и комплексные молекулярные системы, несущие в себе генетические признаки живых организмов.

Как известно, методы квантовой теории оказались также решающими и для выяснения многих проблем строения и устойчивости самих атомных ядер. К некоторым, возникшим в предыдущие годы аспектам таких проблем я буду ещё иметь случай вернуться, когда я продолжу свой рассказ о Резерфорде; но выходило бы уже совсем за пределы этой лекции, посвящённой памяти Резерфорда, подробное изложение чрезвычайно быстрого проникновения в тайны ядерного строения, обусловленного работами современного поколения физиков, как теоретиков, так и экспериментаторов. Этот процесс очень напоминает (в особенности старшим среди присутствующих здесь) постепенное раскрытие электронного строения атома в течение первых десятилетий после фундаментального открытия Резерфорда.

X

Каждый физик, конечно, знает о серии блестящих исследований Резерфорда, которые проводились им до конца своих дней с целью расширения наших сведений о свойствах и строении атомных ядер. Поэтому я упомяну здесь лишь о нескольких впечатлениях тех лет; в это время я часто имел возможность знакомиться с работами Кавендишской лаборатории, а из разговоров с Резерфордом узнавать общее направление его мыслей и проблем, занимающих как его самого, так и его сотрудников.

Глубокая интуиция Резерфорда позволила ему очень рано отдать себе полный отчёт о новых необычных проблемах, связанных с существованием и устойчивостью ядер, образованных несколькими составляющими. И действительно, уже в манчестерские дни он указывал, что любой подход к этим проблемам связан с предположением о наличии между ядерными составляющими короткодействующих сил совершенно иного типа, нежели электрические силы, действующие между заряженными частицами. Поставив своей целью пролить некоторый свет на специфические ядерные силы, Резерфорд и Чэдвик уже в первые годы своей работы в Кэмбридже провели обширные исследования аномального рассеяния α-частиц при близких ядерных соударениях.

Хотя в этих исследованиях было получено много важных и новых данных, становилось всё более и более ясным, что для подлинного решения проблемы ядра недостаточно источников естественных α-частиц и что желательно иметь в своем распоряжении интенсивные пучки частиц высокой энергии, полученные искусственным ускорением ионов. Несмотря на уговоры Чэдвика приступить к конструированию подходящего ускорителя, Резерфорд в течение нескольких лет противился тому, чтобы в его лаборатории начали такое большое и дорогостоящее предприятие. Легко понять эту позицию Резерфорда; стоит лишь вспомнить тот удивительный прогресс, который был им достигнут в прежние времена с помощью очень скромного экспериментального оборудования. Вообще попытка соревноваться с естественными радиоактивными источниками в то время должна была представляться довольно безнадёжной. Однако по мере развития квантовой теории и в связи с её первыми успешными приложениями к ядерным проблемам перспективы существенно изменились.

Сам Резерфорд уже в 1920 г. в своей второй Беккерпанской лекции ясно указал на трудности объяснения испускания α-лучей из ядер на основе простых механических соображений, которые оказались очень полезными для объяснения рассеяния α-частиц ядрами; трудность состояла в том, что скорость испущенных частиц была недостаточной, чтобы позволить этим частицам при изменении направления движения на обратное снова вернуться в ядро, преодолев электрическое отталкивание. Однако вскоре выяснилась в качестве простого следствия волновой механики возможность прохождения частицы под потенциальными барьерами, и в 1928 г. Гамов, работавший в Гёттингене, а также Кондон и Гэрни в Принстоне на этой основе сумели дать не только общее объяснение α-распада, но даже подробно выяснить связь между временем жизни ядра и кинетической энергией испускания α-частиц в полном соответствии с эмпирическими закономерностями, обнаруженными в ранние манчестерские дни Гейгером и Нэттолом.

Когда летом 1928 г. Гамов присоединился к нам в Копенгагене, он был занят исследованием проникновения заряженных частиц в ядра за счёт обратного туннельного эффекта. Он начал эту работу в Гёттингене и рассказал о ней Гоутермансу и Аткинсону; последние пришли к предположению о том, что источники солнечной энергии могут быть сведены к ядерным превращениям, вызываемым ударами протонов, обладающих большими тепловыми скоростями; наличие таких протонов, согласно представлениям Эддингтона, следовало ожидать во внутренней части Солнца.

Во время короткого визита в Кембридж в октябре 1928 г. Гамов обсуждал экспериментальные перспективы, вытекающие из его теоретических работ с Кокрофтом, который, выполнив более подробные расчёты, убедился в возможности достижения заметных эффектов бомбардировкой лёгких ядер протонами с энергией значительно меньшей, чем энергия α-частиц естественных радиоактивных источников. Так как результаты казались обнадёживающими, Резерфорд принял предложение Кокрофта построить для таких экспериментов высоковольтный ускоритель. Работа по конструированию аппаратуры была начата Кокрофтом в конце 1928 г. и продолжалась в течение следующего года в сотрудничестве с Уолтоном. Первые эксперименты с ускоренными протонами они выполнили в марте 1930 г.; в этих опытах они пытались обнаружить γ-лучи, испущенные в результате взаимодействия протонов с ядрами мишени, однако безрезультатно. Затем аппаратура была перестроена в связи с переходом в другую лабораторию, и, как известно, в марте 1932 г. в результате соударений протонов с ядрами лития были получены α-частицы высоких скоростей.

