Девятый знак

Если бы я писал эту книгу несколькими месяцами раньше, то при разговоре об элементе 102-м мне пришлось бы многократно употреблять слово «вероятно». Дело в том, что исследователи долгое время колебались, получен ли 102-й в действительности или нет. Почему? О, это весьма долгая история. И, чтобы как следует понять, как ученым достается то или иное открытие, нам придется сделать небольшой перерыв в изложении истории появления новых клеток в таблице Менделеева и заняться рассмотрением других, не менее интересных вещей.

Этот заголовок имеет в виду не фокусников, хотя последние часто называются манипуляторами и, судя по искусству народного артиста республики Кио, действительно работают с невидимым. Нет, здесь речь пойдет о манипуляторах не в переносном, а в буквальном смысле этого слова (редкий пример, когда слово в переносном значении возникло и стало употребляться раньше, чем в прямом!). Невидимое же здесь невидимо не из-за ловкости рук ученых, а по причине крайне малых размеров.

Когда я рассказывал об истории возникновения новых клеток Периодической системы, то намеренно ни разу не употребил слово «сколько». Могло возникнуть впечатление, что количества, из которых выделяли заурановые элементы, не играют никакой роли. На самом же деле эти количества являются, пожалуй, самым главным из всех тех многих факторов, которые обусловливают возможность и легкость (а правильнее говоря, трудность) выделения того или иного элемента.

Однако будем рассказывать по порядку. Взгляните на рисунок. На нем изображено все наличное в 1944 году количество элемента америция. Справа — это отнюдь не телеграфный столб, а острие иглы, частокол внизу — это миллиметровая шкала; вся же фотография снята под микроскопом. Сколько же может быть америция, спросите вы? Это известно точно — одна стотысячная грамма.

Да, тут уже идет речь о количествах гораздо меньших, чем те, о которых мы рассказывали в разделе об опытах незадачливого профессора Литте. Да ведь и время настало другое! А тридцать лет в XX веке для химии что-нибудь да значат!

Возьмем одну из статей о каком-либо трансурановом элементе, которые теперь десятками публикуются в химических журналах. Внешне ничего удивительного нет. Обычные, традиционные химические фразы и выражения: «соединение получали сливанием двух растворов», «состав определяли титрованием», «соль растворяли в дистиллированной воде» и тому подобное, что всегда встречается в любой работе, имеющей даже отдаленное отношение к химии.

Однако внимательный разбор такой статьи сразу повергает непривычного читателя в изумление. Оказывается, бюретки здесь отмеривают не миллилитры, как в обычных химических лабораториях, а одну стотысячную миллилитра. Самые большие из тех химических стаканов, с которыми манипулировали авторы этой статьи, имели диаметр 1 миллиметр. На весах взвешивались количества веществ в одну тысячную долю грамма, причем взвешивание проводилось с точностью до одной стотысячной грамма.

Может быть, кое-кому эти числа с большим количеством нулей впереди покажутся маловыразительными. Тогда призовем на помощь сравнения.

Одна стотысячная доля миллилитра… По сравнению с объемом жидкости в стакане воды это то же, что один метр в сравнении с половиной экватора. И этот объем измеряют с точностью до одного процента! Иными словами, отмеряют объемы жидкостей еще в сто раз меньше. Это то же, что измерить окружность экватора с точностью до двух миллиметров. Представьте себе, что кто-либо заявил что-нибудь вроде: «От города Обояни до Сан-Франциско четырнадцать тысяч сто шестьдесят восемь километров девятьсот сорок четыре метра пятнадцать сантиметров и три миллиметра». Вы бы тотчас же ответили этому гражданину, чтобы он оставил шутки. Но когда химик пишет аналогичные вещи, мы хотя и удивляемся, но принимаем эти вещи как должное. Вот это и есть осязаемые чудеса атомного века!

Теперь представим себе, как протекает работа с подобными количествами веществ. Стаканы и пробирки имеют такие размеры, что их удобнее захватывать не пальцами, а особыми пинцетами. Разные приспособления, вроде воронок для фильтрования, палочек для перемешивания растворов и прочей обычной химической утвари, имеют такой размер, что подковы, которые изготовил для блохи лесковский Левша, в сравнении с ним поражали бы своими громадными размерами. Жидкости, находящиеся в этих сосудах, тщательно переливают из одного сосуда в другой, следя, чтобы не пролилось ни капли. Впрочем, о какой тут капле может идти речь? Ведь капля в тысячи раз больше всего наличного объема раствора!

Ну, а весы, как выглядят они? Коромысло этих весов сделано из чистого кварца толщиной в человеческий волос. Большинство частей этих весов вообще не видно невооруженным глазом, настолько тонки и невесомы эти детали. Такие весы уже в комнате не поставишь. Даже на самой прочной и неподвижной подставке они будут подвержены большим колебаниям. Пройдет по улице рядом с домом, где находится лаборатория, человек — и весы уже соврут на несколько знаков; проедет по улице грузовик — и на весах целая свистопляска!

Такие весы стоят в глубоком подвале. Приближаются к ним с осторожностью канатоходца. В этом помещении не положено громко разговаривать, нельзя сильно размахивать руками, производить резкие движения. Даже чихать здесь пришлось бы в специальную отдушину. И, уж конечно, упаси вас боже сказать при этом «будьте здоровы!».

А прибегают ко всем этим ухищрениям только для того, чтобы можно было взвешивать с точностью до 0,000001 грамма. Вот что такое шестой десятичный знак и чего он стоит исследователям!

Исследователям трансурановых элементов приходилось работать с чрезвычайно малыми количествами веществ. Дело в том, что искусственные элементы возникают при обстреле элементарными частицами соответствующих мишеней в таких количествах, которые могут быть уловлены только при работе вот такими методами.

Теперь, когда пишут или говорят о многих из заурановых элементов, то счет ведут не на килограммы и не на граммы. Даже миллиграммы и те являются слишком большой единицей измерения веса.

Для трансурановых элементов пришлось выдумать новую единицу измерения: микрограммы — одна миллионная доля грамма, величина в тысячу раз меньшая, чем миллиграмм.

Так вот, нептуний впервые был выделен в количестве десяти микрограммов, плутоний — двадцати микрограммов. Долю полученного впервые америция мы уже видели на рисунке. В таких же количествах был вначале добыт и кюрий.

Для элементов же берклия и калифорния и микрограммы — слишком большая единица измерения. Они были выделены в индивидуальном состоянии в десятых, а то и сотых долях микрограмма — это соответственно десятимиллионные и стомиллионные доли грамма!

Однако эти обстоятельства не смогли явиться помехой подробному исследованию химических и физических свойств заурановых элементов. Более того, интерес, проявленный к заурановым элементам, был настолько велик, что теперь мы о свойствах этих элементов знаем больше, чем об иных, обычных.

Сейчас передо мной лежит книга, в которой сведены результаты исследований только лишь шести (от нептуния до калифорния) заурановых элементов. Это толстый фолиант, в котором около тысячи страниц и не меньше двух килограммов весу.

Микрохимия — так назвали этот раздел химии, позволяющий исследовать свойства ничтожных количеств веществ. Это название является до некоторой степени и буквальным: ведь за всеми превращениями, происходящими в пробирках, химику необходимо наблюдать в микроскоп.