дело чести – первым найти ответ на самый животрепещущий вопрос физики. К этому моменту космические лучи были открыты, но мюон и позитрон – еще нет. Резерфорд сосредоточился непосредственно на атомном ядре, он чувствовал, что есть только один способ добиться прогресса: нужно разбить ядро на части, чтобы выяснить, что находится внутри. Не просто отколоть протоны, а полностью раскрыть внутренности атома.

Инструменты в распоряжении Резерфорда были те же, что и всегда: источник альфа-частиц, мишень и сцинтилляционный детектор. Частицы испускались из источника радия или полония, запечатанного в металлическую трубку с прорезью на конце, образуя своего рода пушку с «пулями» – альфа-частицами. Хотя такая конструкция обеспечивала контроль над направлением частиц, все же большая их часть врезалась в стенки трубки и терялись, так что работать приходилось лишь с малым количеством.

Трудолюбивые студенты и исследователи Кавендиша тем не менее неустанно продолжали поток экспериментов, надеясь, что ядро выдаст свои секреты. Они осторожно пропускали альфа-частицы через различные газы, помещали их в металлическую фольгу и пластины и бомбардировали ими практически все, что попадало под руку, в надежде увидеть реакцию. Несколько легких элементов дали тот же результат, что и азот, – выброс нескольких протонов. Но более тяжелые элементы не давали вовсе никаких результатов. Не было обнаружено ни одного нейтрона, не было открыто ничего удивительного или впечатляющего. Ядро так и оставалось загадкой.

Экспериментаторы Кавендиша застряли с несколькими жалкими альфа-частицами. Не было никакого способа контролировать параметры эксперимента, поскольку альфа-частицы всегда возникали в результате радиоактивного распада источника с одинаковой энергией, и ученые еще не придумали, как производить что-то, кроме альфа-частиц, которые возникали естественным путем. Проблему усугубляло еще и то, что источники альфа-частиц, такие как радий, были слабыми и становились только слабее по мере распада. Некоторые заготовки распадались всего за полчаса. Они уже не подходили в качестве инструментов для исследования ядра атома.

Единственное, что ученые могли контролировать, – это ошибки в своих экспериментах. Чтобы убедиться, что они по максимуму использовали ненадежные частицы, группа придумала сложный метод проведения достоверных наблюдений. Для такого эксперимента требовалось три исследователя: двое садились в темной комнате, чтобы дать глазам привыкнуть, третий человек подготавливал аппаратуру, затем закрывал ставни и шторы, и, когда все было готово, эксперимент начинался. Эти двое исследователей по очереди смотрели в микроскоп, направленный на мерцающий экран, каждый наблюдал примерно по минуте за раз, отмечая любые вспышки на экране. Примерно через час такой работы их глаза уставали, и их сменяла новая команда. Это была трудная, но необходимая работа, эволюция той же техники, которую использовали Марсден и Гейгер много лет назад.

По прибытии все новые студенты в Кавендише обучались подсчету частиц под руководством дотошного старого коллеги Резерфорда – Джеймса Чедвика. Помимо проведения собственных детальных исследований, к которым мы вернемся позже, Чедвик обучал студентов в «детской лаборатории». Когда они были готовы, их отсылали к Резерфорду, который рекомендовал им направление для исследовательского проекта.

Студенты разрабатывали свои эксперименты с нуля. Заполучить материалы для экспериментов из запасов лаборатории было непросто, а это означало, что они должны были быть находчивыми и решительными. Управляющий мастерской по имени Линкольн тщательно охранял ресурсы лаборатории. Он ни за что бы не дал рулон проволоки – скорее отмерил бы несколько кусков, а гайки и болты выдавал поштучно. Легенда гласит, что одному студенту, которому был нужен кусок стальной трубы, вручили пилу и сказали добывать трубу на велосипедной стоянке во дворе. На самом деле эта скупость была продиктована сверху, самим Резерфордом, который предпочел бы произвести на всех впечатление дешевым, но гениальным экспериментом, чем постоянно оправдывать расходы или выпрашивать деньги.

Несмотря на всю изобретательность, тщательные подходы и настойчивость, они по-прежнему ничего не находили. Одно из решений – достать больше радия. Но драгоценный материал был в дефиците, и бережливый Резерфорд отверг эту идею. Команда знала, что у их конкурентов было преимущество хотя бы потому, что у них было гораздо больше радия для работы. Женщины Соединенных Штатов подарили Марии Кюри целый грамм радия в память о ее поездке. С этим граммом ее дочь-физик Ирен и Фредерик Жолио-Кюри усердно работали в Париже. Многочисленные другие лаборатории в Европе тоже пытались продвинуться вперед, но кембриджская команда продолжала поддерживать свои передовые позиции исключительно благодаря тяжелой работе. Так было до 1924 года, пока их статус ведущей лаборатории в мире не оказался под вопросом.

Исследовательская группа в Вене распространила статью, которая уверяла, что расщепить атомы легко. Они проводили точно такие же эксперименты, что и команда в Кавендише, но получили поразительно иные результаты. Моральный дух в Кембридже резко упал. Под руководством Чедвика все считающие частицы студенты были переобучены и повторно протестированы, а затем их количество удвоили, чтобы попытаться воспроизвести результаты венской команды. Но они просто не могли этого сделать. Между двумя группами возникли уважительные, но все же серьезные разногласия, и в конце концов Чедвик отправился в Вену, чтобы докопаться до сути.

В Вене исследователи нанимали женщин для выполнения подсчетов, но, в отличие от исследователей из Кембриджа, им прямо сообщали о том, что ищут, еще до начала эксперимента. И – подумать только! – занимавшиеся подсчетом женщины это находили. Проведя эти же эксперименты без такого вмешательства, венская группа не смогла повторить свои более ранние результаты, и их данные совпали с результатами исследователей из Кембриджа.

Теперь, когда этот эпизод остался позади, Резерфорду и Чедвику пришлось признать истину, которая постепенно становилась очевидной: их зависимость от слабых альфа-источников сдерживала научный прогресс. Они знали, что впереди еще много открытий. Чтобы их добиться, нужно было радикально изменить эксперименты. Нужен был способ производить протоны, альфа-частицы и другие частицы с различной энергией по желанию. Но такого метода еще не существовало. Им самим надо придумать, как это сделать.

Эрнест Уолтон закончил свое обучение, и теперь пришло время заняться собственным исследовательским проектом. Уолтон – сын священника, двадцатичетырехлетний ирландский физик, который недавно приехал в Кембридж для защиты докторской диссертации, чему способствовала та же стипендиальная программа[122], которая когда-то помогла Резерфорду переехать из Новой Зеландии в Великобританию. Уолтон преуспевал как в математике, так и в физике и получил высшие баллы по обоим предметам в Дублине. Поскольку ему также нравилось создавать что-то новое, экспериментальная физика казалась идеальным вариантом. Набравшись храбрости, он поделился своей идеей с Резерфордом: он хотел попытаться построить машину для ускорения заряженных частиц.

Уолтон и не подозревал, что двумя днями ранее Резерфорд был в Лондоне, выступая с воодушевляющей речью перед Королевским обществом в