Чтение онлайн

[14]N + [4]He [17]O + p

Атом азота (N) с массовым числом 14 превращается с помощью альфа-частицы (ядра атома гелия) в атом кислорода (О) с массовым числом 17 (изотоп обычного кислорода) и протон (ядро атома водорода). Таким образом, впервые удалось искусственно превратить один элемент в другой, ибо обнаруженное ранее превращение радия или радона в гелий является процессом естественного радиоактивного распада. Сам Резерфорд рассчитал, что прошли бы тысячелетия, пока по этому уравнению получился бы лишь 1 мм[3] водорода. Однако процесс шел. С помощью радиоактивного излучения можно было превратить один элемент в другой. Конечно, оставалось неясным, ограничивается ли это превращение только некоторыми, а именно легкими элементами. Или в конце концов можно будет "получать" таким путем и благородные металлы, быть может, когда-нибудь даже в весомых количествах?

Такая постановка вопроса была правомерной. Ведь меньше чем за двадцать лет после открытия радиоактивности удалось основательно пересмотреть установившуюся в науке догму об элементах и атомах, которые дальше не распадаются и не могут быть превращены друг в друга. Теперь было достаточно оснований для того, чтобы вновь восторжествовали приверженцы столь гонимой алхимии...

20 лет исследований явления радиоактивности привели к открытию большого числа радиоактивных элементов, которые можно было подразделить на три ряда естественного радиоактивного распада: ряд урана -- радия, ряд урана -актиния и ряд тория. Со времени существования Земли начальные представители этих рядов превращались во множество радиоактивных изотопов. Среди них были изотопы нескольких новых элементов. Однако ни в одном из рядов последовательного радиоактивного распада золота нет.

Прошло несколько лет упорных исследований, пока было обнаружено, что соответствующие конечные продукты радиоактивных рядов, которые вначале называли радий G, актиний D и торий D, являются не чем иным, как свинцом. Однако был ли это тот же свинец, который получают из руды на предприятиях и применяют в промышленности и технике? Появившиеся сомнения рассеялись лишь тогда, когда определили его атомную массу, а затем, с помощью масс-спектрографических исследований, подтвердили, что речь идет о различных изотопах свинца:

радий G (свинец ряда урана) -- свинец-206

актиний D (свинец ряда актиния) -- свинец-207

торий D (свинец ряда тория) -- свинец-208

Свинец естественного происхождения состоит, как и большинство элементов, из смеси нескольких изотопов. Всего только 20 химических элементов являются моноизотопными, как золото, для которого в природе существует только один устойчивый изотоп ([197]Au). Поэтому золото обладает относительной атомной массой, численно равной 197,0.

Естественный свинец состоит из устойчивых изотопов: 204 (1,4 %), 206 (26,3 %), 207 (20,8 %) и 208 (51,5 %)[57]. Поэтому относительная атомная масса свинца вычисляется из различных вкладов отдельных изотопов и в среднем дает значение 207,2. В результате непрерывных радиоактивных превращений содержание свинца на Земле постоянно увеличивается. Сейчас на нашей планете свинца больше, чем было в момент ее образования.

Начальный представитель ряда урана -- природный изотоп [238]U -- распадается с периодом полураспада около 4,5 миллиардов лет. Поэтом образуются, помимо других, элементы 88 (радий), 86 (радон--эманация радия), 84 (полоний) и, наконец, 82 (свинец).

Естественный распад урана, протекающий с постоянным выделением энергии, нельзя искусственно ускорить. Должно пройти более 60 миллионов лет, чтобы из 1 кг урана в конце концов образовалось 10 г свинца. Когда физики-атомщики попытались форсировать это превращение, чтобы высвободить, быть может, огромные количества энергии в кратчайшее время, они, как известно, потерпели неудачу.

Значительно позднее, после открытия рядов радиоактивного распада, стало ясно, что и не будучи алхимиком, надо признать существование естественного распада радиоактивных элементов. Поэтому в 1919 году известие о первом искусственном, рукой человека проведенном, превращении атома стало сенсацией. Что же все-таки в конце концов, права алхимия? Напомним, что при искусственном превращении элемента азота в элемент кислород Резерфорд выбил из ядра атома протон. В качестве снаряда он в свое время использовал тяжелые альфа-частицы.

