Ученые наблюдали движение потоков не электронов, а более тяжелых частиц — протонов, то есть ядер водородных атомов. В их вещественности уж никто сомневаться не мог. Мощным электрическим полем разгоняли протоны до очень большой скорости. Оказалось, что и они при этом тоже проявляют волновые свойства.
И тогда пришлось признать, что между светом и веществом, которые так непохожи друг на друга, есть много общего: то и другое обладает свойствами и волн и частиц.
Более того, оказалось, что свет обладает массой. Собственно говоря уже из опытов знаменитого русского ученого Π. Н. Лебедева, доказавшего, что свет давит на те предметы, на какие он падает, следовало вывести такое заключение. Но всеобщее признание оно получило несколько позже.
В наше время уже не только установлен самый факт существования массы света, но и найден точный способ вычисления этой массы. Так, например, подсчитано, что Солнце посылает на Землю каждую секунду около двух килограммов света.
«Существующий материальный мир — движущаяся материя— представляется нам в двухосновных формах — как вещество и свет», — говорит академик С. И. Вавилов.
Свет — одна из форм движущейся материи. В этом смысле вещество и свет едины. Но между ними есть и существенное различие.
Частицы вещества — электроны, протоны, нейтроны, атомы, молекулы — так же как и большие тела, могут двигаться, как с очень малыми, так и с большими скоростями. Ограничение для них одно — они не могут достигать скорости света.
Частицы света — фотоны — наоборот в вакууме могут двигаться только с одной скоростью — со скоростью света, около 300 000 километров в секунду.
Частицы вещества обладают определенной массой даже при самом медленном движении. Так, например, «масса покоя» электрона равна 9,106∙10-28 грамма.
Фотон же, частица света, «массы покоя» не имеет. Вся его масса связана с его колоссальной скоростью.
Правда, масса любой частицы вещества зависит от ее скорости и возрастает с увеличением скорости. Но вещество не теряет своей «основной» массы даже в состоянии относительного покоя, а фотон вообще не может существовать, не двигаясь с огромной скоростью. Электрон в сильном электрическом поле можно разогнать до скоростей, близких к скорости света. Опыт показал, что масса его при этом действительно сильно возрастает.
Чем дальше идут исследования, тем больше нового мы узнаем об электроне. И никто не может сказать, что сведения об электроне полностью исчерпаны. Каждое углубленное исследование приносит еще что-нибудь новое, остававшееся до сих пор неизвестным. Сумма знаний об электроне непрерывно увеличивается.
Примерно 20 лет назад было обнаружено существование «родного брата» электрона — частицы, равной электрону по массе и по величине электрического заряда, но обладающей не отрицательным зарядом, а положительным. Такой положительный электрон получил название «позитрон».
Позитрон, так же как и электрон, рождается при ядерных реакциях, когда атомы одного элемента превращаются в атомы другого элемента, но в отличие от нашего старого знакомого — обычного электрона, позитрон очень недолговечен.
Его жизнь обычно исчисляется малыми долями секунды. Он существует только до встречи с электроном.
На рисунке 119 представлена редкая фотография, на которой удалось снять момент рождения электрона и позитрона в магнитном поле.
Рис. 119. Рождение электрона и позитрона и их следы в перенасыщенном паре. Так как заряды их по знаку противоположны, то магнитное поле искривляет их пути в разные стороны.
Так как заряды их совершенно одинаковы по величине, но по знаку противоположны, то магнитное поле искривляет их пути в разные стороны. Это ясно показывают те следы, которые они оставили в перенасыщенном паре.
Встретившись, электрон и позитрон «гибнут». Разумеется их «гибель» условна. Материя вечна, она только видоизменяется. В результате столкновения позитрон и электрон превращаются в два фотона гамма-излучения, которые разлетаются в противоположные стороны. Гамма-излучение родственно рентгеновским лучам, но только фотоны гамма-излучения несут еще большую энергию, чем фотоны рентгеновских лучей.
Так, постепенно, год за годом у электрона обнаруживались все новые и новые свойства. Эти открытия убедительно доказали справедливость гениального ленинского утверждения о неисчерпаемости электрона.