Страница 9 из 21
— Ваши предположения несостоятельны! — возражали им другие. — У перечисленных элементов неустойчивыми являются лишь отдельные изотопы. Наряду с ними существует много стабильных изотопов. Обратите также внимание на их периоды полураспада: они настолько велики, что зачастую бывает трудно обнаружить сам факт естественной радиоактивности. В самом деле, у индия 115 он равен 6·1014 лет, а у калия 40 — 1,32·109 лет.
Рассудить этот спор удалось физикам-теоретикам, когда были открыты так называемые изобары.
Слово «изотопы» в переводе с греческого означает «одинаковоместные», «занимающие одно место». Слово же «изобары» переводится как «одинаковотяжелые».
Короче говоря, изобарами называют два изотопа, имеющие одинаковое массовое число, но разные заряды ядер. Так, калий 40 и аргон 40 представляют пару изобаров. Теперь известно, что в природе их насчитывается много.
Используя это явление, физики-теоретики установили очень важную закономерность. Оказалось, что если два изотопа соседних элементов являются изобарами, изотоп элемента с нечетным зарядом ядра оказывается неустойчивым. Исключения очень редки. Так, в паре аргон 40 — калий 40 обладающий нечетным зарядом ядра изотоп калия радиоактивен.
Применим эту закономерность к элементам № 43 и № 61.
Из периодической системы видно, что № 43 расположен между молибденом и рутением. Эти элементы имеют четный заряд ядра и образуют много устойчивых изотопов с массовыми числами 94–102. Ясно, что ни один из изотопов элемента № 43, возможные массовые числа которых должны находиться в указанном интервале, не будет устойчивым. Также объясняется и отсутствие стабильных изотопов у элемента № 61, расположенного между неодимом (№ 60) и самарием (№ 62).
Таким образом, картина прояснилась. Сорок третий и шестьдесят первый элементы, безусловно, многие миллионы лет назад существовали в природе, но, имея сравнительно короткие периоды полураспада, не сумели «дожить» до нашего времени. Они разделили судьбу неустойчивого восемьдесят пятого и восемьдесят седьмого элементов.
Только благодаря ядерным реакциям могут быть получены эти элементы.
В 1937 году ученые обнаружили, что при бомбардировке неодима дейтронами (ядрами тяжелого водорода) образуются различные изотопы элемента № 61.
А девять лет спустя он был выделен химическими методами из осколков деления урана в ядерном реакторе. Его изотоп с массовым числом 147 имел период полураспада около 3,7 года.
Американские ученые Маринский и Гленденин, авторы открытия, дали элементу название «прометий» (символ Pm) в честь героя древнегреческой мифологии Прометея. Прометей, рассказывает легенда, похитил с неба огонь и передал его людям. За это боги жестоко покарали смельчака: они приковали его к скале и каждый день посылали стервятника терзать прикованного.
Авторы открытия писали: «Это название не только символизирует драматический путь получения нового элемента в заметных количествах в результате овладения людьми энергией ядерного деления, но и предостерегает людей о грозящей опасности наказания стервятником войны».
Это высказывание в равной мере можно применить ко всем искусственно полученным новым элементам.
Элемент № 43 был синтезирован в 1937 году итальянскими физиками Сегре и Перье, которые мишень из молибдена бомбардировали дейтронами.
Известно много других путей синтеза изотопов элемента № 43: облучение ниобия альфа-частицами, рутения — нейтронами и так далее. Однако основным источником получения элемента № 43, так же как № 61, оказывается его образование в ядерных реакторах. Оба они выделяются из осколков деления урана.
В знак того, что № 43 был первым искусственно полученным новым элементом, он получил название «технеций» (Tc) — от греческого слова «техникос» — «искусственный».
Восемьдесят пятый и восемьдесят седьмой элементы также были получены с помощью ядерных реакций.
