— Я не ослышался? — переспросил мистер Томпкинс с озадаченным видом. — Вы сказали, что занимаетесь изготовлением ядер?
— Да, вы не ослышались. Правда, это требует известной сноровки, в особенности изготовление радиоактивных ядер. Ведь не успеешь их выкрасить, как они могут распасться.
— Выкрасить?
— Да, положительно заряженные частицы я обычно окрашиваю в красный цвет, а отрицательно заряженные — в зеленый. Вы, должно быть, знаете, что красный и зеленый цвета принадлежат к числу так называемых дополнительных цветов и при смешивании уничтожают друг друга [8]. Дополнительные цвета соответствуют положительным и отрицательным электрическим зарядам, которые нейтрализуют друг друга. Если атомное ядро состоит из одинакового числа положительных и отрицательных зарядов, быстро двигающихся в одну и в другую сторону, то такое ядро будет электрически нейтральным и покажется вам белым. Если же положительных или отрицательных частиц будет больше, то вся система будет окрашена в красный или в зеленый цвет. Не правда ли, просто?
— Здесь, — продолжал старичок, показывая мистеру Томпкинсу два больших деревянных ящика, стоявших возле стола, — я храню материалы, из которых можно изготовить различные ядра. В первом ящике у меня хранятся протоны — видите эти красные шары? Они очень стабильны и сохраняют свой красный цвет, даже если вы вздумаете поскоблить их ножом или чем-нибудь поцарапать. С нейтронами во втором ящике хлопот гораздо больше. Обычно они белые, или электрически нейтральные, но обнаруживают сильную тенденцию превращаться в красные протоны. Пока ящик плотно закрыт, все в порядке, но стоит лишь вынуть один нейтрон из ящика, как происходит следующее. Вот, полюбуйтесь сами.
Открыв ящик, старый резчик по дереву извлек из него один из белых шаров и положил его на стол. Какое-то время ничего не происходило, но как раз в тот момент, когда мистер Томпкинс начал терять терпение, шар внезапно ожил. На его поверхности появились красноватые и зеленоватые полосы, и вскоре некогда белый шар выглядел, как один из тех пестрых мраморных шариков, в которые так любят играть дети. Зеленый цвет начал концентрироваться на одной стороне шара, которая начала выпячиваться и затем полностью отделилась от шара, образовав блестящую зеленую каплю, которая упала на пол. Шар после этого стал красным и по внешнему виду ничем не отличался от красных шаров-протонов в первом ящике.
— Видите, что происходит, — сказал резчик, поднимая с пола зеленую каплю, ставшую твердой и круглой. — Белый цвет нейтрона превратился в зеленый и красный, а сам нейтрон распался на две отдельные частицы — протон и отрицательно заряженный электрон.
— Да, да, — добавил старичок, видя изумленное выражение на лице мистера Томпкинса, — эта частица цвета нефрита — не что иное, как обыкновенный электрон, ничем не отличающийся от других электронов в любом атоме и в чем угодно.
— Подумать только! — воскликнул мистер Томпкинс. — Это действительно превосходит все фокусы с разноцветными носовыми платками, какие только мне приходилось видеть. А можете ли вы вернуть шарам их исходную окраску?
— Да, я вотру зеленую краску в поверхность красного шара, от чего шар снова станет белым. Разумеется, для этого придется затратить определенное количество энергии. Другой способ состоит в том, чтобы соскрести с шара красную краску, но и он требует затрат энергии. Соскобленная с поверхности протона красная краска образует красную каплю, т. е. положительно заряженный электрон, о котором вам, должно быть, приходилось слышать.
— О да, когда я был электроном, — начал было мистер Томпкинс, но во время спохватился, — т. е. я хочу сказать, что слышал, будто положительные и отрицательные электроны при столкновении аннигилируют, т. е. взаимно уничтожаются. Не могли бы вы проделать этот трюк для меня?
— С удовольствием, — ответил старый мастер. — Делается это очень просто. Я не стану соскребать краску с этого протона. У меня и так осталась парочка-другая протонов от утренней работы.
