Великите европейци - Ханс Гайгер

Как да се преброи онова, което не може да се види, чуе, докосне, вкуси и помирише? Ами не може, то не съществува, как ще го преброиш – казват всекидневният човешки опит, здравият разум и нормалната логика. Но реалността казва – не, такова дяволско изчадие има, живее под носа ни, дори в самия ни нос, защото то изгражда нас и всичко наоколо. Нарича се атом и се състои от някакви още по-никакви неща - елементарни частици. 

Браунфелс, Кратка симфония, 0.00 

Гайгер-Мюлеровият брояч, по-известен като Гайгеров, доколкото Валтер Мюлер се включва само в подобрението му, е уред за измерване на радиация. Всеки, който има желание, може да си купи това просто и евтино устройство от магазина. Уредът се състои от тръба, броящо устройство, скоростомер и високоговорител. Тръбата е цилиндър с два електрода – стената е катод, а през центъра е опъната нишка, която е анод. Цилиндърът е пълен с инертен газ при ниско налягане. Лъчението влиза през прозорче и предизвиква йонизация в газа, поради което между анода и катода започват да текат токови импулси.

 Броящото устройство ги брои, а скоростомерът отчита среден брой импулси за минута, секунда или колкото нагласите. От говорителя за всеки импулс се чува специфично цъкане. Сигурно знаете, но да ви предупредя – когато бързината на цъканията надхвърли способността ви да ги броите, бягайте колкото може по-далече и се кръстете. Защото всички иначе забавни цъкания, които чуваме, показват, че са ви обгърнали огромно количество невидими гадости, които искат да ви убият. Най-безобидни от тях изглеждат алфа-частиците. Те се състоят от два протона и два неутрона – доста са едрички, затова проникващата им способност не е особено голяма, могат да бъдат спрени от лист хартия или памучна тъкан. Но предизвикват интензивна йонизация и са онзи инструмент, чрез който не в алхимията, а в научната химия става превръщането на един елемент в друг, например, като излъчва алфа-частици, уранът става торий. Бета-частиците са електрони или позитрони, които, заради нищожната си маса и висока скорост, близка до тази на светлината, минават включително през дрехите и проникват на няколко милиметра в човешката тъкан.

 По-сериозна доза може да предизвика лъчево изгаряне или лъчева болест. Гама лъчите пък са форма на електро-магнитно излъчване, тоест, радиация, с изключително малка дължина на вълната. Като самата светлина, те са поток фотони, но всеки с огромна енергия – над 100 кеВ. Гама лъчите имат силна проникваща способност, силно йонизиращо действие и висока честота, те не се отклоняват в електромагнитно поле, разрушителни са за живите тъкани, навлизат дълбоко в тях и предизвикват рак. А точно броячът на Гайгер е инструментът, който в различните си модификации, ни предупреждава и помага да държим настрани от себе си всички тези опасности.

Звук от брояч

Браунфелс, Кратка симфония, 6.58

Йоханес Гайгер, известен с галеното си име Ханс, е роден през 1882 година в Нойщат, град в юго-западната част на Германия. Той е най-голямото от петте деца на Вилхелм и Магдалена Гайгер. Дядо му по бащина линия е евангелистки пастор, а баща му е доктор по философия, ориенталист, професор по индо-ирански езици и специалист по история на Иран и Шри Ланка. През 1891 семейството се мести в Ерланген, където Вилхелм Гайгер е шеф на катедрата по сравнително езикознание. И, разбира се, в Ерланген младият Ханс се сблъсква с училището. 

Да, неслучайно казах, че се сблъсква, защото, за разлика от много други гении на физиката, той не е особено добър ученик, цялата работа му изглежда трудна и го мъчи. Независимо от това обаче, той се ориентира доста точно в интересите и способностите си, така че през 1902 се захваща да учи физика и математика – първо в мюнхенския университет „Лудвиг Максимилиан”, а докторат прави в университета „Фридрих-Александър” в Ерланген. Явно през годините нещо в Ханс Гайгер се обръща и той е вече блестящ млад учен. Получава стипендия и продължава развитието си във Физическия институт в Манчестър. Там среща и Ернст Ръдърфорд, прочутият пионер в сферата на радиоактивността и устройството на атома, който играе важна роля в живота на Гайгер. Ръдърфорд веднага разпознава таланта му и не го праща да се занимава с преподавателска работа, а го държи в лабораторията да прави експерименти, свързани със структурата на атома. Точно в помощ на Ръдърфорд Гайгер създава прототипа на брояча си за алфа частици, а година по-късно, през 1909, заедно с Ернст Марсдън провежда прочут експеримент, останал в историята на науката като „опитът със златното фолио”. Те пускат алфа частици през златно фолио и виждат, че 1 на 8000 от тях се отклоняват под ъгъл по-голям от 90 градуса, а някои дори се връщат назад. 

