Читать онлайн «Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов». Страница 30

Рано трубить победу

С не меньшими боями шли химики к открытию 61-го элемента. Поневоле спросишь, всегда ли поиски последних недостающих элементов должны вызывать ссоры и споры между учеными мира?

Вильгельм Прандтль безуспешно пытался выделить редкоземельный элемент 61 из неодимовой (60-й элемент) и самариевой (62-й элемент) фракций природных иттриевых земель. Ему не удалось обнаружить его даже рентгеноспектральным методом. Через два года, в марте 1926 года, американские химики Гопкинс, Интема и Гаррис из Иллинойского университета сообщили, что обнаружили этот редкоземельный элемент спектральным анализом. Они нашли 61-й элемент там, где его тщетно искал Прандтль -- в монацитовых остатках выделенной неодимово-самариевой фракции. Новый элемент они предложили назвать иллиний.

Прандтль сразу высказал сомнение. Одни только спектральные линии ничего не доказывают, к тому же эти линии, полагал он, наверняка происходят от загрязнений. Гаррис, Интема и Гопкинс не дали еще ни одного обоснованного доказательства открытия 61-го элемента.

Сообщение американцев вызвало выступление итальянцев Ролла и Фернандеса из Химического института Флорентийского университета: 61-й элемент был ими обнаружен еще в июне 1924 года рентгеноспектральным путем в бразильском монацитовом песке и назван флорентием.

С полным основанием все захотели узнать, в каком журнале опубликовано это сообщение. Итальянцы смущенно признались, что их еще не совсем полный исследовательский отчет находится в запечатанном конверте в Академии наук в Риме. Американцы комментировали такое объяснение с нескрываемой насмешкой. Если это действительно так, то они со всем почтением хотели бы указать на то, что еще в 1922 году американские ученые открыли неизвестные линии в спектре редкоземельных элементов и отнесли их к недостающему 61-му элементу. Следовательно, в любом случае приоритет, а также право наименования находятся на их стороне.

Если просмотреть научные журналы за 1926--1928 годы, то можно только удивляться, с каким упорством проводился этот научный бой за первенство в открытии 61-го элемента. Оба лагеря находили поддержку извне. До последнего времени не было единства в вопросе, кому, собственно, принадлежит приоритет; как же называть вновь открытый элемент, который никто еще вовсе и в руках не держал: иллиний или флорентий?

Самую умную мысль в этом споре высказал Вильгельм Прандтль в январе 1927 года: "Видимо, к концу периодической системы около 93-го номера образуются неустойчивые конфигурации; они дают о себе знать еще в более ранних периодах, а именно: у номера 43, затем у 43+18 61 и, наконец, окончательно у 43+18+32 93". Другими словами, Прандтль считал, что элементы с номерами 43, 61 и 93 вообще не должны существовать.

Не более мирно происходило открытие элементов 85 (экацезия) и 87 (экаиода). С 1930 по 1932 годы Аллисон, Мерфи и Бишоп из Алабамского политехнического института (США) не единожды заявляли, что они обнаружили элемент 85 -- алабамий и элемент 87 -- виргиний в морской воде, в естественных соляных залежах, а также в минералах, содержащих цезий и слюду. С помощью какого-то магнито-оптического метода исследователям, по-видимому, удалось провести обогащение воды этими элементами.

Научная ценность такого нового метода анализа горячо оспаривалась другими учеными -- американцами Папис и Вайнером из Корнуэльского университета (Итака); они полагали, что сами получили элемент 87. Сюда надо причислить также некую Хулубай из Румынии, которая хотела назвать открытый ею элемент 87 молдавием.

Ньютон Фрэнд из Бирмингэма специально совершил поездку на Мертвое море, чтобы заняться поисками элементов 85 и 87. Необычайно высокая концентрация солей в этом внутреннем море должна была, по его мнению, открывать особенно благоприятные возможности. Представления о том, что экацезий, относящийся к щелочным металлам, следует искать в морской воде, были логичными, если учесть близкое родство 85-го элемента с цезием, калием, натрием. В 1932 году в журнале "Кемикл ньюс" свою лепту в этот вопрос внес некий Стивенсон. Он наконец узнал, где в Мировом океане следует искать экацезий: во впадине Минданао на глубине около 10 000 м. Кто решится на такую экскурсию?

Вопреки всем стараниям исследователей, клетки 43, 61, 85 и 87 периодической системы оставались пустыми. Рений был практически последним элементом, который смогли химически выделить классическим путем в достаточном количестве, хотя и после трудоемких операций.

