Мы остановились на работах Жана Беккереля не только потому, что они интересны как своеобразный этап в развитии магнитооптики. Труды Жана Беккереля связаны с магнитооптическими работами отца и до некоторой степени являются продолжением и развитием их. Биография этого ученого лишний раз иллюстрирует преемственность в научных традициях семьи Беккерелей.
И действительно, цикл работы по фосфоресценции Анри Беккерель начал с развития идей своего отца в этой области. Он применил открытие, сделанное Эдмонom Беккерелем в 1873 г., о способности инфра-красных лучей гасить определенные виды фосфоресценции, к изучению инфракрасных полос солнечного спектра, атмосферы, а также таких веществ, как вода, редкие земли и пары многих металлов.
Таким образом, метод спектрального анализа был распространен на более широкий диапазон длин волн по равнению с видимым светом и ультрафиолетом, примешившимся ранее (1883 – 1884 годы). С особым вниманием Анри Беккерель исследовал фосфоресценцию урановых солей. Он изучил их спектр и закономерности расположения полос в этом спектре. Оказалось, что нефосфоресцирующие соли урана имеют полосы поглощения, подчиняющиеся тому же закону. Из этого Анри Беккерель сделал вывод об исключительном молекулярном строении урановых соединений. Он изучил спектры поглощения многих минералов, особенно ниодима, и их зависимость от поляризации падающего света. Из всего этого Анри Беккерель заключил, что спектр поглощения молекулы не зависит от ее окружения и может служить для идентификации вещества. Выводы Беккереля относительно спектров поглощения были подтверждены впоследствии открытием празеодима и неодима: и 1885 году австрийский химик Ауэр фон Вельсбах выделил эти два элемента из дидима на основании различия их спектров поглощения.
Анри Беккерель считал, что его метод изучения спектров поглощения дает возможность знакомиться с внутренней структурой кристаллов. В одной из своих лекций Беккерель образно сравнил в этом случае ученого с прохожим, который стоит перед стеклянным домом и наблюдает за расстановкой мебели и передвижением людей в нем.
Через несколько лет, в 1891 году, Анри Беккерель впервые описал спектры фосфоресценции, испускаемой нагретыми минералами. Измерив ее длительность и яркость, можно было определить отдельные компоненты.
Все последующие годы Беккерель работал над проблемами фосфоресценции. Исследования в области фосфоресценции были лейтмотивом всей научной деятельности Анри Беккереля.
Двадцатилетним юношей Анри Беккерель начал помогать отцу в его работах по изучению урановых соединений. Он прошел у своего отца хорошую физическую школу, так как Эдмонд Беккерель – первоклассный ученый – был первым, кто приложил методы современной физики к фосфоресценции. В еще большей степени эта заслуга должна быть приписана его сыну Анри Беккерелю. И если Анри Беккерель считал, что между флуоресценцией и фосфоресценцией (кратковременным и длительным послесвечением) нет принципиальной разницы, а это было в порядке вещей при том состоянии знании и экспериментальной техники, то ему принадлежат многие другие наблюдения и обобщения в этой области физики. Среди них достаточно назвать открытие Беккерелем периода разгорания в процессах люминесценциикоторые теперь классифицируются как длительная флуоресценция, и установление зависимости между действием магнитного поля на линии кристалла и эффектами Зсемана и Штарка.
Так к Беккерелю пришла настоящая научная зрелость. Казалось, еще совсем недавно он начал с увлечением помогать своему отцу в опытах с урановыми солями. Но между тем молодым одаренным исследователем и этим известным ученым пролегли годы интересных экспериментов, теоретических выводов, обобщении в области фосфоресценции, которые так естественно привели Беккереля впоследствии к его самому значительному и фундаментальному открытию.
Две основные темы были характерны для научного творчества династии Беккерелей – магнитооптика и фосфоресценция. Первой теме положили начало работы Эдмонда Беккереля и были удачно развиты его внуком Жаном. Вторую начал Антуан Сезар Беккерель и блестяще закончил его внук Анри Беккерель.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ЗВЕЗДНЫЙ ЧАС БЕККЕРЕЛЯ
Вряд ли мы найдем в календаре, что 1 марта 1896 года было совершено одно из крупнейших научных открытий, положившее собой начало новой эры в науке. В этот день была открыта радиоактивность. Да, мир стал другим с тех пор, как французский ученый Анри Беккерель открыл это удивительное свойство урана.
Атом – вечный и неделимый – оказался «смертным», ведь радиоактивность – это превращение элементов. История начала писать новую биографию атома. И открытия, одно удивительнее другого, опровергали старые представления об устройстве окружающего мира. Атом показал, какой исполинской силой он обладает, разрушающей или созидающей, в зависимости от целей, которым он служит. Спустя полвека после открытия радиоактивности полыхнуло страшное зарево атомного взрыва в Лос-Аламосе; спустя еще десятилетие в СССР была введена в эксплуатацию.первая в мире атомная электростанция; немного позднее со стапелей ленинградской верфи сошел мирный атомный ледокол «Ленин».
