К 150-летию Эрнеста Резерфорда

150 лет назад, зимним днем 30 августа 1871 г., в маленькой деревне Брайтуотер (Brightwater, которая тогда называлась Спринг-Гроув (Spring Grove)), в 20 км юго-западнее новозеланского города Нельсон, в семье Джеймса Резерфорда родился «отец» ядерной физики. В те времена, когда ещё далеко не все ученые верили в существование атомов, Резерфорд открыл их (атомов) структуру и чуть позже осуществил многовековую мечту алхимиков — превращения атомов — открыл ядерные реакции. «Современная алхимия» — так называлась лекция, прочитанная им в 1936 в Ньюхемском колледже Кембриджа.

Дед ученого приехал из Шотландии в 1842 г. по правительственной программе заселения колоний. Эрнест был 4-м из двенадцати детей фермера и учительницы.

В 1894 он окончил Кентерберийский колледж Новозеландского университета в Крайстчёрче (Christchurch), где проявил склонность к изобретательству (в 1893 построил один из первых в мире радиоприемников — магнитный детектор электромагнитных волн).В годы первой мировой Резерфорд занимался изобретением гидролокатора. Трудно сказать, как бы сложилась жизнь Эрнста в дальней колонии, далёкой не только от метрополии, но и от большой науки. Помог случай. В 1851 году в Британии с доходов Всемирной выставки была учреждена специальная стипендия для окончивших университеты «в заморских владениях» (150 ф. ст./год). Она присуждалась раз в два года и давала возможность продолжить научную работу в метрополии.

Резерфорд-студент. 1892

В 1895 году ее должен был получить химик Джеймс Скотт Маклорен (1864–1939), ставший впоследствии главным химиком-аналитиком Новой Зеландии. Это был достойный соперник, старше Эрнеста на семь лет, тоже выходец из большой семьи шотландских иммигрантов (у его родителей было 11 детей). Но Маклорен, обремененный семьей и имевший хорошую работу, не захотел ехать, и стипендия досталась Резерфорду. Уехав в Англию в сентябре 1895 г., молодой учёный стал работать в Кавендишской лаборатории, директором которой был в то время будущий 2-й английский нобелевский лауреат по физике Дж.Дж. Томсон. В 1902 переехал в другой британский доминион, в Канаду, став заведующим кафедрой физики Монреальского университета (университет МакГилла) с окладом 500 ф. ст./год. По утверждениям современников, Резерфорд стремился не изобретать новые теории, а пытался объяснять физические явления уже существующими теориями. Он был гениальным экспериментатором, а вот к математике и вычислениям прибегал нечасто, только по мере необходимости. Старался использовать в своих исследованиях простые и дешевые приборы, затраты на оборудование не превышали 400 ф.ст./год (на фото ниже видно, что стены в лаборатории даже не отштукатурены).

В 1907 Резерфорд вернулся в Англию, сначала в университет Виктории (Манчестер), где зарплата была втрое выше, чем в Канаде (1600 ф. ст./год), затем в Кембридж, где с 1919 он стал директором Кавендишской лаборатории, сменив на этом посту своего учителя Дж.Дж. Томсона. Резерфорд стал в 1908 вторым по счёту английским нобелевским лауреатом по химии. В решении Нобелевского комитета сказано, что премия (140 000 шведских крон или 6800 ф. ст) присуждена «за проведенные им исследования по расщеплению

Эрнест Резерфорд в Университете Макгилла в 1905 году

элементов и химии радиоактивных веществ». Cам Резерфорд об этом решении на банкете в Стокгольме 10 декабря 1908 года высказался так: «В свое время я наблюдал много превращений с разными временами, но самое быстрое, с которым я когда-либо встречался, — это мое собственное превращение из физика в химика».

Однако чтобы не огорчать Нобелевский комитет, назвал свою лекцию так, чтобы она соответствовала номинации: «О химической природе альфа-частиц, испускаемых радиоактивными веществами». Известно высказывание Резерфорда что «все науки, кроме физики, сродни коллекционированию марок» (All science is either physics or stamp collecting.)

С 1925 по 1930 Резерфорд — президент Лондонского королевского общества, он также был иностранным членом многих академий наук (с 1925 почетный член АН СССР).

Его открытия составляют основу современного школьного курса ядерной физики: открытие ?- и ?-излучений (1898), открытие эманаций тория — радона (1899), разработана теория радиоактивного распада (1902) и придуман термин период полураспада, дана идентификация ?-излучений как дважды ионизованных ядер гелия, получены планетарная модель атома и формула рассеяния частиц на ядре (1911), открытие протона и расщепление ядра азота (1919), предсказание нейтрона и дейтрона (1920). А сколько открытий сделано его учениками и соратниками! Кроме того, в 1903 г. гениальный физик предсказал существование трансурановых элементов: «Если существуют элементы тяжелее урана, то вполне вероятно, что они окажутся радиоактивными. Исключительная чувствительность методов химического анализа, основанных на радиоактивности, даёт возможность обнаружить эти элементы, даже если они будут присутствовать в ничтожно малых количествах. Поэтому можно ожидать, что в будущем число радиоактивных элементов увеличится и что в незначительных количествах существует значительно больше, нежели три, известных сейчас радиоактивных элемента». С Олифантом экспериментально доказал справедливость закона взаимосвязи массы и энергии в ядерных реакциях (1933), в следующем году осуществил реакцию синтеза дейтронов с образованием трития.

