Можно ли сделать золото? Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов

Гофман Клаус

Фредерик Содди нисколько не преуменьшал те трудности, которые стоят на пути человечества в деле использования на Земле атомного огня и возможности контроля над ним: "Вероятно, человечеству придется трудиться много лет, быть может, даже столетий, чтобы найти это средство; однако цель уже у всех на виду и исследователи идут к ней самыми разными путями". Разразившаяся первая мировая война поколебала веру Содди в достижение рая на земле с помощью ядерных сил: "Можно себе представить, как бы выглядела современная война, если бы было открыто такое взрывчатое вещество!".

Что делали другие исследователи атома во время войны? Отто Хан узнал войну со всеми ее ужасами на фронте; после откомандирования в специальную

химическую часть он время от времени занимался научной работой. Хан советом и делом поддерживал свою сотрудницу Лизу Мейтнер, работавшую в химическом институте Общества кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме. Совместно им удалось в 1918 году успешно закончить работу, начатую еще до войны и прерванную военной службой Хана, по поискам "праотца" радиоактивного элемента актиния. Было несомненно, что такой исходный элемент должен существовать, ибо актиний сам не является долгоживущим элементом. Учитывая период полураспада актиния, равный 13,5 годам. Хан пришел к выводу, что он давно бы "вымер", если бы постоянно не образовывался вновь из другого элемента.

Было сделано предположение, что неизвестный радиоактивный элемент следует искать в остатках после переработки урановой смолки; это блестяще подтвердилось. В этой весьма трудно растворимой породе, окрещенной в промышленности "серая нечисть". Хан и Мейтнер нашли долгожданный радиоактивный элемент. К удивлению, это оказался не просто неизвестный радиоактивный изотоп, а вообще новый химический элемент, который занял пустую клетку 91 в периодической системе. Элемент, столь упорно скрывавшийся от их преследований. Хан и Мейтнер в шутку называли абракадабра, теперь же они окрестили его протактинием.

А другие атомщики? Чем занимались они?

Рамзай, умерший в 1916 году, до конца оставался верен своей любимой идее о превращении элементов посредством радиоактивного излучения. Мимо него также не прошли волнения военных лет, Большой патриот Англии, он резко оборвал все прежние дружественные контакты с немецкими коллегами.

Резерфорд был подчеркнуто сдержанным. В 1916 году в лекции "Излучения радия" в Манчестерском университете он заявил: конечно, человечество стремится найти пути для использования мощных энергий, скрытых в радии; ведь из 1 кг радия за тысячелетия образовалось бы столько же энергии, сколько выделяется ее при сжигании 100 миллионов килограммов угля. Однако я надеюсь, продолжал ученый, что этот путь не будет найден до тех пор, пока люди не научатся жить в мире со своими соседями.

Резерфорду тоже пришлось отдать дань войне -- британское адмиралтейство пожелало, чтобы он стал научным экспертом по вопросам защиты кораблей от вражеских подводных лодок. Однако каждую свободную минуту физик использовал в своих собственных научных интересах. Он находился в оживленной переписке с Нильсом Бором: "Мне хотелось, чтобы Вы были рядом, для того, чтобы обсудить с Вами значение некоторых моих результатов по столкновению ядер,-- писал Резерфорд датскому теоретику 17 ноября 1917 года.-- Мне кажется, я получил поразительные результаты. Однако работа продвигается тяжело и медленно. Для старых глаз очень трудно подсчитывать слабые сцинтилляции". Резерфорд упорно бомбардировал атомную крепость своими альфа-лучами в надежде, что однажды атом признает себя побежденным. "Я надеюсь этим путем расщепить атом,-признается он в другом письме к Бору, датированном 9 декабря 1917 года.
– - В одном случае я получил многообещающий результат". При столь радостных перспективах было понятно, что Резерфорд с нежеланием относился к своей военной службе. Когда однажды он получил порицание от адмиралтейства за опоздание на важное совещание, то отстранил все упреки: "Я был занят экспериментами, которые указывают на то, что атом можно искусственно расщепить. Если это так, то это гораздо важнее,

чем вся ваша война!".

