Ученый, не ставший британским Менделеевым

Чем ученик Резерфорда похож на Менделеева и как Первая мировая война лишила науку одного из перспективнейших ученых, рассказываем в рубрике «История науки».

Вчера мы рассказывали о Сади Карно, который успел немало, хотя прожил 36 лет и выпустил всего одну статью. У нашего сегодняшнего героя похожая судьба. Он погиб в 27 лет, а его научная карьера длилась всего 40 месяцев. Пытаясь объяснить необычайную быстроту и легкость, с которой физик делал свои открытия, один из его биографов замечал, что, похоже, целью всех британских ученых и чиновников от образования XIX века было облегчить путь для Генри Мозли.

Мозли происходил из семьи, в которой династию ученых и государственных деятелей в сфере образования можно проследлить вплоть до его прадеда. Отец нашего героя, увлекавшийся зоологией и писавший о ней, получал благосклонные отзывы от Чарльза Дарвина, участвовал в экспедиции для наблюдения затмения 1871 года, про него говорили, что, посади его на склон холма с куском веревки и старым гвоздем, через час или два он сделает какое-нибудь удивительное открытие.

В год рождения Мозли его отец, прекрасный преподаватель, заболел, в результате став инвалидом, а через четыре года умер. Мать (сама из семьи биолога) посвятила все свое время воспитанию троих детей, и ранние годы нашего героя прошли в достатке, среди профессоров и книг. В Итоне он показал себя очень способным учеником, хотя таких там было немало (и многие из его ровесников погибли потом на Первой мировой войне). Там же Мозли близко познакомился с физикой, и не сказать, что знакомство было удачным: программа показалась ему слишком простой, а преподаватель, к которому он обращался во время своих самостоятельных занятий, не терпел самостоятельности ученика, нередко ставившего под вопрос авторитет учебника. Совсем другим оказался учитель химии, ставивший зрелищные опыты и одним из первых в Англии заинтересовавшийся рентгеновскими лучами.

Закончив Итон в 1906 году, Мозли поступил в Тринити-колледж Оксфорда. Но и здесь наш герой не нашел той физики, которая его интересовала: в Оксфорде учились и готовились к экзамену по учебникам, написанным в 1860-х годах. Сдав (не очень хорошо) выпускные экзамены, Мозли стал искать лабораторию, в которой мог бы заниматься той физикой, которая его увлекала. Ее он нашел в Манчестерском университете, где работал под руководством Эрнеста Резерфорда. К этому времени он уже был знаком со многими работами будущего наставника и слышал его лекции в Оксфорде. Быстро отделившись от положенного на его должности, но не приносящего удовольствия преподавания, Мозли сосредоточился на исследованиях.

Его первые работы были посвящены рентгеновской спектроскопии, которая тогда лишь начинала зарождаться. Усовершенствовав метод, он наблюдал, как различаются спектры отдельных химических элементов. Мозли удалось вывести математическое отношение, связывающее порядковый номер элемента и частоту линий рентгеновского спектра его излучения. Оно подтверждало правильность расположения элементов в периодической таблице в зависимости от их порядкового номера и позволяло уточнить положение некоторых из них. Также это отношение укрепило позиции самого порядкового номера элементов, который некоторые ученые считали второстепенной величиной по сравнению с атомной массой. Позднее выведенная закономерность стала известна как закон Мозли.

Опираясь на него, Генри, как и Менделеев, предсказал существование нескольких элементов: 43, 61, 72 и 75. Все они позднее были либо найдены (как гафний и рений), либо синтезированы в атомных реакторах (как технеций и прометий). Мозли также установил, что в группе лантаноидов может быть всего 15 элементов и что, кроме названных выше, больше в таблице между алюминием (13) и золотом (79) неоткрытых элементов нет.

В своих экспериментах Мозли подтвердил новые для того времени представления об атоме, разработанные Резерфордом и Антониусом ван ден Бруком: положительно заряженное ядро, окруженное отрицательно заряженными электронами. Количество положительных зарядов (открытых позднее протонов) и являлось существенной характеристикой атома. В первой половине 1914 года Мозли ушел из Манчестерского университета, чтобы вернуться в Оксфорд. Но в августе началась война, и Генри счел своим долгом присоединиться к английской армии. Он участвовал в Галлиполийском сражении, служил связистом и во время одного из заданий был убит турецким снайпером.

За свою жизнь Мозли опубликовал восемь статей, из которых одна — отчет о работе с Резерфордом, еще четыре написаны в соавторстве. И все же двух из них, в которых содержались его представления о зависимости свойств элемента от строения его атомов, оказалось достаточно, чтобы о нем вспоминали, как об одном из талантливых, но рано ушедших ученых.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram.