Страница 50 из 74
1 марта 1969 года исполнится столетие с того дня, когда наука обогатилась эпохальным открытием: Дмитрий Иванович Менделеев сформулировал периодический закон. Исходя из своей классификации, в 1872 году, когда число известных элементов не превышало и семи десятков, он уже допускал существование по крайней мере пяти заурановых незнакомцев. Сколько же их всего? Где верхний предел менделеевской системы? Ответить на этот вопрос, один из кардинальнейших в современном естествознании, стало возможно лишь после появления ускорителей. Именно с их помощью алхимики XX века получили плутоний, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделеевий, лоуренсий, некоторые иные элементы. И продолжают создавать рукотворные ядра.
Между клетками с менделеевием и лоуренсием в таблице примостился пустой квадрат. Одно время там стоял символ нобелия (No). Но вскоре физики заявили, что латинское сокращение очень хорошо отражает итог открытия: «No» по-английски означает «нет». Что случилось?
В 1957 году сотрудники Нобелевского института в Стокгольме поспешили объявить о синтезе еще одного кандидата в трансураны. Они облучали мишень из кюрия (№ 96) ионами углерода (№ 6), разогнанными в циклотроне. Ожидалось, что оба ядра сольются, образовав новое, соответствующее элементу № 102.
Американцы повторили опыты на линейном ускорителе Калифорнийского университета. Увы, выводы шведов не подтвердились. Открытие было «закрыто».
В том же 1957 году в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова группа Г. Н. Флерова (С. М. Поликанов, А. С. Карамян, А. С. Пасюк, Д. М. Парфанович, Н. И. Тарантин, В. А. Карнаухов, В. А. Друин, Б. В. Волков, А. М. Самчинова, Ю. Ц. Оганесян, В. И. Хализев, Г. И. Хлебников), бомбардируя плутоний (№ 94) ионами кислорода (№ 8), получила вещество, выбрасывавшее альфа-частицы. Характеристики излучения заставляли заподозрить, что его испускают новорожденные ядра сто второго элемента. Но советские ученые не торопились афишировать свое достижение. Предстояло тщательнейшим образом проверить результаты, чтобы отмести все сомнения, которых было немало.
Решили продолжить опыты в Дубне на циклотроне, запущенном в 1960 году. Эта машина до сих пор является лучшей в мире среди установок своего класса. И в мае 1963 года пришел подлинный успех.
Обстреливая уран ионами неона, Е. Д. Донец, В. А. Щеголев, В. А. Ермаков, сотрудники лаборатории ядерных реакций ОИЯИ (директор — член-корреспондент АН СССР Г. Н. Флеров) синтезировали, наконец, заветный сто второй, вернее, его изотоп с массовым числом 256, изучили его свойства.
Калифорнийские же исследователи, опровергнув шведов и отказавшись от их методики, пытались иным способом добиться цели. Они напечатали статью, где утверждалось, будто получен изотоп-254 элемента № 102. Но их результаты были гораздо менее надежны, что признал сам руководитель работы Гленн Сиборг, когда он посетил Дубну в 1963 году.
Все же до сих пор ведутся дискуссии, чьей стране по-настоящему принадлежит честь открытия, так что многострадальный новорожденный до сих пор остается безымянным.
Описанная эпопея с достаточной ясностью свидетельствует, сколь сложна вся эта проблема и сколь многое здесь зависит от качеств ускорителя.
Трехметровый циклотрон позволил флеровцам уточнить и заново определить константы ранее синтезированных трансуранов. Как известно, тот факт, что менделеевий появился на свет, американцам удалось зарегистрировать по распаду всего 17 его атомов. При столь мизерной продукции ни о каком изучении химических свойств вещества не могло быть и речи. Этот пробел восполнили сотрудники лаборатории ядерных реакций — более ощутимое количество менделеевия предоставил в их распоряжение великолепный ускоритель, который дает самые быстрые, самые плотные пучки тяжелых ионов.
В 1964 году всю мировую прессу облетела весть: в СССР искусственно изготовлен следующий за лоуренсием член трансуранового ряда. Всего было получено около 150 ядер — по одному за каждые 5–6 часов. Выяснилось, что обитатель клетки № 104 является химическим аналогом гафния, резко отличается от соседей-предшественников и открывает собой новую группу сверхтяжелых элементов, что лишний раз подтверждает правильность периодического закона Менделеева. Георгий Николаевич Флеров и его сотрудники предложили назвать новый элемент курчатовием.
