Нобелевские лауреаты: Чарльз Гловер Баркла

О третьей подряд «рентгеновской» премии по физике, о хорошем экспериментаторе и плохом теоретике и об очередном ученике «делателя нобелевских лауреатов» рассказывает сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Чарльз Гловер Баркла

Родился: 7 июня 1877 года, Уиднес, графство Ланкашир, Англия, Великобритания

Умер:23 октября 1944 года, Эдинбург, Шотландия, Великобритания

Лауреат Нобелевской премии по физике 1917 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие характеристического рентгеновского излучения элементов (For his discovery of the characteristic Röntgen radiation of the elements, another important step in the development of X-ray spectroscopy)».

Удивительное дело, но три Нобелевских премии по физике подряд (в 1914-м, 1915-м и 1917-м, в 1916 году премия не присуждалась), дали, фактически, за одну и ту же узкую область физики – за изучение взаимодействия рентгеновского излучения и твердого вещества. Макс фон Лауэ открыл дифракцию рентгена на кристаллах, тем самым поставив точку в споре о том, что из себя представляют рентгеновские лучи: электромагнитные волны или поток частиц. Отец и сын — Уильям Генри Брэгг и Уильям Лоуренс Брэгг — приспособили эту дифракцию для определения структуры кристаллов, а лауреат 1917 года сумел при помощи рентгена проникнуть вглубь атома. Впрочем, по-хорошему, Чарльз Гловер Баркла должен был разделить эту премию с другим англичанином, но самый многобещающий юный физик XX столетия в 1915 году пал на фронтах Первой мировой...

Наш герой родился 7 июня 1877 года в Ланкашире. Впрочем, уже по поводу даты его рождения есть вопросы: справочники и энциклопедии, биографии (в том числе и опубликованные сразу после смерти), выдают и другую дату: 27 июня, и обе даты активно разошлись по новейшим изданиям. Это к слову о том, как одна ошибка может легко размножиться в современном мире. Тем не менее, мы будем придерживаться именно первой даты, поскольку она указана в официальном некрологе Барклы, выпущенном Королевским обществом Эдинбурга – шотландской национальной академии наук, членом которой наш герой был.

Итак, вернемся к детству Чарли. Его отцом был Джон Мартин Баркла, секретарь химической компании «Атлас». Мать, Сара Баркла, в девичестве носила фамилию Гловер, которая и стала вторым именем нашего героя.

Среднюю школу Баркла оканчивал в Ливерпуле: там работала школа сэра Генри Роскоу и сэра Дональда Макалистера при Ливерпульском институте. В 1895 году он получил сразу две персональные стипендии (так называемую стипендию Бибби и стипендию совета графства) и поступил в Университетский колледж Ливерпуля, где учился математике и экспериментальной физике. Видимо, второе ему давалось лучше: когда Баркла в 1898 году получил степень бакалавра, он получил ее с отличием по физике. Так и повелось: в науке у нашего героя закрепилась слава первоклассного экспериментатора, но слабого теоретика.

В 1899 году Баркла стал магистром и пошел работать в Тринити-колледж в Кембридж. Угадайте, к кому? Правильно, к «делателю нобелевских лауреатов», Джозефу Джону Томсону.

Первая работа Барклы у Томсона была посвящена скорости распространения электричества по проводам, а точнее, тому, как на эту скорость влияют диаметр и материал проводов. Статья была опубликована в 1900 году, а затем «Джи-Джи», которым Баркла откровенно восхищался, поручил своему молодому сотруднику заняться изучением рентгеновских лучей. Эта тема стала для нашего героя главной на всю его оставшуюся жизнь.

Еще до того, как в физику рентгеновских лучей пришел молодой сотрудник Томсона, а именно, в 1897 году, было сделано любопытное открытие: когда рентген попадает на вещество – будь то газ, жидкость или твердое тело — возникает вторичное излучение.

Первое важное открытие Барклы, который изначально полагал, что вторичное рентгеновское излучение – это всего лишь рассеяние, состояло в выделении двух вторичных излучений. Первое, действительно связанное с рассеянием, было таким же, как и приходящее на вещество. А вот второе…

Второе оказалось более «мягким», обладало меньшей проницающей способностью. Это свойство зависело порядкового номера элемента в таблице Менделеева. А это означало, что во время взаимодействия рентгеновское излучение что-то делает с атомом.

