Светлина и недоверие: Как е открит хелият
„ Постигнах един от най-хубавите и минимум предстоящи резултати – спектрите на звездите! – и то красиви спектри с пъстри цветове и превъзходни линии. Само още една стъпка и химическият състав на Вселената ще бъде оголен “, написа астрофизикът Пиер Жул Сезар Жансен на жена си от обсерватория в Италия през декември 1862 година Въоръжен с най-новите технологии по това време и наблюдения, направени от други западни астрофизици, Жансен е решен да разкрие тайните на галактиката.
На 18 август 1868 година той съумява да направи тъкмо това – и става първият човек, който следи хелий, детайл, невъобразим до момента на Земята, в слънчевия набор. По това време обаче Жансен няма концепция какво гледа – само знае, че е нещо ново.
Пиер Жул Сезар Жансен
Средата на 1800 година е вълнуващо време да погледнем към небесата. Нов инструмент, наименуван спектроскоп, уголемява региона на астрономията: сходен по дизайн на телескопа, той работи като свръхмощна призма, разделяйки светлината на обособени талази с измерими дължини. Ранен модел на спектроскопа разрешава на физика Йозеф декор Фраунхофер да следи слънцето при започване на 19 век – само че той е заинтригуван от мистериозни черни линии, които прекъсват естествените цветове. Тези черни линии са наречени на него, макар че и той не знае какво гледа.
Загадката ще бъде разкрита няколко десетилетия по-късно от немските откриватели Густав Кирхоф и Роберт Бунзен. През 1859 година Бунзен и Кирхоф откриват, че нагряването на разнообразни детайли създава ярки светлинни линии в спектроскопа – и тези светлинни линии от време на време подхождат на тъмните линии на Фраунхофер.
Учените откриват, че ярките линии се появяват при горене на газ. Например, водородът изгаря в оранжево, само че когато се следи посредством спектроскоп, излиза наяве, че оранжевото се състои от голям брой обособени тесни дължини на вълната на светлината. По същия метод тъмните линии, които Фраунхофер открива, съставляват светлина, погълната от по-хладен детайл на повърхността на слънцето. „ Двамата учени откриха, че всеки химичен детайл създава неповторим набор “, написа Американският институт по физика. „ Това обезпечава един тип „ пръстов отпечатък “, който може да удостовери съществуването на този химикал. “
Жансен потъва с ентусиазъм в тази нова форма на светлинен разбор. Въпреки че живее в Париж, той пътува из Европа и Азия в търсене на оптимални гледни точки за наблюдаване на нощното небе. Той също гони затъмнения, посещавайки Италия през февруари 1867 година и по-късно отивайки чак до Гунтур, Индия, за цялостното слънчево затъмнение на 18 август 1868 година Френското държавно управление и неговата Национална академия на науките финансират тази експедиция, дружно с тази на различен французин, като харчи над 75 000 франка за двете пътувания.
Но високата цена се оказва почтена инвестиция. В деня на затъмнението, въоръжен със своя спектроскоп, Жансен вижда нещо неизмеримо: блестящо жълта линия, чиято дължина на вълната не съответствува с нито един от известните детайли. Спектърът се приближава най-близо до модела на натрий, само че е задоволително отчетливо друг, с цел да заслужи лична категория. Изглежда е открит нов детайл, невъобразим до момента на Земята.
Норман Локър
В същото време Жансен разкрива нов метод за наблюдаване на слънцето без нужда от затъмнение, употребявайки модифициран обсег. Той изпраща новина за всичко това до Академията на науките след затъмнението. Но по същото време Академията получава известие от британския астроном Норман Локър, че се е натъкнал на изобретение, което му разрешава да гледа слънцето също без затъмнение, и е направил сходно наблюдаване. Така като двете обособени самостоятелни работи се удостоверяват една друга, мъчно е да се дадат дефинитивни заслуги на единия от двамата учени. Астрономът Херве Фей предлага нещо като компромис: „ Вместо да се опитваме да разделяме заслугата за откритието и в резултат на това да я понижим, не би ли било по-добре да отдадем независимо цялата чест и на двамата от тези хора на науката, които, разграничени от няколко хиляди километра, са имали шанса всеки да доближи до нематериалното и невидимото посредством способ, който е може би най-удивителният, който геният на наблюдението в миналото е замислял? “ Двамата откриватели се съгласяват от сърце.
Но въпросите остават. Най-важният измежду тях: Какво тъкмо бяха видели Жансен и Локър? Не всички учени имат вяра на наблюдението, както Локиър скоро ще научи. Търсейки доказателство в поддръжка на изказванието, че е оказал помощ да се открие нов детайл, Локър се обръща към британския химик Едуард Франклънд, с цел да се опита да възпроизведе модела на дължината на вълната в лабораторни условия. Франклънд допуска, че това може да бъде породено от водород при рискови температура и налягане, само че те не въпреки всичко са успяват да го пресъздадат.
Скептицизмът по отношение на опцията за детайл, действителен в космоса, само че не и на Земята, може би не е изненада, защото той е първият по рода си. Научните историци Джеймс Л. Маршал и Вирджиния Р. Маршал пишат: „ Франклънд, може би внимателен заради множеството неправилни „ новооткрити детайли “, които се появяват със спектрографията, не желае името му да се свързва с нов утопичен детайл “, даже откакто Локър обществено приказва за него, като го назовава „ Хелий “ по гръцкото име за слънцето.
Не всички обаче са толкоз скептични. Американският академик Джон Уилям Дрейпър превъзнася откритието през 1876 година в обръщение на учредителната среща на Американското химическо общество. „ Често виждам блестящо жълтия лъч, предаван от хромосферата на слънцето, от този чужд детайл, хелий, както астрономите са се осмелили да го нарекат. Изглежда трептящ от неспокойствие да опише историята си и какъв брой още невидими спътници има. “
Уилям Рамзи
Едва през 1882 година физик вижда хелий и на Земята. Италианският физик Луиджи Палмиери записва жълтата спектрална линия в своите данни, до момента в който проучва лава от Везувий. По-късно това изобретение е последвано от експерименти с газ, извършени от шотландския химик Уилям Рамзи, а от 1895 година откривателите могат дефинитивно да кажат, че хелият съществува както на Земята, по този начин и на слънцето. Рамзи казва още, че хелият е артикул на радиоактивното раздробяване на радий, и го слага по отношение на другите детайли в периодическата таблица.
Днес хелий е може би най-известен като газ за балони за рожден ден, само че той също по този начин служи за значими цели в медицинските машини, както и в галактическите кораби и радиационните монитори. Използва се също в компютърни елементи, микроскопи, въздушни възглавници в колите и Големия адронен ускорител.