Коллектив той же лаборатории, под тем же руководством и на том же циклотроне открыл два новых вида радиоактивности: самопроизвольное деление ядер из изомерного состояния (С. М. Поликанов и другие) и испускание протонов (В. А. Карнаухов, Г. М. Тер-Акопьян, В. Г. Субботин), теоретически предсказанное советскими физиками Б. С. Джелеповым, А. Б. Мигдалом, Б. Т. Гейликманом.
В 1967 году Г. Н. Флеров, В. А. Друин, И. Звара и С. М. Поликанов стали лауреатами Ленинской премии — за синтез трансурановых элементов и исследование их свойств.
Сколько удивительных возможностей предоставил исследователям ускоритель! Даже не очень могучий.
Например, трехметровая «праща» лаборатории Флерова наделяет раскручиваемый ею ион энергией не свыше 10 миллионов электрон-вольт (из расчета на каждый его нуклон).
Однако ученые хотят не только «лепить» невиданные ядра, но и получать новые элементарные частицы. Они намерены до тонкостей прощупать не только внутриядерную структуру, но и устройство входящих в атомы мельчайших «кирпичиков» мироздания.
Современная физика подтвердила пророческие слова Ленина: электрон столь же неисчерпаем, как и атом.
— Вообразите двух близнецов одинакового роста и сложения, с тем же цветом глаз и волос, даже характером схожих, только один весит в сотни раз больше другого, будто проглотил нечто сверхтяжелое. Именно с такой ситуацией мы встречаемся в случае мю-мезона и электрона: они отличаются по массе в 220 раз, но не удалось еще найти никакой иной разницы ни в их строении, ни в их свойствах, проявляющихся при взаимодействиях, — рассказывает член-корреспондент АН СССР Д. И. Блохинцев. — Не означает ли загадка мю-мезона, что вещество элементарной частицы сосредоточено где-то в ничтожно малой ее сердцевине, а мы изучаем пока лишь разреженную «атмосферу», окутывающую эту таинственную центральную область? Не похожи ли элементарные частицы на атомы, поведение которых во многом определяется крайне разреженной электронной оболочкой, в то время как вся их масса сконцентрирована в ядре?
Разрастается «зоопарк» элементарных частиц.
Не так давно его коллекция обогатилась новым экземпляром — анти-сигма-минус-гипероном. Его след на одной из 40 тысяч фотографий, снятых в пузырьковой камере дубненского синхрофазотрона, обнаружил молодой физик А. А. Кузнецов.
У каждой частицы есть свой двойник в антимире.
У электрона — позитрон, у нейтрино — антинейтрино, у сигма-минус-гиперона — частица, открытая Кузнецовым, и так далее. В познание законов такой симметрии огромный вклад внесен советскими учеными — лауреатом Нобелевской премии академиком Л. Д. Ландау, лауреатом Ленинской премии академиком Б. М, Понтекорво, многими другими.
До изобретения циклотрона было известно всего несколько частиц — сегодня их считают дюжинами.
Их открывают чуть ли не каждый год (как шутят физики — «один мезон в один сезон»), причем открывают не без помощи ускорителей. Назрела нужда в классификации элементарных частиц, подобной менделеевской систематике. Профессор Д. Д. Иваненко высказал гипотезу: все частицы суть различные формы одной простейшей. Но если так, то какой?
Сотни подобных вопросов одолевают ученых.
Чем мельче микрообъект, тем выше энергия, которой характеризуются процессы, протекающие в его недрах. Для нуклона она измеряется миллиардами электрон-вольт, что в тысячи раз больше, чем для ядра. И только самое жесткое корпускулярное излучение способно проникнуть в этот удивительный таинственный мир. Вот почему разведчики микрокосмоса так упорно бьются над созданием сверхмощных ускорителей.
Создание многокилометровых вакуумных тоннелей внутри кольцевидной магнитной муфты — путь проверенный, надежный, по нему можно идти без риска оступиться. И все же… Нельзя ли как-то иначе, в более скромных масштабах, повысить мощность пучка?