Восемьдесят пятый родился в 1940 году, когда Сегре с сотрудниками облучали висмут ускоренными альфа-частицами. Так как полученные изотопы нового элемента оказались весьма короткоживущими, он получил название «астатина» (At) — от греческого слова, обозначающего «неустойчивый».
Последний из «таинственной четверки», восемьдесят седьмой элемент, удалось-таки обнаружить в природе. Его назвали францием.
— Между прочим, — добавил я, — в очень малых концентрациях в природных материалах был обнаружен астатин. Как и франций, он продукт последовательного радиоактивного распада урана и тория. В ходе естественных превращений этих элементов образуется много радиоактивных изотопов, пока, наконец, не возникнут стабильные изотопы свинца. Стало быть, астатин и франций являются членами радиоактивных семейств. Таких семейств ранее было известно три: урана 235, урана 238 и тория 232. Теперь к ним прибавилось еще одно: нептуния 237 — первого трансуранового элемента.
— А есть ли надежда, что прометий и технеций также будут найдены в земной коре? — спросила Наташа.
— Что касается прометия, то безусловно, — ответил Илья. — Доказано, что в ничтожных количествах он должен присутствовать в минералах. Теперь дело за химиками, надо суметь его выделить. С технецием дело сложнее. А знаете, что интересно? Технеций обнаружен в спектрах атмосферы Солнца и некоторых звезд.
— Я где-то читал, — прервал его Олег, — что гелий тоже сперва нашли на Солнце, а потом уже на Земле…
— Аналогия не совсем удачна, — сказал я. — Ведь гелий непрерывно образуется на Земле при альфа-распаде урана, тория и других радиоактивных элементов. Земной же технеций давно распался. Однако то, что он обнаружен на некоторых звездах, интересно с другой стороны. Видимо, в них все время протекает процесс образования химических элементов… Собственно, об этом уже говорил Илья.
Вдруг издалека донесся глухой шум. Он нарастал, и уже не слышно было воя пурги. Мы замолчали, прислушиваясь к непонятному грохоту. Стало тревожно на душе, как перед неясной опасностью.
— Лавина! — закричал Сергей и рывком распахнул дверь.
Снежная крупа посыпалась на пол. Лавина в горах!
Мы выскочили из избушки. Эта лавина была не страшна нам. Видимо, она сошла с крутого склона пика справа от перевала. А наше «зимовье» находилось на левой стороне.
— До нас не дойдет, — успокоил всех Олег, но все-таки мы стояли на ветру, вглядываясь в ночную мглу. Те, кому довелось не раз побывать в горах, знают, что такое снежная лавина.
Шум вскоре затих, растворившись в завывании ветра.
— Не приведи бог оказаться под таким склоном! — в сердцах сказал Алеша. — Вот вам пример одной из стихий, которую еще не укротил человек.
— Укротит! — уверенно заявил Илья. — Укротить реакцию деления урана было труднее. Сделать управляемой цепную реакцию. Та же лавина, и куда страшнее. Вспомнить только Хиросиму и Нагасаки!
— Наверное, — размечталась вдруг Наташа, — человек с помощью атомной энергии когда-нибудь в корне изменит климат Земли.
— Безусловно! Но, пока он еще не изменил, айда в избу! Опасность миновала, нечего попусту мерзнуть!
Уютно потрескивала печка. Обжитой казалась маленькая избушка, словно поселились мы в ней давно-давно, а не каких-то три дня назад.
— Послушай, Анатолий! — обратилась ко мне Майка. — Как по-твоему, кого из ученых нужно считать главным… то есть, представь себе, что когда-нибудь поставят памятник тем людям, кто сумел овладеть атомной энергией. Чье имя первым будет высечено на нем?
Я пожал плечами. Их было много — преданных и беззаветных тружеников, следопытов атомных дорог.
— Я бы поставил на первое место Ферми, великого итальянского физика Энрико Ферми! — не вытерпел Илья.
— Это его книжка «Атомы у нас дома»? — спросил Алеша.
Мы с Ильей посмотрели друг на друга и дружно расхохотались.