Эти эксперименты положили начало новой стадии чрезвычайно важных исследований, результатом которых было быстрое нарастание от года к году как наших сведений о ядерных реакциях, так и совершенства ускорительной техники. Но уже первые опыты Кокрофта и Уолтона принесли в нескольких отношениях результаты большого значения. Они не только подтвердили во всех деталях предсказания квантовой теории относительно зависимости сечения реакции от энергии протонов, но и дали возможность увязать кинетическую энергию α-частиц с массами реагирующих частиц, которые к этому времени были известны с достаточной точностью благодаря блестяще развитой Астоном масс-спектроскопии. Такое сравнение позволило впервые дать экспериментальную проверку знаменитого соотношения Эйнштейна между энергией и массой, к которому он пришёл за много лет до этого на основании релятивистских аргументов. Едва ли нужно напоминать, насколько важным оказалось это соотношение при дальнейшем развитии ядерных исследований.

История открытия нейтрона Чэдвиком носит на себе очень сходные драматические черты. Широту взглядов Резерфорда характеризует то, что он давно предчувствовал присутствие в ядрах тяжёлой нейтральной составляющей с массой, близкой к массе протона. Как это постепенно выяснилось, эта идея могла дать объяснение открытию Астоном изотопов почти всех элементов с атомными массами, близкими к целым кратным атомного веса водорода. В связи с изучением многочисленных типов α-излучения, вызывающего ядерные расщепления, Резерфорд и Чэдвик провели тщательные поиски данных, касающихся существования частиц такого сорта. Однако вся эта история достигла наивысшей точки, когда Боте и Жолио-Кюри обнаружили проникающее излучение, возникающее при бомбардировке бериллия α-частицами. Сначала это излучение было принято за некоторое излучение γ-типа, но великолепное знакомство Чэдвика с многочисленными аспектами радиационных явлений позволило ему совершенно отчётливо понять, что экспериментальные данные несовместимы с этой точкой зрения.

Замечательными исследованиями, которые выявили большое количество новых черт явления, Чэдвик сумел доказать, что мы наблюдаем обмен импульсом и энергией с нейтральной частицей, массу которой он определил отличной от массы протона менее чем на одну тысячную. С учётом той лёгкости, с которой нейтроны (если их сравнивать с заряженными частицами) могут проходить через вещество без обмена энергией с электронами и проникать в атомные ядра, было ясно, какие широкие возможности создавало открытие Чэдвика для наблюдения новых типов ядерных превращений. Некоторые чрезвычайно интересные случаи таких новых явлений были немедленно продемонстрированы в Кавендишской лаборатории Физером, который получил в камере Вильсона снимки, на которых было видна расщепление ядра азота в процессе выбивания α-частиц нейтронной бомбардировкой. Как известно, подхваченные многими лабораториями исследования в этом направлении привели к быстрому нарастанию наших знаний о строении ядра и процессах ядерных превращений.

Весной 1932 г. на одной из наших ежегодных конференций в Копенгагенском институте, где, как всегда, мы были рады встретить многих из наших бывших сотрудников, одним из главных обсуждавшихся вопросов был, разумеется, вопрос о значении открытия нейтрона; кроме того, особо был поднят вопрос об очевидно загадочном обстоятельстве: на великолепных снимках Ли, полученных в камере Вильсона, не наблюдалось никакого взаимодействия между нейтронами и связанными в атомах электронами. В связи с этим обстоятельством указывалось, что из-за того, что сечение рассеяния в квантовой физике зависит от приведённой массы сталкивающихся частиц, сам факт не был бы даже несовместим с предположением о короткодействующем взаимодействии между нейтроном и электроном с силой, примерно равной силе, действующей между нейтроном и протоном. Несколькими днями позже я получил письмо от Резерфорда, отчасти касающееся именно этого вопроса. Я не могу не привести это письмо целиком.

«21 апреля 1932 г.

Дорогой Бор!

Мне было очень приятно услышать о всех вас от Фаулера, когда он вернулся в Кембридж, и узнать о замечательной встрече старых друзей. Я с интересом узнал о вашей теории нейтрона. Я познакомился с ней в очень удачном изложении научного обозревателя «Манчестер Гардиан» Кроузера, человека вполне квалифицированного в этих вопросах. Я очень рад, что вы благожелательно относитесь к нейтрону. Я считаю, что данные в его пользу, полученные к настоящему времени Чэдвиком и другими, в существенном исчерпывающе полны. Остаётся ещё спорный вопрос о том, в какой степени производимая ионизация (или ионизация, которая могла бы производиться) может объяснить поглощение, если пренебречь столкновениями с ядрами.