Радиоактивный атом может разлагаться двумя способами: он может выделить из своего ядра атом гелия, который, двигаясь с громадной быстротой и обладая положительным зарядом, дает, таким образом, то, что мы называем α-частицей; или же он может отделить из ядра еще меньший кусочек, один из электронов (с ними мы уже свыклись в современной физике), масса которого при умеренной скорости в 1 800 раз меньше массы атома водорода, но постепенно возрастает при приближении скорости электрона к скорости света; эти электроны с отрицательным зарядом образуют поток β-частиц, или так называемые β-лучи. Каков бы ни был оторванный от атома кусочек, оставшаяся часть уже не похожа на первоначальный атом; так, когда атом радия выделил атом гелия, то остатком является атом эманации в газообразном состоянии. Этот остаток, в свою очередь, разлагается, и процесс останавливается, лишь дойдя до последнего устойчивого остатка, не испускающего никакого излучения.
Итак, α- и β-лучи происходят от распада атомов; γ-лучи являются сходными со светом и сопровождают атомное разложение. Они далеко проникают сквозь материю, и их чаще всего применяют в выработанных до сих пор терапевтических методах[14].
Итак, радиоэлементы образуют семейства, каждый член коих происходит по прямой линии от своих предков, первых членов ряда; первичными элементами являются уран и торий. В частности, можно установить, что радий — потомок урана, а полоний — потомок радия. Так как каждый радиоэлемент понемногу разрушается и в то же время снова накопляется, образуясь от своего родоначальника, то в результате он может скопиться лишь до определенного количества; поэтому соотношение радия и урана есть величина постоянная в очень древних неизменных химических минералах.
Самопроизвольное разрушение радиоэлемента происходит по основному показательному закону, согласно которому количество каждого радиоэлемента уменьшается наполовину в один и тот же вполне определенный промежуток времени, называемый периодом полураспада, являющийся характерным для данного элемента. Эти периоды, измеряемые разными методами, весьма различны. Период урана — несколько миллиардов лет, радия — около 1 600 лет, период эманации радия — немного меньше 4 дней, а среди следующих потомков есть даже такой, чей период — малая доля секунды. Показательный закон имеет глубокий философский смысл; он указывает, что разложение происходит согласно законам вероятности. Причины, вызывающие разложение, остались в тайне, и пока неизвестно, происходит ли оно от внешних факторов, или от внутриатомной неустойчивости. Во всяком случае, ни одно внешнее воздействие до сих пор не оказалось достаточно сильным, чтобы вызвать разложение.
Эти быстро следовавшие друг за другом открытия, перевернувшие научные понятия, установившиеся в физике и химии, были встречены не без сомнений и недоверчивости, но большая часть ученого мира приняла их с энтузиазмом. В то же время возросла известность Пьера Кюри во Франции и за границей. Уже в 1901 году Академия наук присудила ему премию Лаказа. В 1902 году Маскар, много раз оказывавший ему поддержку, побудил Пьера Кюри выставить свою кандидатуру в Академию наук; Пьер Кюри с трудом решился на это, так как, по его мнению, академия должна выбирать своих членов, не ожидая, чтобы эти последние ходатайствовали об избрании и делали визиты. Тем не менее он выставил кандидатуру по дружескому настоянию Маскара и особенно ввиду факта, что физическая секция академии единогласно высказалась в его пользу. Несмотря на это, его кандидатура не прошла, и только в 1905 году он стал членом академии и не пробыл им и года.
В 1903 году Пьер Кюри поехал со мною в Лондон, чтобы сделать сообщение о радии. Ему был оказан восторженный прием. Он был счастлив снова увидеть при этом лорда Кельвина, который всегда выражал свою привязанность к нему и, будучи уже очень пожилым в то время, проявлял все тот же юношеский интерес к науке. Знаменитый ученый с трогательным удовлетворением показывал стеклянную ампулу с зернышком соли радия, подаренным ему Пьером Кюри. Мы встретились также с другими известными учеными: Круксом, Рамзеем и Дьюаром; в сотрудничестве с последним Пьер Кюри напечатал работу о выделении тепла радием при очень низких температурах и об образовании гелия в солях радия.
14
Применение энергии α-лучей позволило недавно Резерфорду вызвать распад некоторых легких атомов, например азота.