Страница 12 из 38
«Осколков» было открыто очень много, поэтому каждый новый искусственный элемент, который удавалось получить таким путем, уже не вызывал особенного энтузиазма у исследователей. Не особенно удивился и американский исследователь Макмиллан, когда в 1940 году обнаружил в продуктах деления урана какой-то радиоактивный изотоп с периодом полураспада два-три дня. Более внимательное изучение показало, что излучение принадлежит какому-то элементу, который не походил ни на один из тех, которые обычно образовывались при делении урана. Этот элемент был выделен и оказался… элементом 93. Это было так неожиданно, что даже не вызвало того эффекта, на который могло претендовать подобное открытие.
Впрочем, подробности стали известны много позже: уже после того как отзвучали первые испытательные взрывы атомных бомб, после того как над Хиросимой вырос зловещий гриб атомного взрыва. При чем тут атомная бомба?
Вот при чем — проблема заурановых элементов оказалась тесно связанной с проблемой выделения атомной энергии. Если бы не это обстоятельство, возможно, еще и сегодня мы не знали бы ничего об элементах, порядковый номер которых больше девяноста двух.
93-й был наречен нептунием. Причина этого очевидна: как в солнечной системе за планетой Уран следует Нептун, так и в Периодической системе за элементом ураном следует нептуний.
Более тщательные исследования процесса образования нептуния из урана показали, что этот процесс протекает следующим образом. При соударении с нейтронами часть ядер разлетается, а часть, напротив, захватывает нейтроны. При этом образуется разновидность, или, как говорят, изотоп урана с атомным весом 239. Этот изотоп, однако, очень неустойчив и за короткое время претерпевает радиоактивный распад. Распад этот заключается в том, что ядро каждого атома этого изотопа испускает один электрон.
Что же при этом происходит? Электрон имеет заряд минус 1. Заряд ядра атома урана 92. Если от 92 отнять минус 1, то нетрудно подсчитать, что получается 93. Так образуется элемент 93 — нептуний.
Пока я объяснял, как из урана образуется нептуний, читатель, очевидно, уже догадался, как должны были назвать 94-й элемент? Правильно!
Конечно, плутонием. Ведь за планетой Нептун в солнечной системе следует планета Плутон.
Как известно, планета Нептун была «открыта на кончике пера»: существование ее было предсказано теоретически. Продолжая эту параллель, можно сказать, что планета Плутон была открыта самопишущим пером, так как к выводу о ее существовании пришли из чисто теоретических соображений, на основании отклонения орбиты движения Нептуна от рассчитанной.
Плутоний, подобно его планетному тезке, был также открыт сначала теоретически.
Изучение свойств нептуния показало, что он испускает бета-лучи, или, иными словами, каждый его атом «выбрасывает» один электрон. Мы уже знаем, что получается, когда ядро атома какого-либо элемента испускает электрон. В этом случае возникает ядро элемента, который в Периодической системе стоит на одну клетку позади. Вот почему, когда было открыто бета-излучение нептуния, сразу возникла мысль, что вслед за 93-м элементом должен образовываться элемент 94-й. Последовало несколько кропотливых экспериментов, и в 1941 году элемент 94-й появился на свет.
Как известно, цепная реакция является одним из основных условий освобождения энергии атомного ядра при делении тяжелых элементов. Остальные два вещества, способные развивать цепную реакцию, изотопы урана с атомными весами 233 и 235, получаются с гораздо большим трудом, чем плутоний.
Теперь плутоний получают в большом количестве. Производство плутония осуществляется в атомных реакторах, где наряду с распадом урана идет процесс образования 94-го элемента. По истечении некоторого времени в уране, которым заправлен котел, образуется значительное количество плутония. А разделить эти элементы — задача сравнительна несложная.
Получение нептуния и плутония явилось торжеством физики и химии, так сказать, вершиной современной алхимии. Однако, как показало ближайшее будущее, — все же не самой высокой ее вершиной. Не прошло и трех лет со времени открытия плутония, как химикам пришлось дорисовывать новые клетки в Периодической системе. «Виновниками торжества» оказались элементы с порядковыми номерами 95 и 96. Произошло это в 1944 году.
Обстановка опять-таки была «артиллерийской»: полигоном являлся циклотрон — прибор для разгона элементарных частиц; мишенью служил уран; снарядами «работали» альфа-частицы — ядра гелия. При попадании альфа-частицы в ядро урана образовывается ядро с атомным номером 94 (2 + 92; вот, кстати, еще один метод получения плутония). Ядра плутония спустя некоторое время выбрасывали бета-частичку — электрон, и, таким образом, возникал элемент с номером 95. По месту своего рождения этот элемент получил название америция.
Подобным же образом был получен элемент 96. Для синтеза этого элемента альфа-частицами обстреливали плутоний. В результате очень сложного опыта и очень простой арифметики (94 + 2 = 96) был выделен элементе порядковым номером 96. Элемент был назван кюрием — в честь знаменитых исследователей радиоактивности Марии Кюри-Склодовской и Пьера Кюри.
Известно, что сравнение науки с грандиозным зданием не ново. Но, рассказывая о том, как были получены искусственные заурановые элементы, нельзя удержаться от этого сравнения. «Фундаментом» здания послужил уран. На этом фундаменте был сооружен «первый этаж» — элемент плутоний. Плутоний послужил основанием для следующего «этажа» — америция.
Словом, как каждый законченный новый этаж дома дает возможность приступить к строительству очередного этажа, так и каждый полученный заурановый элемент давал возможность приступить к получению очередного нового элемента.
Так, америций был использован для синтеза 97-го элемента. Для этого америций обстреливали в циклотроне альфа-частицами. В результате того же несложного соотношения (95 + 2) был получен элемент 97. Он был назван берклием — по имени города Беркли, где был впервые получен этот элемент.
Для синтеза элемента 98 воспользовались кюрием. Его также обстреливали альфа-частицами, в результате чего был выделен элемент, названный калифорнием. Это название появилось в Периодической системе в 1950 году. Дальше поток открытий несколько замедлил скорость своего течения…
Следующие «новоселы» Периодической системы — элементы 99 и 100 — родились не в научных лабораториях. Появлению их на свет не предшествовали споры или мучительные размышления, которые обычно предваряют каждое научное открытие.
В 1952 году американцы проводили испытания термоядерного оружия. Операция по подготовке и проведению этого секретного взрыва была названа весьма безобидным и даже несколько фамильярным именем «Майк». Через полчаса после взрыва в грибовидное облако, возникшее над местом испытаний, были запущены автоматические ракеты, которые отбирали пробы воздуха, пыли и других твердых частиц. В бумажных фильтрах, на которых осели пылеобразные продукты взрыва, и были обнаружены элементы 99 и 100.
Результаты этого опыта были опубликованы лишь три года спустя. И тогда же в Периодической системе появились две очередные клетки с названиями новых элементов: эйнштейний и фермий. Оба названия были даны в честь известных физиков Альберта Эйнштейна и Энрико Ферми.
К 1955 году эти элементы были уже синтезированы и в лабораторных опытах.
В мае 1954 года группа американских исследователей под руководством Сиборга сообщила о получении элемента с порядковым номером 101. 101-й элемент был назван ими менделевием, как пишут авторы, «в признание ведущей роли великого русского химика Дмитрия Менделеева, который первый использовал Периодическую систему для предсказания свойств еще не открытых элементов — принцип, явившийся ключом к открытию последних семи трансурановых элементов».