Согласно атомной модели Резерфорда -- Бора ядро атома состоит из определенного числа протонов, равного заряду ядра или порядковому номеру атома в периодической системе. Так, ядро атома свинца содержит 82 протона, ядро таллия--81, ядро ртути--80, ядро золота -- 79.

Как известно, еще в 1913 году Содди предложил "рецепт" для получения золота с помощью ядерной физики: золото можно было бы "сделать" из соседних элементов отщеплением (либо присоединением) одной и более альфа- либо бета-частиц или протона. Иначе говоря, полученный любым путем атом с 79 протонами является, безусловно, золотом. Немало людей в то время считали, что лучше было бы получить это золото искусственным превращением ядра на основе новейших данных Резерфорда: из таллия -- отщеплением 2-х протонов; из ртути--отщеплением 1-го протона: из свинца -- отщеплением 3-х протонов.

Если исходить из превращения, осуществленного английским физиком

[14]N + [4]He [17]O + p

из ртути должно получаться чистое золото, например, по уравнению: [196]Hg + [4]He [197]Au + 3p

Мы ни в коем случае не возьмемся утверждать, что физики преследовали именно такую цель, когда настойчиво бомбардировали альфа-лучами элемент за элементом, желая повторить на других атомах ядерное превращение, наблюдавшееся для азота. Однако последователи алхимии утверждали, что в один прекрасный день очередь дойдет и до ртути, хоть она и занимает в периодической системе только 80-е место[58].

Прогулки по свинцовым крышам

Строго говоря, естественный радиоактивный распад урана и радия до свинца не был целью алхимиков: из чрезвычайно редкого элемента радия, во много раз более ценного, чем золото, образуется обычный свинец! Вот если бы радиоактивный ряд был хотя бы "обратимым" и можно было бы так "активировать" свинец, чтобы он превратился в такие ценные элементы, как радий или, быть может, даже золото[59]? Вот это было бы по вкусу алхимикам!

В начале 1924 года такая отчаянная гипотеза получила новую пищу благодаря данным, опубликованным в специальной литературе. Некая Стефания Марацинеану, родом из Румынии, в бюллетене Румынской академии сообщала, что она открыла своего рода индуцированную искусственную радиоактивность. Под действием солнечных лучей свинец становился радиоактивным. Ученый мир был поражен. Еще никому не удавалось превратить устойчивые элементы в искусственно радиоактивные.

Чтобы экспериментально подтвердить свою поразительную научную находку, Марацинеану отправилась в Париж. Она получила место ассистента в Радиевом институте Марии Кюри и начала работать над диссертацией. При содействии астронома Деландра Стефании Марацинеану была даже предоставлена возможность доложить о результатах исследований форуму Парижской академии наук и опубликовать их в "Отчетах Парижской академии наук". Чтобы доказать правильность открытия, Марацинеану дошла до самых несообразных идей. Ей казалось недостаточным выставлять свинцовую жесть на солнце, чтобы потом выявить ее радиоактивность. В поисках такого превращения, для наиболее интенсивного воздействия солнечного света она залезла на древнюю крышу Парижской обсерватории и расставила там свои электроскопы чтобы делать измерения радиоактивности на месте. Конечно, для прохожих она представляла очень забавную картину!

Стефания Марацинеану систематически совершенствовала постановку экспериментов. Она испытывала куски свинцовой крыши и установила: свинец с южной стороны башни значительно активнее, чем с северной. Это она якобы доказала, обнаружив, хотя и слабое, альфа-излучение. Обратная сторона свинцовых черепиц, не подвергавшаяся воздействию солнца, во всех случаях не показывала активности.

Примечательно, что радиоактивность не исчезла в течение нескольких месяцев. У Марацинеану уже была готова теория об "обратном превращении" свинца в радиоактивный полоний и другие продукты распада; она лихо двигалась назад по радиоактивному ряду. Покровитель и поклонник Марацинеану, профессор Деландр, дополнил ее гипотезу: быть может, солнечные лучи могли вызвать взрывы в некоторых атомах. А если не только солнце? Если это то таинственное проникающее космическое излучение, о существовании которого уже известно с некоторых пор? Деландр обнародовал это на заседании Академии наук.