Мы не говорили бы сейчас «век атома», «эпоха атома», если бы не 1 марта 1896 года. Вот почему эта дата занимает одно из самых почетных мест на циферблате звездных часов человечества, подобно другой, не менее значительной: 1 марта 1869 года Д. И. Менделеев открыл периодический закон. Символично, что оба этих величайших открытия были сделаны в первый день весны, – и действительно, они открыли в науке эпоху бурного цветения и развития.
Итак, 1 марта 1896 года французский ученый Анд Беккерель обнаружил любопытный факт: соль, которую химики называют двойным сульфатом уранила калия испускала лучи непонятного происхождения. О том, что предшествовало этому событию и что последовало а ним, мы и хотим рассказать в настоящей главе.
С самого начала хотелось бы подчеркнуть одну мысль: открытие радиоактивности ни в коей мере не обусловлено игрой случайностей.
Начать хотя бы с того, что у Анри Беккереля был своего рода предшественник. Его звали Ньепс де Сен-Виктор. Это был всего-навсего скромный лейтенант парижской муниципальной гвардии и, по-видимому, неплохой естествоиспытатель. Из уст этого человека, за 30 лет до открытия Беккереля, академики Парижской академии наук услышали нечто весьма любопытное. Сен-Виктор не раз выступал перед почтенным форумом «бессмертных» с короткими сообщениями под названием «О новых действиях света». Он давно интересовался проблемой фотографии. Его выступления не вызывали бурных дискуссий; напротив, они проходили незамеченными. На первый взгляд Ньепс де Сен-Виктор работал над мало увлекательной проблемой. Как известно, соли серебре быстро восстанавливаются на свету. Ньепс подвергал различные вещества действию света и пытался выяснить сохраняют ли они в темноте активность, способную восстанавливать серебро. Во многих случаях ответ получался положительным. Он не столкнулся ни с чем выдающимся, все было в порядке вещей. Но однажды…
Ньепс поместил листок картона, пропитанный раствором уранилнитрата (отметим, что именно при работа с этой солью Беккерель открыл явление радиоактивности), в герметически закрытый футляр, обшитый жестью! Спустя много месяцев Ньепс с удивлением отметил: в присутствии этой урановой соли серебро восстанавливайся так же быстро, как если бы уранилнитрат только что находился на свету!
Пьепс де Сен-Виктор оказался не единственным. Его пииты повторил итальянский химик из Турина, некто Криодон, и получил такие же результаты. Те же загадочные лучи, которые тридцать лет спустя засветили первую фотопластинку в экспериментах Беккереля, восстанавливали серебряную соль в работах Ньепса.
Ньепс де Сен-Виктор не разгадал загадки уранилнитрата. Он лишь предположил, что испускаемые этой солью лучи имеют химическую природу.
Мо нельзя винить ни самого Сен-Виктора, ни его служителей за то, что истинный смысл открытия не был ими понят. И дело не в том, что он, быть может, не обладал качествами, присущими многим крупным ученым, у которых наблюдательность всегда сочетается со способностью развивать свои наблюдения, проверить опытом, сделать необходимые выводы. Дело в том, что ни одно настоящее открытие не рождается, так сказать, на пустом месте. С одной стороны, его вызывают к жизни уже накопленные ранее идеи и факты в данной области исследования, с другой – должны существовать предпосылки для дальнейшего его развития и обоснования. В этом смысле Беккерель находился в более выигрыш-пом положении, нежели его соотечественник Ньепс. II тот и другой работали с фосфоресцирующими веществами (о фосфоресценции как любопытном физическом явлении мы расскажем далее), но к 1896 году сведения о природе фосфоресценции были полнее, и это, разумеется, позволяло ставить более целенаправленные эксперименты. Если задаться вопросом, каким же именно ученым наука в первую очередь обязана основополагающими исследованиями по фосфоресценции, то на одно из первых мест следует поставить династию Беккерелей, в особенности Эдмонда (отца Анри) и Антуана Сезара Беккереля (деда открывателя радиоактивности). В наследство от отца Анри Беккерелю досталась богатейшая коллекция фосфоресцирующих веществ; не удивительно поэтому, что открыть новые лучи выпало именно на его долю, так как развитие исследований по фосфоресценции – вот первый путь, который привел к обнаружению явления радиоактивности.
У Анри Беккереля было и другое, пожалуй, более важное преимущество перед Сен-Виктором. Конец девяностых годов – это период «лучевой лихорадки», когда очень многие ученые пытались «осчастливить» человечество открытием нового вида лучей. И все это началось i открытия в конце 1895 года профессором физики Вюрцбургского университета Вильгельмом Конрадом Рентге-1 ном рентгеновских или Х-лучей, как он их скромно на! звал. Это открытие оказалось величайшей сенсацией! Оно явилось стимулом для классических работ Беккереля – таков второй путь, приведший