гкого изотопа (II § 2, доп. 10).

26) Существование изотопии дает частичное объяснение тем случаям «неправильного» расположения элементов по атомному весу (Аг и К. Со и Ni, Те и I, Th и Ра), которые оставались ранее непонятными. При наличии изотопии у обоих элементов каждой пары (или хотя бы одного из них) решающее влняине на величину среднего атомного веса оказывает относительное содержание отдельных изотопов. Рассмотрим в качестве примера случай аргоиэ (ат. вес 39,9) и калня (ат. вес 39,1), из которых каждый имеет три изотопа. Количества последних (по числу атомов) определяются следующими соотношениями: 5 мАг:1 мАг:1580 40Аг и 7890 "Krl 40К:580 41К. В первом случае резко преобладает более тяжелый изотоп, во втором — более легкий. Поэтому аргон и имеет больший средний атомный вес, чем калий.

27) Из изложенного в основном тексте следует, что каждое место периодической системы (по крайней мере у «смешанных» элементов) содержит «плеяду» атомов, обладающих различными массовыми числами. Расположить такую плеяду на одном месте без нарушения общего характера системы можно лишь при ее построении не на плоскости, а в пространстве. Подобный переход от двух к трем измерениям может рассматриваться как дальнейшее развитие периодического закона.

§ 3. Состав атомных ядер. Так как масса электрона очень мала (0,00055 в единицах атомных весов), практически вся масса атома должна быть сосредоточена в его ядре. Величины относительных атомных весов являются поэтому характерными именно для ядер соответствующих атомов.

То обстоятельство, что ядра некоторых тяжелых атомов (U, Th и др.) имеют сложную внутреннюю структуру, показывают уже радиоактивные явления. Очевидно, нет оснований приписывать принципиально иную структуру и другим ядрам, тем более, что среди относительно легких элементов также имеются отдельные представители радиоактивных. Напротив, ядро водорода могло бы рассматриваться как простейшее. 2

Еще в 1815 г. Праутом была выдвинута гипотеза о происхождении в.сех химических элементов из водорода. Согласно этой водородной гипотезе, различные атомы образовывались из большего или меньшего числа атомов водорода. Поскольку атомный вес водорода принимался за единицу, следовало ожидать наличия приблизительной целочис-ленностн всех атомных весов.

При разработке своей гипотезы Праут базировался на известных в то время весьма неточно значениях атомных весов, причем их отклонения от целых чисел приписывал ошибкам опыта. Так как такие ошибки действительно могли иметь место, а сама водородная гипотеза представляла собой попытку интересного теоретического обобщения, она в первое время после своего опубликования имела много последователей. Однако по мере усовершенствования экспериментальной техники стало со все возрастающей определенностью выясняться, что атомные веса большинства элементов действительно являются дробными. Окончательно это было доказано очень точными работами Стаса (1865 г.), который следующим образом формулировал свое отношение к водородной гипотезе: «Я пришел к абсолютному убеждению и полной уверенности, поскольку возможно для человеческого существа достигнуть уверенности в подобного рода вещах, что закон Праута есть не что иное, как иллюзия, чистая спекуляция, определенно противоречащая опыту».

Подавляющее большинство ученых безоговорочно присоединилось к такой оценке водородной гипотезы. Однако А. М. Бутлеров держался иного мнения: «После классических работ Стаса приходится принять как факт, что атомные веса не выражаются (по отношению к водороду) целыми числами, но в то же время они обыкновенно до того приближаются к целым числам, что приближение это нельзя считать случай-' ным, и трудно допустить, чтобы гипотеза Праута была лишена всякого реального основания». «Я ставлю вопрос: не будет ли гипотеза Праута при некоторых условиях вполне истинной. Поставить такой вопрос — значит решиться отрицать постоянство атомных весов, и я думаю, действительно, что нет причины заранее принимать такое постоянство».

Как выяснилось в дальнейшем, правильной оказалась именноч оценка А. М. Бутлерова (1882 г.). Уже первые исследования с помощью масс-спектрографа показали, что химически определяемые атомные веса являются лишь некоторыми средними величинами и что для отдельных изотопов они выражаются приблизительно целыми числами. Тем самым было устранено основное возражение против водородной гипотезы.

Каждое атомное ядро имеет две основные характеристики — заряд и массу. Так как простейшими структурными единицами атома водорода являются протон и электрон, наиболее естественным представлялось допущение, что из таких же частиц должны строиться атомные ядра и более тяжелых элементов. С этой точки зрения характерная для того или иного ядра масса может быть «набрана» им только за счет входящих в его состав протонов, масса каждого из которых приблизительно равна единице атомных весов. Отсюда следовало, что число содержащихся в ядре каждого тяжелого атома протонов должно быть равно его атомному весу (А).

Но подобное скопление протонов сообщит ядру положительный заряд (Z), также численно равный атомному весу. Однако в действительности положительные заряды атомных ядер значительно меньше. Часть протонов должна быть, следовательно, нейтрализована электронами, находящимися в самом ядре. Число таких ядерных электронов (Э) определялось разностью между атомным весом и положительным зарядом ядра, т. е. Э = А — Z. Очевидно, что такая протонно-электронная трактовка состава атомных ядер вполне соответствует идеям водородной гипотезы. Она держалась в науке до 1932 г., когда, благодаря открытию новых элементарных частиц, стал возможен существенно иной подход к рассматриваемому вопросу.

Еще в 1930 г. было обнаружено, что при бомбардировке бериллия а-частицами выделяется какое-то излучение, легко проходящее сквозь слой свинца в несколько сантиметров толщиной. Сначала его считали состоящим из очень жестких у-лучей. Однако затем рядом опытов было доказано (Чэдвик, 1932 г.), что в действительности «бериллиевое излучение» представляет собой поток частиц с масссой, приблизительно равной единице, и зарядом, равным нулю. Частицы эти были названы нейтронами.

Рис. XVI-17. Кривая изменения общей интенсивности космических лучей с высотой.

Не неся электрического заряда нейтрон не отклоняется от своего прямолинейного пути ядрами встречных атомов (если только непосредственно не сталкивается с ними) и свободно пролетает сквозь их электронные оболочки. Этим обусловлено весьма слабое задерживание нейтронов различными веществами. С другой стороны, тем Же самым обусловлено ничтожно малое ионизирующее действие нейтронов на встречные атомы и молекулы, из-за чего их пути не могут быть непосредственно сфотографированы в конденсационной камере.

Что касается природы нейтрона, то его после открытия считали продуктом тесного

соединения протона и электрона. С этой точки зрения нейтрон являлся сложной частицей, построенной из двух более простых. Однако уже через год выяснилось, что возможно и иное представление.

При работах с конденсационной камерой было замечено, что изредка в ней появляются следы каких-то частиц даже в том случае, если никакое излучение извне намеренно не впускается. При помощи специально разработанного метода автоматического фотографирования удалось заснять более 500 таких самопроизвольно возникающих следов (Блэккетт и Оккиалини, 1933 г.). Оказалось, что большинство из них отвечает путям отдельных быстро летящих электронов. Однако на некоторых фотографиях имелись целые группы таких следов, притом расходящихся из какой-то одной точки, лежащей обычно внутри материала камеры. Подобные «ливни» (а также пути отдельных электронов), как правило, направлены сверху вниз.

Возникновение ливней происходит под действием постоянно проникающих на Землю из мирового пространства космических лучей. Результаты изучения последних позволили установить, что с увеличением высоты над уровнем моря их общая интенсивность изменяется по кривой, показанной на рис. XVI-17.

Своим происхождением космичес