Проверив несколькими способами вес и размер шариков, Перрен приступил к опыту.
Он взял маленькую кювету, налил в нее воды с небольшим количеством спирта, высыпал туда свои шарики, прикрыл кювету стеклом и залил края парафином. Затем ученый поставил кювету на ребро перед микроскопом и стал наблюдать, что в ней происходит. Часть гуммигутовых шариков опустилась на дно, остальные продолжали «висеть» в жидкости. В верхней части кюветы шариков было совсем мало, ближе ко дну шарики располагались гуще.
В результате многолетнего труда Перрен установил, что по мере удаления ото дна сосуда число шариков убывает ровно вдвое через каждые 34 микрона (0,0034 сантиметра).
Шарики гуммигута подчинялись закону убывания плотности с высотой. Они могли служить моделями молекул газа и в условиях этого опыта отличались только размерами.
Определение Перреном веса молекул газа было первым неопровержимым доказательством действительного существования атомов и молекул.
Новое доказательство существования атомов дали исследования радиоактивных веществ. Ученые сделали несложный, но очень остроумный прибор. Дно небольшого стаканчика покрыли слоем сернистого цинка. Это вещество обладает способностью светиться под ударами каких-либо быстролетящих частиц.
Внутри стаканчика укрепили стойку с крошечным кусочком радиоактивного вещества. Отверстие стаканчика закрыли увеличительным стеклом. Этот прибор получил название спинтарископа. Глядя внутрь стаканчика, видели, что на экране вспыхивает очень много искорок-звездочек. Эти частицы, выброшенные распадающимися атомами радия, ударяются о молекулы сернистого цинка и вызывают их свечение.
Подсчитав эти вспышки, ученые установили, что 1 миллиграмм радия выбрасывает в секунду 362 миллиона частиц. Эти частицы есть не что иное, как атомы газа гелия.
Позднее был найден еще один способ наблюдать летящие атомы. Ученые сделали прибор, подобный поршневому насосу и называемый камерой Вильсона.
В небольшой стеклянный цилиндр вставили подвижное дно, служившее поршнем.
В середине поршня укрепили маленькую стоечку с кусочком радиоактивного вещества и цилиндр наполнили влажным воздухом. Затем резко выдвинули поршень — давление уменьшилось, воздух расширился, а температура упала. Между тем давно уже известно, что если воздух, насыщенный водяными парами, охладить, то пар выделится в виде тумана. А так как в этой камере находилось еще радиоактивное вещество, то образование тумана произошло не так, как в обычном воздухе, и наблюдатель сквозь прозрачную крышку прибора увидел, как от крупинки радиоактивного вещества во все стороны протянулись тонкими ниточками цепочки капелек тумана.
Ярко освещенные лучами фонаря, эти белые ниточки виднелись совершенно отчетливо. Осколки атомов несли с собой электрический заряд. Этот заряд они сообщали частичкам водяного пара, с которым сталкивались на пути. Те притягивали к себе другие частички и быстро росли. Таким образом разлетающиеся частички радиоактивных веществ образуют на своем пути цепочки из капелек тумана; сами частицы не видны, но след их виден достаточно ясно.
С помощью фотоаппарата, приставленного к такой камере, ученые фотографируют пути летящих осколков атомов. Эти осколки представляют собой не что иное, как атомы газа гелия. Если оставить в камере радиоактивное вещество на достаточно долгий срок, то в ней будет обнаружено присутствие гелия.
Не менее убедительное доказательство существования атомов дали рентгеновские лучи. Рентгеновские лучи способны проникать сквозь ткани человеческого тела, дерево, бумагу, металлы.
С их помощью удавалось даже измерить расстояние между атомами.
Для этой цели на стойке укрепили кристалл берилла. Слева помещалась фотографическая пластинка, справа — рентгеновская трубка. Пучок лучей направили на кристалл, и на фотопластинке отпечаталась тень кристалла. Но эта тень не была сплошной. Она состояла из множества светлых точек, расположенных в определенном порядке, и напоминала собой ажурное кружево.
Рентгеновские лучи, проникшие через центр кристалла, не рассеивались и давали на фотопластинке светлое пятно. Вокруг этого центрального пятна располагались сложные узоры, составленные из маленьких точек. Правильное, симметричное, расположение точек на снимке указывало не только на существование атомов, но и на то, что атомы в кристалле размещены в строгом порядке.
Все эти опыты доказали существование атомов и помогли взвесить, измерить и сосчитать их.
Атомы необычайно малы. В одной частичке табачного дыма, голубыми кольцами вьющегося над папиросой, содержится 700 миллионов миллиардов атомов.
Если взять медный пятак и расплющить его на вальцах так, чтобы получилась лента толщиной в 1 атом и шириной в 33 миллиметра, то такую ленту можно протянуть на 65 километров.