Из этих слов можно почти что сделать вывод, что исследователь находился у цели. Уж не нашел ли он способ высвобождать энергию атома путем его разрушения? Трезвый, чуждый всякой сенсации текст отчета Резерфорда от апреля 1919 года, опубликованный в июньском номере "Философикл мэгэзин", мог вызвать разочарование: "Столкновение альфа-частиц с легкими атомами -- IV. Аномальный эффект на азоте". Однако в основе этой статьи лежало еще одно фундаментальное открытие.

Мечты алхимиков сбываются

Эрнест Резерфорд с обычным упорством подвергал бомбардировке альфа-частицами различные элементарные газы и методом сцинтилляции измерял расстояния, на которые отбрасывались атомы, составляющие молекулы газов. Атомы азота в аппаратуре Резерфорда отбрасывались альфа-частицами на 9 см. Однако затем физик обнаружил частицы, которые пробегали расстояние в 28 см.

Он установил, что это были ядра водорода, называемые также протонами. Откуда они могли появиться? Резерфорд был совершенно уверен, что в опытах он исключил даже следы водорода. После некоторого раздумья ученый нашел единственно возможное объяснение: атом водорода получился из ядра атома азота, "разрушенного" ударом альфа-частицы. Дальнейшие опыты подтвердили правильность такого предположения.

Англичанин Вильсон использовал конденсационную камеру так, что в ней пути ядер атомов и других заряженных частичек стали видимыми для человеческого глаза в виде следов конденсации. В тех случаях, когда происходили превращения ядер, в камере наблюдали не обычный путь частичек, а разветвленный. Сотрудник Резерфорда, Блэкетт, сделал фотографии следов ядер. Ему пришлось проявить 23 000 снимков, чтобы найти 8, на которых была видна такая "развилка". Это говорило о необычайно низкой вероятности столкновения или превращения. В обнаруженных восьми случаях шло превращение, наблюдавшееся Резерфордом, которое он ошибочно принял за "разрушение". На самом деле процесс протекал в соответствии с уравнением:

[14]N + [4]He [17]O + p

Атом азота (N) с массовым числом 14 превращается с помощью альфа-частицы (ядра атома гелия) в атом кислорода (О) с массовым числом 17 (изотоп обычного кислорода) и протон (ядро атома водорода). Таким образом, впервые удалось искусственно превратить один элемент в другой, ибо обнаруженное ранее превращение радия или радона в гелий является процессом естественного радиоактивного распада. Сам Резерфорд рассчитал, что прошли бы тысячелетия, пока по этому уравнению получился бы лишь 1 мм[3] водорода. Однако процесс шел. С помощью радиоактивного излучения можно было превратить один элемент в другой. Конечно, оставалось неясным, ограничивается ли это превращение только некоторыми, а именно легкими элементами. Или в конце концов можно будет "получать" таким путем и благородные металлы, быть может, когда-нибудь даже в весомых количествах?

Такая постановка вопроса была правомерной. Ведь меньше чем за двадцать лет после открытия радиоактивности удалось основательно пересмотреть установившуюся в науке догму об элементах и атомах, которые дальше не распадаются и не могут быть превращены друг в друга. Теперь было достаточно оснований для того, чтобы вновь восторжествовали приверженцы столь гонимой алхимии...

20 лет исследований явления радиоактивности привели к открытию большого числа радиоактивных элементов, которые можно было подразделить на три ряда естественного радиоактивного распада: ряд урана -- радия, ряд урана -актиния и ряд тория. Со времени существования Земли начальные представители этих рядов превращались во множество радиоактивных изотопов. Среди них были изотопы нескольких новых элементов. Однако ни в одном из рядов последовательного радиоактивного распада золота нет.