Ирина Разумовская
Игорь Курчатов. Секрет Бороды
В свободное от уроков время скучать тоже не приходилось: Гарик запоем читал, занимался французской борьбой, футболом и даже играл в школьном оркестре на балалайке и мандолине.
Кстати, любовь Игоря к музыке со временем лишь усилится: слушать произведения великих композиторов-классиков для него станет одним из самых больших удовольствий в жизни.
Многие учителя считали способности Курчатова выдающимися и еще в школе пророчили ему большое будущее и в математике, и в физике, и в литературе. А учитель словесности – так называли в то время преподавателей литературы – всегда разрешал ему брать редкие книги из своей библиотеки, особенно приключенческие: Жюля Верна и Майн Рида, а также по технике, которые Игорь очень любил и читал их брату. Двенадцатилетний Игорь смог купить себе одну книгу, о которой тогда мечтал. Она называлась «Успехи современной техники», а написал ее итальянский профессор Корбино.
Интересная деталь, правда? Ведь по ней мы как раз и можем судить о том, что на самом деле интересовало Игоря в школьные годы больше всего. Из названия книги легко понять: это была вовсе не литература, а техника.
Если бы Игорь Курчатов жил сегодня, то наверняка накупил бы себе самых лучших книг, альбомов и энциклопедий по технике. Только представьте, какой огромной была бы его библиотека! Но во времена его детства часто денег не хватало на самое необходимое: еду, одежду, теплую обувь. Какие уж тут книжки!
Гарик прекрасно видел, как тяжело живется семье, и старался хоть чем-то помочь: пробовал зарабатывать репетиторством, но в маленьком городе учеников найти не удавалось. Он пошел даже в мундштучную мастерскую, где неожиданно быстро и ловко научился работать лобзиком, выпиливал деревянное кружево рамок, вытачивал из обрезков садовых деревьев изящные мундштуки. Брат Боря потом не раз вспоминал с гордостью, что в руках Гарика любая палка и сучок, словно по волшебству, превращались в фигурку.
Работать руками школьнику Курчатову так понравилось, что он решил освоить еще и слесарное дело. Поначалу, конечно, приходилось несладко: отбитые пальцы и мозоли долго не заживали. Но Гарик был оптимистом и предпочитал не замечать этих мелочей. Главное – он может заработать и помочь семье, а болячки заживут.
Кстати, работать руками Игорь не перестанет, даже когда станет известным ученым. Он никогда не будет делить труд на физический и умственный – плохой и хороший. И если приходилось срочно сколотить подсобку для опытов, напилить досок или покрасить стены – Курчатов всегда брался за дело первым и наилучшим образом исполнял его. Иначе он не умел.
Конечно, Гаря окончил школу с золотой медалью – по-другому просто и быть не могло! Правда, эту медаль он так никогда и не получил. По причине все той же катастрофической бедности – в Симферополе ее просто не нашлось…
Атомы и их строение
Посмотри на песок на берегу моря: песчинки кажутся очень похожими. Но вот тот же песок под микроскопом (рис. 1).
Рис. 1. Морской песок под микроскопом, 300-кратное увеличение
Какое разнообразие: различные минералы, остатки микроскопических ракушек и даже окатанные морем осколки стекла. А если представить себе разнообразие всего мира? Множество животных и растений, вода и воздух, горные породы и снежинки, далекие звезды и наша звезда – Солнце. Все это состоит из крошечных частиц – атомов, которые притягиваются друг к другу.
Самое удивительное, что на Земле существует меньше ста видов атомов. В разных сочетаниях они создают весь наш мир. Выяснилось, что мельчайшей частицей любого вещества является молекула – объединение двух, нескольких, иногда тысяч атомов. Именно молекула определяет свойства вещества. Например, два атома хлора, соединившись в молекулу, создают ядовитый тяжелый газ желтовато-зеленого цвета. Атомы натрия образуют кусок серебристого металла. Но если один атом хлора соединится с одним атомом натрия – получится та соль, которая лежит в вашей солонке на кухне (рис. 2).
Рис. 2.
Представление о неделимых частицах вещества – атомах – высказывал еще великий древнегреческий философ Демокрит примерно за 500 лет до нашей эры. Атом, на древнегреческом ἄτομος, и означает «неделимый».
