Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов

Английскому патентному бюро также не делает чести патент No 407657, выданный в 1934 году испанцу Перезу. Его обладатель еще раз открыл "распад атома ртути". Путем химической обработки ему удалось получить из ртути золото "в качестве продукта разложения". Философским камнем, с помощью которого удалось провести такое разложение, оказалось ... обычное едкое кали.

К этому времени в патентных бюро Лондона и Парижа уже давно находились пять английских патентов и один французский за 1925--1927 годы, которые защищали "получение золота из ртути". Изобретатели: Адольф Мите и Ганс Штамрайх, Германия. Оба заблаговременно передали свои патенты акционерному обществу "Сименс и Хальске". Таким образом, среди заявителей алхимических патентов находятся не только авантюристы, шарлатаны и неучи, но и научные работники и даже известная фирма.

Итак, Мите оказался счастливым обладателем нескольких иностранных патентов по изготовлению золота, однако богатства они ему не принесли. Он умер в мае 1927 года в уверенности, что первым обнаружил превращение ртути в золото. Доску с историческими датами получения золота после его смерти потихоньку удалили из лаборатории.

Первый английский патент Мите No 233715 за 1925 год имеет приоритет от 8 мая 1924 года, то есть еще за два месяца до первого сообщения, опубликованного в "Натурвиссеншафтен", Мите и Штамрайх позаботились о защите своего процесса патентом. Всемирно известный концерн заблаговременно приобрел все права на использование этого патента, с тем, чтобы в случае конкуренции обеспечить себе монополию изготовления искусственного золота.

После ознакомления с иностранными патентными заявками Мите один берлинский химик по имени Гашлер с грустью отметил, что еще в 1922 году он сделал такое же открытие. Гашлер тоже нашел золото в налетах на стенках ртутных ламп. Он не опубликовал тогда свои результаты "из патриотических чувств". Однако его открытие зафиксировано в немецкой патентной заявке, опубликованной 3 апреля 1924 года. Кому же тогда принадлежит слава первооткрывателя в деле получения золота из ртути?

Непризнанный изобретатель заявил: "Гораздо важнее вопроса о приоритете кажется мне задача будущего использования открытия для немецкой экономики и промышленности". Необходимо "напрячь все силы, чтобы прийти к экономическому результату, размеры которого мир даже не в состоянии сегодня себе представить".

В заключение стоит еще упомянуть об австрийском патенте No 5984, выданном химику Адальберту Клобаза из Вены в октябре 1935 года. Изобретатель бескорыстно опубликовал свой процесс в виде брошюры: "Искусственное золото. Опыт и успех синтеза золота". Она вышла в 1937 году в Вене и Лейпциге. Во введении редакция рекомендовала этот труд читателям. "Честолюбивым натурам легко удастся разработать дальше это своеобразное открытие,-- указывалось там.-- Однако тут есть опасность, которую пока что никто не принимает всерьез: твердая опора из золота, поддерживающая всемирную экономику, может заколебаться и рухнуть".

Что же, это был бы "конец золота", описанный писателем Рудольфом Дауманом.

Известного атомщика, профессора Отто Хана, попросили дать рецензию на книжку Клобаза для немецкого специального журнала. Он ограничился кратким высказыванием: "У читателя, как и у референта, при чтении брошюры возникает впечатление, что господин Клобаза честно верит в то, о чем пишет. Это не приносит вреда до тех пор, пока такая вера не проникла в мир профанов. Безответственным является поведение издательства, которое... своими дополнительными рекомендациями... вызывает надежды и опасения, для которых нет ни малейшего основания".

Клобаза подошел к проблеме трансмутации, следуя модному направлению в науке -- с точки зрения ядерной физики. Однако он сам признавался, что является профаном в области атомной физики. Ну и что из этого? "Строго говоря, современное исследование атома является не чем иным, как в значительной степени целенаправленным изготовлением золота; ведь практическая цель заключается в произвольном превращении элементов, и основную роль должно играть тайное желание получить синтетическое золото".

Австриец упирал на то, что золото является просто-напросто "железотитаноазотом", разложенным на две половины расщеплением атома: 1/2 Fe3Ti3N6 Au. Половина молекулярной массы этого соединения ведь точно соответствует относительной атомной массе золота! Просто, но до этого надо было додуматься.

В непонятном химическом соединении, названном Клобаза, помимо железа и титана содержится еще азот. Этому элементу Клобаза приписывает особую функцию. Азот в мире атомов является-де "грызущим зубом времени". Быть может, австрийского изыскателя вдохновлял автор романов Густав Мейринк, который никогда не скрывал своей склонности к мистическому и потустороннему и как-то написал одному последователю алхимии: "Азот кажется мне особенно важным. Разве не удивительно, что атомная масса азота (14), возведенная в квадрат, дает 196 (золото)?". Наверняка Мейринк для этих расчетов взял не самую новую таблицу атомных масс...

Однако вернемся к Клобаза. Он помещал в 10-литровый медный или эмалированный сосуд различные химикалии, такие, как соли титана, железа, меди, сульфид натрия, хлорид аммония, растворимое стекло, а также большие количества кварца, слюды или пемзового песка, все это перемешивал и считал, что получил титанат железа FеTiO3, а из него -- пресловутое соединение Fe3Ti3N6. После этого следовал процесс сплавления со свинцом, содой, бурой и углем с добавлением 100 г "чистого" серебра. Если бы Габер услышал такое перечисление химикалий и посуды, он возрадовался бы, ибо повсюду находилось золото, золото, золото... конечно, только в виде следов. Однако Клобаза в своих опытах наверняка обогатил его.

