Превращение элементов - Казаков Борис Игнатьевич - Страница 46

Откуда он взялся? Впрочем, это не сложный вопрос. На него ответ нашли быстро.

Уже говорилось о многообразии ядерных реакций, которые имели место при обстреле плутония ионами неона. При этом выбрасывались нейтроны, которые в свою очередь могли проникать в другие ядра плутония, и происходило образование америция.

Обескураживало физиков не появление этого элемента, а столь неправдоподобно быстрый, не укладывающийся в рамки всех предшествующих расчётов его распад.

Оказывается, здесь пришлось столкнуться с явлением, которое было открыто Флеровым и Петржаком много лет назад, когда они — помните? — работали в служебном помещении станции метро «Динамо», т. е. с самопроизвольным делением ядер тяжёлых элементов. Тогда это был уран, теперь же — америций. Физики знали, что акт такого деления чрезвычайно редок. Для америция-242 это деление ранее не наблюдалось, и по сложным расчетам выходило, что оно может происходить один раз в 1014 лет. Невообразимая редкость и многократное повторение одного и того же периода жизни — 0,014 секунды.

Есть от чего сойти с ума! Дело дошло до того, что один из исследователей, представляясь, назвал себя вместо Анатолия Америцием. Член-корреспондент АН СССР Д.И.Блохинцев, ознакомившись с результатами работ, проведённых молодыми физиками, и с их «америциевым тупиком», был восхищён открытием нового явления, но сказал, что они «нашли негра с белой кожей».

Работа продолжалась — упорная, тяжёлая, изнурительная. Гипотеза Юханнесена оказалась ошибочной, а период деления америция-242 совершенно случайно совпал с тем, какой предсказал ученый для 104-го элемента. Это и было причиной ошибочных результатов. От гипотезы Юханнесена пришлось отказаться, а повторяющиеся 0,014 секунды твёрдо закрепить за одним из изотопов америция. Условия опыта были таковы, что у этого изотопа, при других условиях распадавшегося за несравнимо более длинный срок, образовывалось изомерное, возбуждённое ядро. Он просто не мог из-за этого жить дольше.

Нечто подобное открыл И.В.Курчатов без малого за 30 лет до эксперимента в Дубне. Мы говорим «нечто» потому, что в Дубне разница между метастабильным и возбуждённым состояниями ядра оказалась неправдоподобно большой, у Курчатова она была куда меньше.

Один из английских физиков охарактеризовал это открытие примерно следующим образом: по сравнению с аномалией америция, перспективы исследования которой даже трудно представить, новый 104-й элемент не что иное, как трофей, повешенный на стену. Но этот трофей по-прежнему не давался в руки.

Только в 1964 г. после долгих трудов, преждевременной радости и горьких разочарований, неоднократных остановок и отступлений рождение 104-го элемента было безоговорочно, вне всяких сомнений зарегистрировано. Его получили не 17, как предыдущего 103-го, а целых 150 атомов. Целое состояние! Весь мир узнал об этом с большим удовлетворением, и в адрес Флерова посыпались восхищённые письма с предложениями имён для новорождённого.

Но почти два года он оставался без имени; более того, в соответствующую клетку менделеевской таблицы его заносить не торопились. Флеров воздерживался от этого, ожидая, что скажут химики. Ведь 104-й, как предполагалось, должен сильно отличаться от других заурановых элементов; очевидно, он — экагафний, но это надо было доказать.

За изучение химических свойств 104-го взялся чехословацкий учёный Иво Звара, окончивший Московский государственный университет. Можно представить себе, к решению какой задачи он приступил. За пять часов работы ускорителя в лучшем случае удавалось наблюдать образование лишь одного атома 104-го элемента. И жизни ему было отпущено совсем ничтожный срок. Правда, не 0,014 секунды, но и не намного больше — 0,3 секунды. То, что Иво Звара справился с почти неразрешимой задачей, заставляет восхищаться мужеством, самоотверженностью, беспредельной преданностью учёных науке и уровнем технического обеспечения современного научного эксперимента.