Резерфорд знаменит своей школой. Среди его учеников 13 нобелевских лауреатов по физике и химии (в скобках — год получения премии): Ф. Содди (1921), Н. Бор (1922), Ф. Астон (1922), Р. Милликен (1923), Ч. Вильсон (1927), Д. Чедвик (1935), Д. Хевеши (1943), О. Ган (1944), Э. Эпплтон (1947), П. Блэккет (1948), Д. Кокрофт (1951), Э. Уолтон (1951), П.Л. Капица (1978). Всего же к настоящему времени, за почти полтора века своего существования, Кавендишская лаборатория подготовила 29 нобелевских лауреатов.

В учебниках физики и радиохимии стоят фамилии его учеников Марка Олифанта, Генри Мозли, Дж. Неттола, Ганса Гейгера, Эрнста Мардене, Казимира Фаянса, каждый из которых внес вклад в развитие науки о ядре.

У Резерфорда стажировались «отцы» американской и советской атомных бомб — Р. Опенгеймер (в 1925–1926) и Ю.Б. Харитон (в 1926–1928), а также советские физики А.И. Лейпунский (в 1934–1935), научный руководитель программы создания ядерных реакторов на быстрых нейтронах и реакторов с жидкометаллическим теплоносителем, К.Д. Синельников (1927), создатель первого в СССР протонного ускорителя. Посещали Кавендиш А.Ф. Иоффе, Я.И. Френкель, Н.Н. Семенов. Одним из любимейших учеников Резерфорда был Петр Капица. В 1923 году он защитил диссертацию «Прохождение альфа-частиц через материальную среду и методы получения сильных магнитных полей» и был удостоен степени доктора философии Кембриджского университета. И уже в 1924 г. Капица — помощник директора Кавендишской лаборатории.

12 февраля 1914 в Букингемском дворце королём Георгом V Эрнест Резерфорд был посвящен в рыцари.

Под конец жизни, в 1931, он стал бароном Rutherford of Nelson и получил родовой герб, который, однако, не передается по наследству. Когда П.Л. Капицу при его посещении Советского Союза в 1934 г. не выпустили обратно, Резерфорд без раздумий переслал его лабораторию в Москву (она была выкуплена советским правительством за 30000 ф. ст. и стала основой капицынского Института физических проблем). Академик П.Л. Капица так

Резерфорд в лаборатории им. Людвига Монда у Капицы. 1933

вспоминал о своем учителе: «Наружностью он был довольно плотный, роста выше среднего, глаза у него были голубые, всегда очень веселые. Лицо очень выразительное. Он был подвижен, голос у него был громкий, он плохо умел его модулировать, вполголоса он говорить не мог. Когда профессор входил в лабораторию, все знали об этом, и по интонации можно было судить, в духе он или нет. Во всей его манере обращаться с людьми сразу, с первого слова, бросались в глаза его искренность и непосредственность. Своей приветливостью он быстро располагал к себе людей. Проводить время в его обществе было исключительно приятно. Когда ему что-нибудь рассказывали, он немедленно реагировал, что бы это ни было».

Известно пророческое высказывание Резерфорда: «Если бы было возможно найти подходящий детонатор, можно было бы представить, что волна от атомного распада, возникнув внутри материи, превратит наш старый мир в пыль» или как бы шутливое, что «какой-нибудь дурак, работая в лаборатории, может ненароком взорвать Вселенную», но «мы можем рассчитывать на то, что Природа сохранит свою тайну».

Список его научных трудов — свыше 200.

Он обладал непревзойденной интуицией. Трудно найти ученого, который за свою жизнь допустил бы так мало ошибок. Одну из них он сделал в 1933 году во время выступления в Британской ассоциации содействия науке, когда сказал: «Эти превращения атомов представляют исключительный интерес для ученых, но мы не сможем управлять атомной энергией в такой степени, чтобы это имело какую-нибудь коммерческую ценность, и я считаю, что вряд ли мы когда-нибудь будем способны сделать это... Об атомных превращениях наговорили множество всякой чепухи. Наш интерес к этой проблеме чисто научный». Это было сказано за пять лет до открытия цепной реакции деления урана и за девять лет до того, как начал работать первый атомный реактор. Но скоропостижная смерть от последствий операции после травмы во время работы в саду вырвала этого человека богатырского телосложения из жизни и науки за 14 месяцев до открытия Ганом и Штрассманом деления урана. А ведь вполне можно было ожидать, что он доживет до практического применения своих научных исследований (его отец прожил 89 лет, мать — 92). Похоронен барон Резерфорд в Вестминстерском аббатстве рядом с Ньютоном, Кельвиным, Дарвиным и Фарадеем.

	В честь Эрнеста Резерфорда в 1997 г. назван химический элемент № 104, впервые синтезированный в Дубне в 1964 году (до этого носил название «Курчатовий»). Ранее резерфордием был 106-й элемент (ныне — сиборгий), а до этого — 103-й (лоуренсий). В честь Эрнеста Резерфорда также названы: лаборатория Резерфорда–Эплтона, одна из национальных лабораторий Великобритании, открытая в 1957 году;
С 1992 г. банкноту в сто новозеландских долларов украшает изображение самого, вероятно, известного уроженца Новой Зеландии

астероид (№ 1249) Резерфордия; кратеры на обратной стороне Луны и на Марсе; Медаль и премия Резерфорда Института физики (Великобритания); Мемориальная медаль Резерфорда Королевского общества Канады; Медаль Резерфорда Королевского общества Новой Зеландии.

Его именем названы улицы в Берлине, Нельсоне, Брайуотере, Абингтоне (Великобритания), Карлсбаде (США), Вогане (Канада), а также школы, парки, благотворительные фонды и даже ракетный двигатель фирмы Rocket Lab.

В настоящее время в библиотеке физфака МГУ работает выставка к юбилею Резерфорда, где можно ознакомиться с его прижизненными изданиями на русском и английском языках.

В. Лукашик, сотрудник библиотеки физического факультета МГУ