Как поход в горы может поменять научную карьеру, почему Нобелевскую премию принес туман и в чем польза открытия Чарльза Вильсона, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

С фамилией нашего нынешнего героя в русском языке произошла та же история, что и с героем Конана Дойла и другим нобелевским лауреатом. У доктора Джона Ватсона и Джима Уотсона, первооткрывателя структуры ДНК, фамилия одна и та же. Так вот, нобелевский лауреат по физике 1927 года Вильсон и лучший друг доктора Хауса доктор Уилсон тоже носят одну и ту же фамилию — Wilson.

С именем тоже произошла необычная даже для нобелевского лауреата история: как и его учитель, Джозеф Джон Томсон, он не отказался ни от одного из своих имен и в историю науки вошел как CTR (Charles Thomson Rees). Сейчас в Шотландии это стало практически официальным словоупотреблением в случае, когда надо назвать «Великого шотландского физика». Нет, мы не шутим, в 2012 году в Эдинбурге прошла официальная крупная научная конференция, которая так и называлась — «CTR, Great Scottish Physicist» (справедливости ради скажем, что в полном названии форума «CTR Wilson, a Great Scottish Physicist: His Life, Work and Legacy» фамилия все же присутствовала). Давайте расскажем все по порядку.

Чарльз Томсон Рис Вильсон

Родился 14 февраля 1868 года, Гленкорс, округ Мидлотиан, Шотландия

Умер 15 ноября 1959 года, Карлопс, округ Скоттиш-Бордерс, Шотландия

Нобелевская премия по физике 1927 года (1/2 премии, вторую половину получил Артур Холли Комптон). Формулировка Нобелевского комитета: «За метод визуального обнаружения траекторий электрически заряженных частиц с помощью конденсации пара» (for his method of making the paths of electrically charged particles visible by condensation of vapour).

Местечко Гленкорс было (и остается) небольшим церковным приходом в семи милях от Эдинбурга. Именно там жила семья овцевода Джона Вильсона и Энни Кларк Харпер, в которой в Валентинов день 1868 года появился на свет Чарльз Томсон Рис Вильсон.

Когда будущему ученому исполнилось четыре года, его отец умер, и с Шотландией пришлось попрощаться. Семья переехала в Манчестер: там жили родственники, которые могли помочь им выжить. В Манчестере Вильсон-младший учился в Гринхейской гимназии, где уже тогда заинтересовался наукой. Особенно ему нравилась микроскопия, готовить препараты и рассматривать их в микроскоп мальчик любил больше всего на свете.

Однако средняя школа была окончена, и надо было думать о высшем образовании. Помог (финансово) старший сводный брат Уильям. Итог — сначала три года в Оуэнс-колледже (ныне Университет Манчестера), куда Вильсон поступил с идеей стать медиком, бакалавриат в 1887 году, дополнительный год для изучения классической троицы «философия-греческий-латынь», а затем, уже на средства выигранной стипендии, Кембридж, Сидней-Сассекс-колледж. Докторскую степень в Кембридже CTR, уже уверенный, что его призвание не медицина, а физика, получил в 1892 году и остался в университете — заниматься наукой.

Увы, в том же 1892 году умер тот самый Уильям — сводный брат, помогавший Вильсону в учебе. Пришла пора Чарльзу становиться главой семьи и уже самому помогать ей финансово. Он оставил Кембридж и отправился работать школьным учителем: за это платили больше. Но Вильсон понял, что без науки он не может, и вернулся к своим экспериментам. В Кавендишскую лабораторию, которую тогда возглавлял тот самый Джей-Джей Томсон. Правда, тогда он еще сверхурочно работал лаборантом в медицинской школе в Кембридже — призвание призванием, а семью кормить надо.

Человеку с очень плотным рабочим графиком нужно отдыхать. А лучший отдых — это активный отдых. И вот одним прекрасным днем 1894 года CTR совершил восхождение на вершину Бен-Невис. Прекрасный горный воздух, яркое солнце, облака стелются у ног... И именно там Вильсон увидел глорию. Не ту, которая sic transit, а достаточно редкое атмосферное явление, которое сейчас проще всего наблюдать во время взлета и посадки, когда лучи Солнца проходят сквозь самолет и вокруг его тени на облаках возникает кольцевая радуга. Сама же тень носит название «брокенского призрака» — в брокенских горах такое видели чаще всего.

Вильсон был потрясен и заворожен этим явлением, поэтому решил посвятить себя его изучению. Впрочем, очень быстро он переключился на еще более удивительное явление: пытаясь создавать искусственные облака, он обнаружил в лаборатории неожиданный эффект. «Почти немедленно, — писал он, — я натолкнулся на нечто, представляющее гораздо больший интерес, чем оптические феномены, которые я намеревался изучать». Вильсон работал с камерой расширения, в которой туман образовывался вокруг частиц пыли. Он заметил, что, даже если удалить всю пыль в воздухе, туман в условиях влажности все равно образуется. Догадка Вильсона была гениальной: он предположил, что центрами сгущения служат ионизированные молекулы газов, составляющих воздух: кислорода и азота.

Он заполучил рентгеновскую трубку (напомним, рентгеновское излучение только-только было открыто) и тотчас получил доказательство своей правоты: Х-лучи вызвали обильное образование тумана в его камере. Так он параллельно подтвердил свою идею и, походя, существование ионов. Сделал и отправился заниматься дальше атмосферными явлениями и атмосферным электричеством.

К своей камере серьезно он вернулся уже в 1910 году (до 1904 года Вильсон ее активно совершенствовал). К тому времени Резерфорд уже открыл ядро атома, Томсон уже получил свою Нобелевскую премию за открытие электрона, альфа-частицы вовсю использовались. Ему пришла в голову идея, что заряженные частицы, пролетая, будут ионизировать воздух и оставлять следы, которые можно будет фотографировать.

В 1911 году человечество впервые увидело след, оставленный альфа-частицей. Тогда нельзя было и мечтать увидеть ее напрямую. Способ глазами увидеть путь, пройденный элементарными частицами, и отличить их друг от друга стал шоком для многих ученых, тем более что он оказался таким изящным и простым! Резерфорд назвал камеру Вильсона «самым оригинальным и прекрасным инструментом в истории науки», поэтому удивительно, что ждать премии Вильсону пришлось так долго. Этой камерой пользовались все, кто в последующие годы изучал и строение атома, и превращения элементарных частиц, и космические лучи.

Сам же Вильсон вернулся к своим любимым грозами и занимался ими и атмосферным электричеством на протяжении остатка своей долгой 90-летней жизни, всегда оставаясь исключительно скромным и абсолютно равнодушным к наградам и почестям человеком.

Когда Вильсону исполнилось 87, он стал самым старым членом Королевского общества, опубликовавшим научную статью. Как говорят, нобелиат был разочарован тем, что ее приняли к печати. Статья была посвящена грозам. За год до этого он впервые в жизни поднялся в воздух и наблюдал любимые грозы сверху. Пишут, что пожилой ученый радовался, как ребенок, наблюдая разряды молний в иллюминаторе.