Открыв один из ящиков, он извлек из него небольшой ярко-красный шар и, крепко держа его между указательным и большим пальцами, прижал к зеленому шару, лежавшему на столе. Последовал громкий треск, словно взорвалась хлопушка, и оба шара одновременно исчезли.
— Видели? — спросил резчик, дуя на слегка обожженные пальцы. — Поэтому из электронов и нельзя строить ядра. Однажды я попытался, но потом бросил эту затею и теперь строю ядра только из протонов и нейтронов.
— Но ведь нейтроны тоже нестабильны, если я не ошибаюсь? — спросил мистер Томпкинс, вспоминая превращения белого шара.
— Если брать нейтроны поодиночке, то они действительно нестабильны. Но когда они плотно упакованы в ядре и окружены другими частицами, то становятся стабильными. Если же нейтронов или протонов становится слишком много, то они могут претерпевать превращения и испускать из ядра лишнюю краску в виде положительно или отрицательно заряженных электронов. Такие события мы называем бета-распадом.
— Используете ли вы при изготовлении ядер клей? — поинтересовался мистер Томпкинс.
— Нет, никакой клей мне не нужен, — ответил старый мастер. — Эти частицы, извольте видеть, сами слипаются, стоит лишь поднести их друг к другу. Попробуйте сами, если хотите.
Последовав этому любезному приглашению, мистер Томпкинс взял в одну руку протон, в другую нейтрон и осторожно начал их сближать. Он сразу же почувствовал сильное притяжение и, взглянув на частицы, заметил чрезвычайно странное явление: частицы начали обмениваться окраской, становясь попеременно то красными, то белыми. Казалось, будто красная краска «перепрыгивает» с шара в правой руке на шар в левой руке, а затем с шара в левой руке снова на шар в правой руке. «Перекраска» шаров происходила так быстро, что казалось, будто между шарами протянулась розоватая лента, по которой то в одну, то в другую сторону перетекала краска.
— Мои друзья-теоретики называют это обменным взаимодействием, — заметил старый мастер, посмеиваясь над удивлением мистера Томпкинса. — Если угодно, можно сказать, что оба шара хотят быть красными, но поскольку они не могут быть красными одновременно, шары как бы попеременно перетягивают красную окраску к себе. Ни один из шаров не желает уступать другому, и поэтому шары вынуждены прилипнуть друг к другу и сосуществовать, покуда вы не разделите их насильно. А теперь я хочу показать вам, как просто изготовить любое ядро, какое вы только пожелаете. Какое ядро вам нравится больше других?
— Золото, — ответил мистер Томпкинс, помня об амбициях средневековых алхимиков.
— Золото? Сейчас посмотрим, — пробормотал себе под нос старый мастер, оборачиваясь к огромной таблице, висевшей на стене. — Ядро золота весит 197 единиц и несет 79 положительных электрических зарядов. Значит, для изготовления ядра золота я должен взять 79 протонов и 118 нейтронов — тогда масса ядра получится правильной.
Отсчитав нужное количество шаров каждого сорта, мастер поместил их в высокий цилиндрический сосуд и вставил в него тяжелый деревянный поршень. Затем изо всех сил он налег на поршень, пытаясь сдвинуть его вниз.
— Это необходимо для того, — пояснил он мистеру Томпкинсу, — чтобы преодолеть сильное электрическое отталкивание между положительно заряженными протонами. Лишь после того, как сжатие поршнем преодолеет отталкивание протонов, протоны и нейтроны слипнутся под действием обменных сил и образуют ядро золота.
С силой опустив поршень до отказа вниз, мастер вынул его и быстро перевернул цилиндрический сосуд. Блестящий розоватый шар выкатился из сосуда на стол, и, присмотревшись повнимательнее, мистер Томпкинс понял, что розоватый цвет возникал из-за смешения красных и белых вспышек, то и дело проскакивавших между быстро движущимися частицами.
8
Читатель должен иметь в виду, что, говоря о смешивании цветов, мы имеем в виду только лучи света соответствующей окраски, а не сами цвета. Если смешать красную и зеленую краски, то получится некий грязный цвет. Если же половину верхней стороны волчка выкрасить в красный цвет, а другую половину — в зеленый, то, закрутив волчок, мы увидим, что он белый.