01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Физика
22 сентября
Нобелевские лауреаты: Сесил Пауэлл. Увидеть мезон

Как в микроскоп заглянуть внутрь ядра атома

Как отказ от выгодного места привел к крупному денежному призу через четверть века и как фирма Kodak сыграла важную роль в ядерной физике, повествует наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Сесил Фрэнк Пауэлл

Родился 5 декабря 1903 года в Тонбридже, графство Кент, Англия, Соединённое королевство.

Умер 9 августа 1969 года в Валсассине, Италия

Нобелевская премия по физике 1950 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За разработку фотографического метода исследования ядерных процессов и открытие мезонов, осуществленное с помощью этого метода».

Наш герой родился в Тонбридже (графство Кент), в семье Элизабет Кэролайн (в девичестве Бисакр) Пауэлл и оружейного мастера Фрэнка Пауэлла.

Достаточно скоро сытой и довольной жизни пришел конец: в мастерской отца произошел случайный выстрел, несчастный случай с пострадавшими – и началась судебная тяжба, которая привела к банкротству его отца. Правда, само по себе «дело Пауэлла» стало знаменитым в среде британских юристов – но это было слабым утешением для семьи. Не так они хотели снискать известность.

Впрочем, на страсть к наукам Пауэлла-младшего история эта не оказала никакого влияния. О ее корнях нобелиат рассказывал сам:

«Мой дедушка по материнской линии был школьным учителем, и когда мне было около двенадцати лет, я жил в Тонбридже, он время от времени навещал нас, принося подарки в виде учебников по естественным наукам. Он жил всего в двух милях от нас, и рядом с ним было несколько книготорговцев, у которых он за полцены мог купить подержанные учебники по предметам, к которым он относился с благоговением, но которые, по его мнению, должны быть в горизонте внимания молодого ума. Я помню переплет, но больше ничего из книг по таким предметам, как «продвинутая тригонометрия», «стереометрия» и «вариационное исчисление». Большая часть этого была мне совершенно недоступна, но среди этих богатств была книга химия Перкина и Киппинга, которая захватила мое воображение.

3cc4331cc2d700967a4bfdfc92a6603d394d7667
Уильям Генри Пенкин-старший, автор учебника по химии
Wikimedia Commons

Я думаю, что сначала меня привлекло то, что у книги был приятный переплет и она была на хорошей бумаге, щедрой по размеру страницы и печати, и хорошо сверстана.

Но когда я начал ее читать, я обнаружил, что она полна романтики. Речь шла о вещах с названиями, которые будоражили воображение: «спирт азота», «свинцовый сахар», «коррозионный сублимат», «дымящая серная кислота», «желтый фосфор» и «духи соли», и описывали такие увлекательные подвиги, как получение нерастворимого йодида свинца в процессе двойного разложения.

Когда вы смешивали два бесцветных раствора, один со «свинцовым сахаром» и один с иодидом калия, немедленно выпадал осадок крошечных, блестящих желтых кристаллов; по крайней мере, так утверждала книга. Я хотел сделать некоторые из этих вещей для себя».

Что может быть лучше для мотивации, чем романтическая влюбленность в науку? Ничего! Поэтому среднюю школу Пауэлл окончил с максимумом оценок и наград, так же легко поступил в Сидней-Сассекс-Колледж, так же блестяще его окончил в 1925 году – и получил очень заманчивое предложение поработать учителем за неплохие деньги.

Предложение было отклонено, и Пауэлл остался в Кембридже, работать с Эрнестом Резерфордом и Чарльзом Вильсоном, изобретателем камеры Вильсона. Так выбор научного руководителя привёл в итоге нашего героя ровно через четверть века к Нобелевской премии.

Напомним вкратце: Вильсон работал с камерой расширения, в которой туман образовывался вокруг частиц пыли. Он заметил, что, даже если удалить всю пыль в воздухе, туман в условиях влажности все равно образуется. Догадка Вильсона была гениальной: он предположил, что центрами сгущения служат ионизированные молекулы газов, составляющих воздух: кислорода и азота.