От других недостающих элементов можно было увидеть лишь "тени" в виде рентгеновских спектральных линий. При этом не было даже уверенности, что они относились именно к искомым элементам. Такую неудачу объясняли тем, что элементов 43, 61, 85 и 87 теперь уже не существует. Наверняка они распались за те 4,6 миллиардов лет, что существует Земля. Во всяком случае, это следовало предположить по отношению к элементам 85 и 87, так как они в периодической системе должны располагаться рядом с радиоактивными элементами.

Снаряд без заряда

Со времени превращения азота в кислород при помощи альфа-излучения в 1919 году все твердо уверовали в то, что ядерная физика является ключом ко всеобщему превращению элементов. Однако вслед за надеждой, что методом Резерфорда можно постепенно превратить или расщепить все атомы с помощью альфа-лучей с достаточно большой энергией, ученых постигло разочарование. За десять лет после первого удачного эксперимента смогли подвергнуть бомбардировке едва лишь дюжину элементов, да и то самых легких. В случае тяжелых элементов в массивное ядро атома не могли проникнуть даже альфа-частицы с максимальной энергией в 9 мегаэлетронвольт (МэВ). Они отклонялись большим одноименным зарядом ядра, не придя с ним в соприкосновение. Тем самым была утрачена всякая надежда на превращение ртути с помощью альфа-частиц в соседнее золото. Выход думали найти в использовании таких снарядов, как протоны (ядра атома водорода). Конечно, для этого необходимо искусственно ускорить эту частицу до столь же высоких энергии, какими обладали альфа-частицы. Откуда же взять такие гигантские энергии? Для этой цели следовало бы получить и использовать напряжение в несколько миллионов вольт -- техника, которой тогда еще не овладели.

Перелом произошел в 1930 году. Американские физики в Вашингтоне сконструировали трансформатор на 3 мегавольта (MB) и с его помощью ускорили протоны до энергии в 1 МэВ. Через год Ван-дер-Грааф в Принстонском университете построил свой первый генератор на 1,5 МэВ, названный позднее его именем.

Эрнест Лоуренс и его сотрудники из университета в Беркли в конце концов нашли совершенно новый путь: искусным приемом, с помощью больших электромагнитов в поле высокого напряжения, Лоуренс заставил частицы мчаться по спирали. Таким способом можно было постепенно ускорить частицы до высоких энергий. Это была новая установка -- циклотрон. Посредством такого ускорителя частиц можно было достичь интенсивностей излучения, которые теоретически эквивалентны нескольким килограммам радия. Был сделан мощный шаг вперед, ибо человечество никогда не смогло бы получить столь значительных количеств радия.

В конце 1931 года Лоуренс с помощью своего циклотрона достиг мощности 1 МэВ, через год -- уже 5 МэВ. В настоящее время мощность современных ускорителей частиц измеряют в гигаэлектронвольтах (ГэВ), то есть в миллиардах электронвольт. По сравнению с первыми ускорителями сегодняшние мощнейшие агрегаты с их километровыми путями пробега частиц выглядят гигантами.

Ученикам Резерфорда, Кокрофту и Уолтону, в 1932 году удалось провести первое ядерное превращение с помощью искусственно разогнанных протонов: мишенью служило ядро атома лития -- самого легкого элемента после водорода и гелия. Путем такого обстрела литий превратился в гелий. Советские физики-атомщики И. В. Курчатов и Н. Н. Синельников, которые вскоре после кембриджских ученых и независимо от них обнаружили ту же реакцию, первыми дали вероятное объяснение процесса. Сенсационная пресса видела в "разрушении" лития дальнейший шаг к подчинению атомных сил человеку и связывала с этим самые отважные фантазии: боевой корабль с несколькими граммами лития в качестве топлива сможет пересечь Атлантику... Заметьте, военный корабль, а не торговое судно было первым примером в оценке атомной энергии. Специалисты рассматривали этот эксперимент гораздо более трезво. Превращение атома лития идет с ничтожным выходом. Нужно ускорить миллионы протонов, чтобы произошло одно-единственное столкновение.

К испытанным снарядам, бомбардировавшим атомное ядро,-- альфа-частицам (ядрам атома гелия), протонам (ядрам атома водорода) -- к началу 1932 года присоединился еще один: дейтрон. Это -- ядро тяжелого изотопа водорода, которое обладает массой, равной удвоенной массе протона. В том же году в космическом излучении на большой высоте был открыт позитрон, оказавшийся положительно заряженной частицей -- античастицей отрицательного электрона. Вскоре эту новую элементарную частицу удалось также обнаружить при земных радиоактивных процессах. Когда в 1932 году ученик Резерфорда, Джеймс Чэдвик, открыл еще одну, до той поры неизвестную, частицу -- нейтрон, то этот год в научных кругах стали справедливо называть annus mirabilis -- годом чудес.