Известно, что жидкость длительное время может находиться в перегретом состоянии, не закипая. Особенно легко перегреть жидкость в сосуде под поршнем, который оказывает на нее давление, поскольку вскипание, т. е. образование в объеме жидкости газовых пузырьков, должно было бы сопровождаться увеличением ее объема, а когда этому препятствует поршень, вскипание затруднено. Если мгновенно снять нагрузку с поршня, находящаяся под ним перегретая жидкость закипит. Можно, однако, вскипанием управлять, задав те точки в объеме, где возникновение газового пузырька будет облегчено. Полагая, что такими местами могут быть точки вдоль траектории быстрой частицы, взаимодействующей с атомами жидкости, Глезер поставил великолепный эксперимент, обнаружил явление, которое следует именовать «эффектом Глезера». Стеклянную колбу он заполнил диэтиловым эфиром, который без особых предосторожностей легко можно перегреть более чем на 100 °С. Его точка кипения 34,6° С, а в колбе, с которой экспериментировал Глезер, он был нагрет до 140° С, оставаясь спокойным. Стоило, однако, поднести к стеклу колбы препарат, излучающий γ-лучи,— жидкий диэтиловый эфир мгновенно и бурно вскипал. Исчерпывающего понимания механизма этого явления нет. Быть может, дело в том, что в тех точках, где γ-квант (или ионизирующая частица) взаимодействует с атомами жидкости, локально повышается температура, и это провоцирует появление газового пузырька; быть может, возникшие при взаимодействии заряды располагаются на поверхности случайно возникших пузырьков и делают их более жизнеспособными в связи с тем, что, отталкиваясь друг от друга, расширяют пузырек. В данном случае важен факт: быстрая, энергичная частица, взаимодействуя с жидкостью, готовой вскипеть, создает активные точки, где это вскипание происходит в первую очередь.
Итак, все элементы будущей камеры налицо: быстрое снятие давления с перегретой сжатой жидкости способствует ее вскипанию, а пролетающая в жидкости ионизирующая частица делает это вскипание более легким вдоль траектории полета, которая оказывается отмеченной ниточкой «отрицательной росы». Все дальнейшее — дело техники.
Я не уверен в том, что мысль Глезера развивалась именно так, как представлено в очерке. Важен результат: он сумел предложить идею прибора, с помощью которого решаются сложнейшие задачи физики элементарных частиц.
В 1960 году, через 33 года после Вильсона, Глезер был приглашен в Стокгольм, где ему вручили медаль лауреата Нобелевской премии.
Речь пойдет о почти шестнадцатилетнем периоде — с 1897 по 1912 год — в истории экспериментального изучения электрона, история попыток убедиться в его реальности и определить его заряд — одно из тех чисел, на которых, как на прочном и надежном фундаменте, покоится естествознание. История эта — отличный повод ознакомиться со многими свойствами капли, и, кроме того, она богата примерами великолепного экспериментального мастерства исследователей.
Пятнадцать лет экспериментаторы пытались узнать у капли заряд электрона, добивались, чтобы было названо искомое число. Но вопрос ставился нечетко, и поэтому ответ звучал расплывчато — был близок к истине, но с числом не совпадал. В долгих и упорных поисках вопрос выкристаллизовался, и возникла идея чистого, безупречного эксперимента с каплей.
Итак, рассказ об истории экспериментальных работ по определению заряда электрона. Как и всякую историю
(когда ее излагаешь), эту удобно условно разделить на последовательность отдельных этапов, хотя, конечно же, в жизни никаких этапов не существовало — исследования велись непрерывно.
Этап первый. 1897 год. Дж. Дж. Томсон. В нашем рассказе этот этап носит характер предыстории — в нем капля еще не участвует.
Дж. Дж. Томсон, третий директор знаменитой Кавендишской лаборатории, в этом году поставил серию опытов и показал, что заряженные частицы, возникающие при ионизации газа, и те, которые испускаются раскаленными металлами, несут на себе отрицательный заряд и имеют одинаковое отношение заряда к массе — не одинаковый заряд и одинаковую массу, а одинаковое их отношение, а оно ведь может быть одинаковым и при различных значениях соотносимых величин.