Он заполучил рентгеновскую трубку (напомним, рентгеновское излучение только-только было открыто) и тотчас получил доказательство своей правоты: Х-лучи вызвали обильное образование тумана в его камере. Так он параллельно подтвердил свою идею и, походя, существование ионов. За что и получил Нобелевскую премию 1927 года – лишь через 16 лет после своего открытия, уже после того, как у него начал работать талантливый молодой человек из Тонбриджа.

Энергичный молодой сотрудник сразу же взялся за усовершенствование камеры своего босса. Ничего у него не вышло, но зато понимать сам процесс того, как заряженные частицы оставляют следы, Пауэлл стал лучше. Заодно и докторскую степень получил – и пообещал себе, что все-таки сделает способ регистрации частиц еще лучше, чем у Вильсона.

Впрочем, для начала он переехал в Бристоль, где развернул кипучую деятельность: профессор Артур Мэннеринг Тиндалл, ассистентом которого он стал в 1928 году, через несколько лет загорелся идеей, что будущее физики в Бристоле – за физикой атомного ядра, и надо строить ускоритель. Что и поручил своему ассистенту.

602648715af2b7c76bf5f4349e5542416590eb90
Портрет А.М. Тиндалла, члена Королевского общества. Университет Бристоля
Герберт Джеймс Ганн

Этим проектом Пауэлл занимался до 1939 года – с перерывом на спешную экспедицию 1936 года на Монтсеррат, где ожидалось извержение вулкана (Пауэлл в этой экспедиции играл роль сейсмолога). А затем он смог вернуться к своей идее: усовершенствовать камеру Вильсона. А точнее – сделать что-то новое.

В принципе, идея фиксировать треки частиц в фотоэмульсии была не нова. Энергичные частицы должны взаимодейтсвовать с атомами эмульсии, вызывая распад бромида серебра, после чего с проявлением можно было бы под микроскопом изучать треки. Это уже было, но результат получался нестабильным. К Пауэллу успех тоже пришел не сразу – первые его эксперименты, честно скажем, не годились никуда.

Помогла, как всегда, «военка». Пауэлл, как и большинство британских физиков, приняли участие в британском атомном проекте. А раз такое дело – надо иметь средство фиксации атомных частиц. Нейтронов, например. А раз «военка» - то аргументов к фотофирмам становится больше. Так что пришлось компаниям Kodak и Ilford, которые, к слову, и сейчас фотопленки и фотобумагу делают, заняться разработкой гораздо более чувствительной фотобумаги – специально для треков элементарных частиц. У Ilford получилось, но использовалось ее достижение уже в мирных целях – Пауэлл построил лабораторию на высоте 3000 метров и начал изучать космические лучи. Именно там и был открыт знаменитый пион – пи-мезон, масса которого в 273 раза больше массы электрона и в семь раз меньше протона. Тот самый мезон, который по теории Хидеки Юкавы переносил сильное взаимодействие. Открытие состоялось в 1947 году, через год после начала работ над новой фотоэмульсией, в 1950 году случилась Нобелевская премия.

89942c55202c770c3949fd469de84fefb279fe1b
Треки пи-мезона в фотоэмульсии.
Большая Советская Энциклопедия

...Пауэлл умер 9 агуста 1969 года. Внезапно в отпуске, в Италии, куда он поехал сразу же после отставки с позиции руководителя Отделения физики в Университете Бристоля. Перечисление титулов, званий и премий этого великого ученого заняло целую страницу в некрологе. За два года до смерти он получил Золотую медаль Ломоносова – высшую награду Академии наук СССР. Первым среди иностранцев. Подвести итог жизни нашего героя можно словами, которыми его приветствовали на вручении Нобелевской премии: «Сесил Пауэлл заслуживает особой благодарности, ибо он убедительно показал, что открытия фундаментального значения могут совершаться с помощью простейшей аппаратуры (в данном случае особые ядерные эмульсии, разработанные под его общим руководством) и микроскопов».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

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

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое