французский физик Антуан Анри Беккерелъ (1852-1908) от­крыл явление самопроизвольного излучения урановой соли. Исследуя это явление, он наблюдал разряд наэлектризованных тел под действием указанного излучения и установил, что ак­тивность препаратов урана оставалась неизменной более года. Однако природа нового явления еще не была понята. В его ис­следование включились французские физики, супруги Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934).

Прежде всего их заинтересовал вопрос: нет ли других веществ, обладающих свойствами аналогичными урану? В 1898 г. были открыты новые элементы, также обладающие свойством ис­пускать «беккерелевы лучи», — полоний и радий. Это свой­ство супруги Кюри назвали радиоактивностью. Их напряжен­ный труд принес щедрые плоды: с 1898 г. одна за другой стали появляться статьи о получении новых радиоактивных веществ. Годом раньше, в 1897 г.

, в лаборатории Кавендиша в Кем­бридже при изучении электрического разряда в газах (катод­ных лучей) английский физик Джозеф Джон Томсон (1856— 1940) открыл первую элементарную частицу — электрон. В последующих опытах по измерению заряда электрона и по­лучению отношения этого заряда к массе было обнаружено совершенно необычное явление зависимости массы электрона от его скорости.

Уяснив, что электроны являются составными частями атомов всех веществ, Дж. Томсон предложил в 1903 г. первую (электромагнитную) модель атома. Согласно этой мо­дели, отрицательно заряженные электроны располагаются оп­ределенным образом (как бы «плавают») внутри положитель­но заряженной сферы. Сохранение электронами определенного места в сфере есть результат равновесия между положитель­ными равномерно распределенными зарядами и отрицатель­ными зарядами электронов Но модель «атома Томсона» про­существовала сравнительно недолго. В 1911 г.

знаменитый английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил свою модель атома, которая получила название планетарной. Появлению этой новой мо­дели атома предшествовали эксперименты, проводимые Э. Резерфордом и его учениками, ставшими впоследствии знаменитыми физиками, Гансом Гейгером (1882-1945) и Эрнстом Марсденом (1889-1970). В результате этих экспе­риментов, показавших неприемлемость модели атома Дж.

Томсона, было обнаружено, что в атомах существуют ядра — положительно заряженные микрочастицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов. Но масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре. Исходя из этих новых представлений Резерфорд и выдвинул свое понимание строения атома, которое он обнародовал 7 марта 1911 г. на заседании Манчестерского философского общества.

По его мнению, атом подобен Солнечной системе: он состоит из ядра и электронов, которые обращаются вокруг него. Сравнение с Солнечной системой было не случайно: диаметр Солнца (1,4x 106 км) почти во столько же раз меньше размеров Сол­нечной системы (6109 км), во сколько размеры ядер (10-2 см) меньше диаметра атома (10-8см). Но планетарная модель Резерфорда обнаружила серьез­ный недостаток: она оказалась несовместимой с электроди­намикой Максвелла.

Согласно законам электродинамики, любое тело (частица), имеющее электрический заряд и дви­жущееся с ускорением, обязательно должно излучать элект­ромагнитную энергию. Но в этом случае электроны очень быстро потеряли бы свою кинетическую энергию и упали на ядро. С этой точки зрения, оставалась непонятной необычай­ная устойчивость атомов. Кроме того, в соответствии с зако­нами электродинамики, частота излучаемой электроном элек­тромагнитной энергии должна быть равна частоте собствен­ных колебаний электрона в атоме или (что то же)

числу оборотов электрона вокруг ядра в секунду. Но в этом случае спектр излучения электрона должен быть непрерывным, так как элек­трон, приближаясь к ядру, менял бы свою частоту. Опыт же показывал другое: атомы дают электромагнитное излучение только определенных частот (именно поэтому атомные спек­тры называют линейчатыми, т. е. состоящими из вполне опре­деленных линий).

Такая определенность спектра, его ярко вы­раженная химическая индивидуальность очень трудно совме­щается с универсальностью электрона, заряд и масса которого не зависят от природы атома. Разрешение этих противоречий выпало на долю извест­ного датского физика Нилъса Бора (1885-1962), предложив­шего свое представление об атоме. Последнее основывалось на квантовой теории, начало которой было положено на рубе­же XX века немецким физиком Максом Планком (1858-1947).

Планк выдвинул гипотезу, гласящую, что испускание и погло­щение электромагнитного излучения может происходить толь­ко дискретно, конечными порциями — квантами. Н. Бор, зная о модели Резерфорда и приняв ее в качестве исходной, разра­ботал в 1913 г. квантовую теорию строения атома. В ее основе лежали следующие постулаты: в любом атоме существу­ет несколько стационарных орбит (стационарных состояний)

электронов, двигаясь по одной из которых электрон может су­ществовать, не излучая электромагнитной энергии; при пере­ходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту проис­ходит увеличение энергии атома и, наоборот, при переходе электрона на орбиту, более близкую к ядру, имеет место умень­шение энергии атома.

Предложенная Бором модель атома, которая возникла в результате развития исследований радио­активного излучения и квантовой теории, фактически явилась дополненным и исправленным вариантом планетарной моде­ли Резерфорда. Поэтому в истории атомной физики говорят о квантовой модели атома Резерфорда — Бора. Следует отметить, что научные заслуги Резерфорда не ограничиваются исследованиями, приведшими к упомянутой планетарной модели атома.

Совместно с английским хими­ком Фредериком Содди (1877-1956) он провел серьезное изу­чение радиоактивности. Резерфорд и Содди дали трактовку радиоактивного распада как процесса превращения химичес­ких элементов из одних в другие: «Неизменяемость свойства электронов при обычных физических и химических процес­сах, — писал Н. Бор, — непосредственно объясняется тем, что в таких процессах, хотя связи электронов и могут сильно меняться, ядро остается без изменений».