Открытое излучение Баркла назвал характеристическим. Нужно сказать, что Баркла стал одним из тех ученых, о которых сказали позже: «целью всех британских ученых и чиновников от образования XIX века было облегчить путь для Генри Мозли».

Именно этот физик (научный «внук» Томсона – Мозли работал у Резерфорда), вся научная карьера которого длилась всего 40 месяцев, воспользовался результатами и методом Барклы и смог сделать теоретическое осмысление открытия характеристического излучения.

Усовершенствовав метод, юный физик 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, что элементы в периодической таблице располагаются правильно, в зависимости от их порядкового номера, и позволяло уточнить положение некоторых из них (Мозли даже предсказал существование еще четырех элементов, которые были открыты и синтезированы – гафний, рений, технеций и прометий). 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.

Фактически, именно Мозли показал смысл атомного номера элемента – число единиц заряда у ядра и число электронов в нейтральном атоме. Уже потом, на основании квантовой теории атома Бора-Зоммерфельда, удалось и объяснить результат – излучение возникает тогда, когда первичный «рентген» возбуждает внутренние электроны ядра, а потом они «возвращаются» обратно, испуская разницу в энергиях между уровнями. Поэтому энергия характеристического излучения тяжелых ядер выше.

Увы, Нобелевскую премию Мозли вместе с Барклой получить не смог: 27-летний гений, написавший за жизнь всего восемь статей, был убит турецким снайпером в Галлиполийском сражении, а мертвым Нобеля не дают.

В 1917 году Баркла стал нобелевским лауреатом единолично. Точнее – «за 1917 год»: из-за того, что вовсю шла война, лауреат был объявлен только в ноябре 1918 года. Кстати, ни лауреата по химии, ни по медицине за 1917 год так и не назвали.

Как и предыдущие нобелиаты, из-за войны наш герой не смог ни получить премию вовремя, ни прочесть Нобелевскую лекцию. Только в 1920 году в Стокгольме выступление с немудреным названием «Характеристическое рентгеновское излучение» все-таки состоялось.

Надо сказать, что ко времени Нобелевской лекции авторитет нашего героя в физическом мире очень сильно пошатнулся. Как политкорректно пишется в одной из его биографий, «он игнорировал экспериментальные работы других ученых и во все большей степени переоценивал те задачи, которые исследовал сам». При этом Баркла отвергал квантовую теорию – несмотря на вновь и вновь поступающие факты. Когда в 1923 году Артур Комптон открыл свой эффект (рентгеновские лучи выбивают электроны из атомов, ведя себя как частицы и рассеиваются), Баркла отрицал и его…

При этом он оставался профессором Эдинбургского университета, до конца жизни был очень дружелюбным и сердечным человеком, идеальным прихожанином методисткой церкви, обожал петь (в Кембридже он учился на стипендию, которая выплачивалась за участие в местном хоре – у Барклы был великолепный баритон)… Он и умер-то, заболев после стресса, вызванного известием о смерти своего младшего сына на фронтах Второй мировой войны. И коллеги все равно относились к Баркле с уважением: он, например, был участником Сольвеевских конгрессов по физике, куда приглашали только самых-самых... Бывают и такие лауреаты Нобелевской премии.

А завершим мы рассказ о нобелевском лауреате в области физики 1917 года цитатой из его письма в Нобелевский комитет, в котором говорятся очень важные и правильные слова о самой премии:

«Нобелевская премия — это без сомнения, самая высокая, самая желанная честь, которая может быть оказана ученому. Конечно, есть много очень явных причин для этого. Было бы жеманством с моей стороны не сказать и о денежной составляющей премии; это особенно важно в настоящее время, когда награды даются тем, кто может показать непосредственные практические результаты своего труда, и тем, кто стремится к знаниям и поиску новых методов, находясь в опасности остаться непризнанными и незамеченными. Это не только большое подспорье ученым, оплата труда которых незначительна; она впечатляет обывателя, как ничто другое, показывает ему важность работы, проводимой в сфере, далекой от его собственных интересов. Кроме того, большинство научных наград получают однозначный и намеренный уклон в пользу ученых определенного национальности, в то время как в лауреаты Нобелевской премии производятся ученые вне зависимости от социального положения или национальности».

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