Мир все время обновляется, и атомы меняют своего «хозяина». Из далекого космоса прилетел железный метеорит и упал на Землю. Часть его атомов железа попала в воду ручья. Ты напился этой воды, и вот уже атомы железа вошли в состав твоей крови. Можно сказать, ты теперь кровный брат метеорита.
На основе атомной теории вещества химики и физики успешно объяснили многие явления, разработали основы современных технологий, создали новые материалы.
И вдруг в конце XIX века выяснилось, что атомы некоторых элементов (урана, радия и др.) самопроизвольно разрушаются. При этом образуются атомы другого элемента (например, свинца), и выделяется энергия в виде излучения. Это явление распада атомов назвали естественной радиоактивностью. Стало ясно, что атом не является неделимой частицей, что он имеет какую-то сложную структуру.
В 1897 г. английский ученый Джозеф Джон Томсон (1856–1940) открыл отрицательно заряженную частицу, входящую в состав атома, и назвал ее электроном. Открытие электрона позволило сформулировать первую модель атома, т. е. попытаться представить себе его структуру.
ВОПРОС № 1
Атом в целом не имеет электрического заряда, нейтрален. Значит, кроме электронов, в его состав входит какой-то положительный заряд. Прежде чем читать дальше, попробуй придумать модель атома, включающую электроны и положительный заряд (равный по величине заряду всех электронов).
Томсон, получивший за свои исследования Нобелевскую премию и звание рыцаря, предложил простейшую модель строения атома, которую назвали «пудинг с изюмом». В модели Томсона атом представляет собой сферу, в которой электроны более или менее равномерно располагаются среди положительного заряда, как изюминки в кексе (рис. 3).
Рис. 3. Модель атома Томсона
К этому времени ученые сумели выделить три типа излучения при радиоактивном распаде атома. Положительно заряженные α-лучи состоят из частиц, летящих со скоростью примерно 10 000 000 метров в секунду. Чтобы не писать так много нулей, договорились их число записывать наверху цифры «десять»: 10 000 000 = 10 7. Мы будем так поступать и дальше. Второй тип излучения, β-лучи, – это поток открытых Томсоном отрицательно заряженных электронов. Наконец, γ-излучение похоже на рентгеновские лучи.
Рис. 4. Планетарная модель атома
В 1906 г. ученик Томсона Эрнест Резерфорд (1871–1937) «обстрелял» α-частицами тонкую золотую фольгу, чтобы выяснить, как на это среагируют атомы металла. После столкновения с фольгой α-частицы разлетались под разными углами, и их фиксировали по вспышкам на специальном люминесцирующем экране. Результат эксперимента оказался удивительным. Большинство частиц пролетало сквозь фольгу не отклоняясь, как сквозь пустоту. Но присутствовало очень небольшое число частиц, которые сильно отклонялись, даже отлетали назад (рис. 5). «Это было почти столь же невероятно, как если бы вы стреляли 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд возвратился бы к вам и нанес удар», – написал Резерфорд.
Рис. 5. Схема опыта Резерфорда
На основании эксперимента Резерфорд сделал вывод, что положительный заряд атома сосредоточен в крошечной, по сравнению с общим объемом, области – ядре. Размер ядра в 10 тысяч раз меньше размера всего атома. Вместе с тем в ядре сосредоточена почти вся масса атома, примерно 99,9 процента. Поэтому если в опыте Резерфорда α-частица изредка все же «натыкалась» на массивное ядро, тоже заряженное положительно, она отлетала от него как от стенки.
ВОПРОС № 2
Если нарисовать ядро размером 1 мм, какого размера на картинке будет атом? Вначале предположи ответ, а затем посчитай. Теперь ты лучше оценишь опыт Резерфорда.
В итоге Резерфорд сформулировал планетарную модель атома (рис. 4). В центре атома находится массивное ядро, его положительный заряд по величине равен суммарному заряду всех электронов. Электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца (рис. 6). Разные атомы отличаются числом электронов (и зарядом ядра), и это определяет их химические свойства и возможности объединяться с другими атомами.
За множество важнейших экспериментальных результатов нобелевского лауреата Эрнеста Резерфорда называют «отцом ядерной физики».
Как пэр Англии, он получил герб с изображением птицы киви (символ его родной Новой Зеландии): края герба-щита выгнуты, как кривые спада интенсивности радиоактивности со временем – закон, открытый Резерфордом.
Рис. 6. Солнечная система и планетарная модель атома для сравнения