Иво Звара создал своеобразную методику «мгновенной химии», которую отрабатывал в течение четырёх лет. Если 104-й — не актиноид и принадлежит к соседней группе, то у него должны быть существенные отличия в соединении с хлором. Хлориды всех актиноидов нелетучи, и их легко отделить на фильтре от хлоридов IV группы, которые летучи. В приборе Иво Звары атомы 104-го выбивались из мишени и попадали в трубки, по которым шёл газовый поток, где он и тормозился. Газ прежде всего был чистым азотом, но в него добавлялись летучие хлориды элементов аналогов — старый принцип, разработанный ещё Жолио-Кюри, но не в жидкой фазе, а в газовой. Редкие атомы 104-го, попадая в поток, немедленно образовывали хлорид и в виде такого соединения устремлялись к счётчику самопроизвольного деления ядер. Чтобы повысить летучесть хлоридов 104-го, которая всё же ниже, чем у его аналогов, опыты велись при температурах порядка 300-350°, что требовало большой надёжности и коррозионной стойкости аппаратуры. Побочно образовавшиеся хлориды актиноидов легко задерживались специальными фильтрами, а 104-й достигал «места своего назначения» за время менее 0,1 секунды и сигнализировал там о своём присутствии, не допуская сомнений в том, что он не что иное, как экагафний, со всеми химическими свойствами, присущими IV группе.

Эпопея 104-го элемента была завершена, и Г.Н.Флеров мог без всяких колебаний дать ему название. Он написал: курчатовий.

Нужны ли они?

Убеждённый «в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведёт ещё ко многим новым открытиям, — писал в своё время Д.И.Менделеев, — я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особенно тщательно заниматься урановыми соединениями».

Этот завет стал соблюдаться ещё при жизни великого учёного и в последующее время привёл к таким результатам, которые и фантастическими романами не были предусмотрены.

Создание целого ряда заурановых элементов можно, пожалуй, назвать научной героикой.

Теоретическая физика тоже пришла к великим результатам.

И тут не постесняемся задать один, как говорят учёные, некорректный вопрос: ну и что? зачем всё это нужно? Какая нам польза от элементов-призраков, жизнь которых определяют даже не в прямую, на ощупь, а по каким-то следам? А ведь всё это денег стоит — и, по всему, немалых!

Практическое использование одного из первых заурановых элементов — плутония не вызывает сомнения. Оно тридцать лет назад было потрясающе трагичным. При создании этого элемента, как, впрочем, и других заурановых, учёные интересовались не столько физическими и химическими свойствами его, сколько энергией, выделяющейся при распаде. Да и сам уран рассматривался прежде всего с этой точки зрения. «Манхеттенский проект» завершился военным использованием атомной энергии, и мир содрогнулся от трагедии Хиросимы и Нагасаки.

В СССР при разработке методов овладения атомной энергией сразу же было обращено внимание на возможности её мирного использования. Это выразилось в постройке первых атомных электростанций, о которых Д.И. Блохинцев шутливо сказал, что схема их немногим сложнее самовара, с той лишь разницей, что вместо угля горит уран.

Дальновидность советских учёных, заставивших атом работать на благо людей, приобрела особую ценность сейчас, когда мир стал перед проблемой истощения известных природных энергоресурсов. «Помнится, — пишет академик А.Александров, — что ещё 20 лет назад, когда только начала работать первая в мире советская атомная станция мощностью всего 5 тысяч киловатт, многие считали, что атомная энергия — это, в общем, скорее забава учёных и инженеров и вряд ли найдёт когда-либо широкое применение, вряд ли будет конкурентоспособной с энергетикой на обычном топливе — нефти, газе и угле. Теперь так не думают. Сегодня в 16 странах мира действуют более ста атомных электростанций общей мощностью примерно 40 миллионов киловатт». А к концу века, считает академик А.Александров, до 60 процентов мирового энергопотребления обеспечит атомная, а впоследствии термоядерная энергетика.