Картина электропроводности представилась Томсону и Резерфорду в очень простой схеме.
…В нейтральном газе появляются носители зарядов — положительных и отрицательных. Они появляются обязательно в равных количествах. Под влиянием электрического поля положительные движутся к отрицательному электроду, отрицательные — к положительному. Прибор регистрирует возникновение тока. Прежде нейтральный газ становится проводником. Противоположно заряженные носители, встречаясь в пути, могут взаимно нейтрализоваться.
Томсон дал убедительную и несложную математическую теорию этих физических событий. Резерфорд с такой же убедительностью и простотой обосновал эту картину экспериментально. Дж. Дж. не обманулся в своих ожиданиях. «Резерфорд разработал весьма остроумные методы измерения… и получил очень ценные результаты…» — рассказывал позже Томсон.
Измерению подлежало все, что можно было измерить: начиная с силы тока и кончая скоростью движения заряженных частиц. На опыте можно было наблюдать зависимость хода событий от времени, от интенсивности облучения, от природы газа… Всякое изменение условий требовало новой серии опытов, И с каждой серией связывалось одно и то же ожидание: окажется ли и в этом случае справедливой теория? Не обнаружится ли вдруг, что в облученном водороде происходит одно, а в парах ртути — другое? Сомнений было больше, чем можно здесь перечислить без риска погрузиться с головой в томящее однообразие подобных лабораторных исследований — нескончаемых и равномерно напряженных, как путь по кочковатой тропе через необозримое болото… (Со стороны — монотонная скука. Но для идущего дорога полна незнаемого. И потому каждый шаг — испытание зоркости и силы.)
Всю весну и лето 96-го года, до самого Ливерпуля, Резерфорд делил свое время и озабоченность между третьим и первым этажами Кавендиша. В маленькой комнате наверху его ждал магнитный детектор. В профессорском кабинете Томсона — рентгеновские трубки.
Теперь эта тихая комната с трехстворчатым окном, где он впервые встретился со «стариком Томсоном», перестала быть уединенной. Верный Эверетт безуспешно оберегал обитель шефа от вторжений рисёрч-стьюдентов. Он пытался, как рассказывает Рэлей-младший, заключить с молодыми учеными соглашение, по которому лаборатория Дж. Дж. получила бы статут «частной комнаты». Из этого ничего не вышло. Рисёрч-стьюденты являлись в кабинет профессора, когда им заблагорассудится. То приходили советоваться, то приходили спорить. Чаще всего советоваться и значило — спорить. Томсону до старости было еще далеко, и он в те годы не предпочитал одиночества, как то случилось впоследствии. Когда вопрос ставил его в тупик, он признавался без обиняков: «Я не знаю, как на это ответить». И ответ начинали искать сообща. Дуэльная атмосфера внезапно разгоравшихся дискуссий всем напоминала студенческие годы. И молодила даже молодых.
Резерфорд не любил усаживаться за стол для долгих научных говорений. Кембриджцы открыли в нем черту, которой еще не заметили новозеландцы: нетерпеливость. Он словно начал торопить себя и события. Он спорил на ходу. Спорил, не прерывая возни с экспериментальной установкой. И только постороннему могла почудиться невежливость в том, как отвечал он Томсону, не поднимая головы и словно защищая свои суждения широкой спиной и крутыми плечами. Что-то заставляло с безусловным доверием относиться к его суждениям. Однако вовсе не всегда бывал он прав. И в ту молодую пору с ним еще легко было не соглашаться: он умел не настаивать на своих заблуждениях только оттого, что это были его заблуждения. И даже если его союзником в споре оказывался Томсон, а противником, скажем, Таунсенд, он без труда становился на точку зрения последнего, как только обнаруживалось, что на стороне Таунсенда авторитет фактов.
Рэлей-младший вспоминал, как наивны и неверны были первоначальные представления Томсона и Резерфорда о переносчиках зарядов в облученном газе. Один из ранних опытов направил их мысль по ложному пути.
В трубке с газом они поместили между электродами тампон из стеклянной ваты. Для молекул газа он не был препоной. А для заряженных частиц, возникающих при облучении? Еще ничего не зная достоверного об их происхождении и размерах, Томсон и Резерфорд решили проверить, пройдут ли эти частицы через столь тонкий фильтр. Не прошли!
Дж. Дж. и Резерфорд сделали поспешный, хотя на первый взгляд и единственно логичный вывод: значит, переносчики зарядов сравнимы по величине с частичками пыли и табачного дыма, которые тоже застревают в канальцах этого фильтра. Таунсенду с самого начала такое предположение показалось невероятным. Он выдвинул другое объяснение: носители зарядов так малы, что свободно движутся через пустоты в вате, но в отличие от нейтральных молекул они прилипают к стенкам узкого лабиринта… Возник спор. И длился он не один день.
А его исход был крайне существен. Если бы Томсон и Резерфорд продолжали настаивать на своем убеждении, как перешли бы они к представлению, что носители зарядов — обломки молекул?
Но настал час, когда во время очередной дискуссии Резерфорд вдруг поднял голову от приборов, выпрямился во весь свой немалый рост и внимательно посмотрел на ирландца.
— Сили! Кажется, ты прав… — сказал он.
— Да, разумеется, он прав… — обрадованно согласился Дж. Дж., точно только и ждал такого оборота дела.
(Может быть, они признали правоту Таунсенда в обратной последовательности: сначала — старший, потом — младший. Существенно, что со своим заблуждением они расстались легко и безоговорочно.)
Их совместная работа «О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию рентгеновых лучей» была опубликована в ноябре 1896 года лондонским «Philosophical Magazine». Но британские физики уже знали эту работу: двумя месяцами раньше она была зачитана перед секцией А Британской ассоциации на Ливерпульском конгрессе — в самом его начале. И когда в конце конгресса Эрнст демонстрировал свой магнитный детектор, было уже известно, что «это тот именно Резерфорд, который вместе с Томсоном…». Их работа стала первой ласточкой, сумевшей сделать весну. Точно вскрылась река: из Кавендишевской лаборатории устремился в научные журналы Англии поток статей. За три года с небольшим 104 исследования в новой области!
В те последние годы века с изучения электропроводности газов начали свой блестящий путь в науке одареннейшие из рисёрч-стьюдентов поколения Резерфорда, навсегда оставшиеся его близкими друзьями.
Для Поля Ланжевена тогда началась подготовка к его известной докторской диссертации «Исследования в области ионизации газов».
