Атомы и электроны

Эти опыты Резерфорда и Гейгера показали, что полный заряд альфа‑частиц, испускаемых в секунду одним граммом чистого радия, составляет 33,2 абс. ед. Так как число этих альфа‑частиц равно 37 миллиардам, то заряд альфа‑частиц получится, если разделить 33,2 на 37 миллиардов. Отсюда следует, что заряд каждой альфа‑частицы равен 9*10‑10 абс. ед. Это число действительно приблизительно в два раза больше, чем элементарный электрический заряд. (Конечно, то, что оно не точно, а лишь приблизительно в два раза больше, чем элементарный электрический заряд, объясняется только тем, что в таком трудном измерении всегда неизбежны некоторые ошибки, а совсем не тем, что заряд альфа‑частицы действительно чем‑то отличается от удвоенного заряда водородного иона.) Таким образом, можно было считать непосредственно доказанным, что каждая альфа‑частица несет на себе двойной элементарный заряд, и, следовательно, так как величина e/m в ее случае была уже хорошо известна, что масса альфа‑частицы в четыре раза больше массы атома водорода. Это и утверждали Резерфорд и Содди еще в 1903 году, когда они впервые высказали свою гипотезу о превращении элементов. Гипотеза Резерфорда и Содди выдержала еще одно испытание.

В 1909 году Э. Регенер повторил опыты Резерфорда и Гейгера, измеряя таким же способом заряд, переносимый альфа‑частицами. Различие заключалось лишь в том, что он в то же время и подсчитывал число альфа‑частиц, но не с помощью счетчика Резерфорда ‑ Гейгера, а регистрируя вспышки. Экраном, на котором возникали вспышки при падении‑ альфа‑частиц, служил небольшой алмаз. В результате этой работы у Регенера получалось еще более точное, чем у Резерфорда и Гейгера, значение заряда альфа‑частицы, а именно: 9.58*10‑10 абс. ед.

Если разделить это число на 2, то получится 4,79*10‑10 абс. ед.

Это число очень близко к тому, которое получил Милликен, когда он измерял (см. предыдущую главу) элементарный электрический заряд.

Рассмотрим еще одно важное следствие, вытекающее из опытов Резерфорда и Гейгера. Мы знаем, что масса каждого атома водорода составляет 1,662*10‑24 г, а так как атомная масса радия 226, то, значит, масса каждого атома радия равна 3,76*10‑22 г. В грамме радия, следовательно, имеется 2,66 *1021 атомов.

Из этих атомов каждую секунду распадается 3,7*1010 атомоd, т. е. доля, равная дроби

(3,7*1010)/(2,66*1021) = 1,4.*10‑11.

Это значит, что любое наличное количество атомов радия уменьшается в течение каждой секунды примерно на полторы миллиардные доли процента. Всякий, кто умеет вычислять с помощью таблицы логарифмов, очень легко сосчитает, сколько же нужно секунд, чтобы имеющееся количество атомов радия сократилось, например, вдвое. Необходимое для этого число секунд равно[ 18]