Това е страшно голям брой. Според господстващия тогава модел на атома на Томсън, тъй нареченият „сливов пудинг”, то е дори невъзможно. Гайгер, Марсдън и Ръдърфорд, който е техен научен ръководител, схващат, че тук става въпрос за друг строеж на атома, който предполага наличие на ядро, в което е концентрирана огромната част от масата. Те мислят, смятат и чертаят две години, докато през 1911 Ръдърфорд излиза със знаменитата статия, в която предлага тъй нареченият „планетарен модел” – най-широко познатият и досега модел на атом с ядро, обградено от електрони на различни орбити. С това скромните дотогава стъпки на човечеството в атомната физика, се превръщат в гигантски крачки.

Браунфелс, Кратка симфония, 15.10 

През същата 1911 година Ханс Гайгер и Джон Нътъл извеждат важен физичен закон, наречен на тяхно име. Той свързва константата на разпад на радиоактивния изотоп с енергията на отделените от него алфа-частици, тоест, установява, че изотопите с по-кратък живот излъчват енергийно по-силни алфа частици, отколкото изотопите с по-дълъг живот. Така само за няколко години Ханс Гайгел става известен в научните среди и през 1912 получава покана да оглави новата лаборатория по радиоактивност в сегашния Федерален Физико-технически институт в Брауншвайг. После обаче избухва Първата световна война. 

Гайгер служи като офицер в Генералния щаб на германската артилерия, практически не участва в битки и работи върху усъвършенстването на газовата маска. Покрай това обаче често е на предните линии и поради ужасните условия в окопите пипва ревматизъм, който сериозно го мъчи цял живот. Наистина сериозно, защото понякога го обездвижва за седмици. След войната Гайгер се връща към научната работа, но междувременно през 1920 среща Елизабет Хефтер, за която се жени и с която имат трима сина. През 1925 той поема катедрата по експериментална физика в университета в Кил, където усъвършенства Гайгер-Мюлеровия брояч, който бързо се превръща в един от основните и най-широко разпространени инструменти на съвременната физика и технология. През 1929 Гайгер е професор в университета в Тюбинген, където за първи път се занимава с космическите лъчи – тема, която ще остане основна посока на работа до края на живота му. През 36-та се връща в Берлин като шеф на физическия департамент във Висшето техническо училище, където остава до смъртта си през 1945. 

Разбира се, винаги, когато говорим за германец от това време, един от задължителните въпроси е какви са неговите отношения с нацисткия режим. В случая с Гайгер можем да кажем, че те изглеждат доста неясни заради противоречивите информации, които съществуват. Например знае се със сигурност, че през 1939 той е един от инициаторите за петиция, подписана от 75 известни немски учени, с която те предупреждават режима да не бърка политика с образованието и науката. Тревогата им е предизвикана от факта, че много учени евреи са принудени да напуснат, а студентите евреи не се записват в университетите, което бързо води до деградация на научния капитал на страната. 

В същото време пък Ханс Гайгер е част от тъй нареченото „Ураниево общество”, секретният нацистки проект за създаване на атомна бомба, еквивалент на американския проект „Манхатън”. Въпреки големите умове, събрани в „Ураниевото общество” обаче, то не успява по ред причини, включително защото някой нацистки умник решава, че, в края на краищата, такава бомба не би имала решителна роля за крайния изход на войната и ресурсите се насочват в друга посока. Неясни са също информациите за отношението на Ханс Гайгер към еврейските му колеги, но по-късно Ернст Щулингер, германски учен, който участва в американската космическа програма, пише по този повод: „Едва много по-късно стана ясно, че професор Гайгер, чрез своите приятелски връзки с лорд Ръдърфорд и други влиятелни англичани, е помагал на някои от своите принудени да емигрират колеги, за да изградят ново съществуване в чужбина”. 

Така или иначе, в края на войната руснаците влизат в Берлин и Ханс Гайгер е изгонен от къщата си, без да може да си вземе никакви вещи. Той намира дом в Потсдам, където и умира по неизвестна причина още през септември 1945. По това време неговият личен Гайгеров брояч е отброил едва 63 години живот.

Браунфелс, Кратка симфония, 20.56