Осенью 1892 года Рэлей обратился к ученым коллегам с письмом. Он просил их указать причину обнаруженного им несовпадения. Опытами Рэлея заинтересовался английский физико-химик Рамзай. Он предположил, что причина неодинаковой плотности заключается в присутствии неизвестного тяжелого газа, и сообщил об этом Рэлею.
Ученые решили выделить таинственный газ, но пути к обнаружению его они выбрали разные. Рамзай обратился за помощью к химии.
Во время своих многолетних демонстрационных опытов он заметил, что магниевые опилки поглощают азот. «Магний поможет решить задачу», думал Рамзай. Он поглотил кислород воздуха медью. Оставшийся азот в течение 10 дней прогонял многократно через трубку с раскаленным магнием. Объем газа уменьшался изо дня в день, а его плотность возрастала. Через 10 дней в руках Рамзая было 100 кубических сантиметров нового газа с плотностью 19,086.
Рэлей в своих исследованиях использовал физические методы. От своего друга физика Дьюара он узнал об опытах Кэвендиша. Рэлей повторил опыт Кэвендиша, применив гораздо более совершенную аппаратуру. Азот окислялся в 50-литровом колоколе.
Через несколько дней Рэлей получил половину кубического сантиметра неизвестного газа.
Итак, новый газ был в руках. 13 августа 1894 года физик Рэлей и химик Рамзай сделали предварительное сообщение на съезде Британского общества естествоиспытателей в Оксфорде об открытии новой составной части воздуха. Один физик, прослушав сообщение, спросил: «Не
открыли ли вы, господа, и имени этого газа?»
Вопрос не был праздным. Открыть новое вещество это еще не все. Надо изучить его, узнать, соединение это или элемент. Каковы его характерные свойства? Название ведь обычно выражает наиболее характерную особенность вещества.
Рамзай, основываясь на кинетической теории газов, нашел, что молекула нового газа состоит из одного атома. Следовательно, если газ одноатомен, то соединением он быть не может. Новый газ был элементом.
Много усилий и времени было затрачено на то, чтобы получить соединение нового газа. Его пробовали соединить со фтором, хлором, с металлами, нагревали, сжимали. Газ оставался самим собой: он не реагировал ни с одним веществом. И поэтому на вопрос ученые ответили: «Газ недеятелен, ленив, так его и назовем». Новый газ был назван «аргоном», что в переводе с греческого означает «ленивый, безразличный».
Вскоре Рамзай послал своих помощников в лондонские химические магазины за урановым минералом клевеитом. Было куплено 30 граммов клевеита, и в тот же день Рамзай со своим помощником Метьюзом извлек несколько кубических сантиметров газа. Рамзай подверг этот газ спектроскопическому исследованию. Он увидел яркую желтую линию, очень похожую на линию натрия и в то же время отличающуюся от нее по своему положению в спектре. Рамзай был настолько удивлен, что разобрал спектроскоп, прочистил его, но при новом опыте снова обнаружил яркую желтую линию, не совпадавшую с линией натрия. Рамзай просмотрел спектры всех элементов. Наконец он вспомнил о загадочной линии в спектре солнечной короны.
В 1868 году во время солнечного затмения французский исследователь Жансен и англичанин Локьер обнаружили в спектре солнечных протуберанцев яркую желтую линию, которой не оказалось в спектрах земных источников света. В 1871 году Локьер высказал предположение, не принадлежит ли эта линия спектру неизвестного на Земле вещества.
Он называет этот гипотетический элемент гелием, то есть «солнечным». Но на Земле он обнаружен не был. Физики и химики им не заинтересовались: на Солнце, мол, совершенно другие условия, там и водород сойдет за гелий.
Так неужели в его руках этот самый гелий?! Рамзай почти уверен в этом, но он хочет услышать подтверждение от известного спектроскописта Крукса. Рамзай посылает ему газ на исследование и пишет о том, что нашел какой-то новый газ, названный им криптоном, по-гречески означает «скрытный». Телеграмма от Крукса гласила: «Криптон есть гелий».
Но где же искать этот газ? Рамзай исследовал все тела, которые могли содержать газы, исследовал даже метеориты, но ничего нового не обнаружил. Тогда Рамзай снова обратился к воздуху. И неизвестно, обнаружил бы ученый новые инертные газы, если бы во время его поисков Линде в Германии и Хэмпсон в Англии не взяли одновременно патент на машину, сжижающую воздух.
Эта машина словно была изобретена специально для открытия инертных газов. Принцип ее действия основан на известном физическом явлении, если сжать воздух, а затем дать ему быстро расшириться, он охладится. Охлажденным воздухом охлаждают новую порцию сжатого воздуха, поступившую в машину, и т. д., пока воздух не превратится в жидкость.
В конце 1897 года Рамзай от Хэмпсона получил 100 кубических сантиметров жидкого воздуха.
Испарив почти весь азот и кислород, Рамзай оставшийся жидкий воздух поместил в газометр. Он думал найти там гелий, так как считал, что этот газ испаряется медленнее, чем кислород и азот. Он очистил газ в газометре от примеси кислорода и азота и снял спектр, в котором обнаружил две яркие ранее неизвестные линии.