Главная хитрость в процессе получения "Aurum syntheticum[61]"* была, несомненно, в "расщеплении атома" на две одинаковые половины. Такой процесс в ядерной физике тогда еще считался невозможным и был открыт значительно позднее. Однако для алхимиков деление ядра явно давно уже не было тайной. Клобаза выполнял "расщепление атома" физическим путем в "магнитно-электростатическом скрещенном поле". Очевидно, процесс протекал совершенно спокойно, без выделения атомной энергии. Напротив, требовалось пламя мощной бунзеновской горелки, чтобы "реакция" вообще началась. Изыскатель нашел чистое золото в количестве 7 мг, что соответствовало выходу 0,5 %. Теоретически он ожидал получить 1320 мг. Однако Клобаза не терял надежды, что когда-либо получится больше: "Уже выход в четыре процента будет выгоден в большом производстве".

Что скажет современный химик по этому поводу? FeTiO3, природный железотитановый минерал, может быть легко получен в лаборатории, например сплавлением оксида железа (II) и диоксида титана. Но, конечно, по прописи Клобазы это химическое соединение не образуется. То, что получал Клобаза, было, в лучшем случае, смесью сульфида железа и водных оксидов титана, быть может еще с добавкой дисульфида титана TiS2. Могли образоваться также нитриды железа и титана. Возможно, Клобаза в своих "синтезах" получал переменные количества дисульфида титана, который выпадает в виде блестящих чешуек цвета латуни, либо нитрида титана TiN -- вещества бронзовой окраски. Поскольку оба чисто внешне очень похожи на золото, то он полагал, видимо, что это -- чешуйки искомого благородного металла.

После 14 лет труда, при котором надежда сменялась отчаянием, Клобаза совершил примечательный поступок: он взял свой патент обратно "из-за ненадежности процесса".

Сомнительная победа

В начале XX века, после того как было открыто превращение радия в гелий, последователи алхимического искусства стали говорить о триумфе алхимии. Когда по всему миру пошли слухи об открытии Мите, они так же отозвались на это. В 1925 году появилась книга с многозначительным заглавием: "Победа алхимии. Вновь открыта тайна, как из неблагородных металлов получить настоящее золото. Путешествие из ночи в день". Тайный советник Мите, можно было прочесть в ней, сделал открытие, которое осуществило надежду, лелеявшуюся в течение столетий. Нет сомнений, что из лабораторных разработок рано или поздно возникнет прибыльное производство. Найденный способ превращения ртути в золото, а также все ставшие известными превращения радиоактивных элементов требуют совершенно новой ориентации химической науки. Дословно в этом "боевике" было сказано: "сегодня уже занесен топор над корнями ортодоксальной теории элементов Лавуазье, хотя никто еще не отвалился его опустить".

Что ж, для "кризиса в химии" повода не было. Однако превращение элементов Мите, безусловно, дало толчок для временного процветания алхимического учения. То, что это как раз совпало с "золотыми двадцатыми годами", было, вероятно, не случайно. Эта новая вспышка алхимии имела и социологические причины. Конечно, просвещенное человечество вовсе не думало, что возрождение алхимической идейной макулатуры повернет историю вспять и сможет остановить дальнейшее развитие науки и общества. Все же обостренные политические противоречия, неопределенность социального положения в капиталистической Германии "золотых" лет, растущая безработица в те времена мировой депрессии и инфляции, безусловно, подготовили почву для шарлатанов, обманщиков, рыцарей удачи и преступников, которые пытались обогатиться за счет лжеучения алхимиков и обещали своим жертвам истинные чудеса. Бесчисленные примеры из истории вплоть до недавнего времени достаточно хорошо доказывают, что границы между изготовлением золота и преступлением очень расплывчаты.

Появился на свет даже собственный печатный орган, "Алхимические листки", позднее высокопарно переименованный в "Архив алхимических исследований"; это было вызвано кратковременным возрождением учения алхимиков в золотые двадцатые годы. В программе вновь основанного журнала значилось: "В настоящее время большая часть людей охвачена старой алхимической идеей единства силы и материи, тесной взаимосвязи космических и земных законов, возможности конечного усовершенствования материи в виде трансмутации неблагородного в благородное". Своим читателям журнал обещал "истинные горы еще не открытых золотых зерен старой алхимической мудрости". Незыблемой целью является конечное получение и фиксирование благословенного философского камня.

В выпусках журнала с 1927 по 1930 годы то и дело вспоминались великие умы алхимии. Прежде всего, Жоливе Кастло, основатель и президент существующего с 1896 года алхимического общества Societe alchimique de France, автор многочисленных трактатов по тайному искусству, почитатель "благородного и непризнанного" Тиффро.

Кастло возобновил опыты Тиффро. Он не придавал никакого значения современным методам, не хотел ничего знать о разрушении атома: "Этот грубый метод, который я бы назвал анархичным, разрушает материю, но не допускает соединения вновь". Однако он верил в удивительное действие радиоактивного излучения и лучей Рентгена. Кастло открыл, что если на серебро воздействовать радиоактивным излучением в течение одного года, то оно превращается не в золото, как в свое время надеялся Рамзай, а частично в медь. Вот поистине -- трансмутация в непредвиденном направлении.

Француз считался также открывателем "аллотропного золота", модификации, которую бесполезно искать в специальных химических учебниках. Она образуется якобы, если золото и ртуть нагревать в течение нескольких месяцев в закрытом сосуде -- по испытанному принципу алхимиков: "постоянно поддерживай огонь".

Несмотря на 35-летние старания, Кастло не смог добиться официальной проверки своего "революционизирующего" процесса. Об этом сожалел алхимический журнал. Все атаки Кастло наука либо оставляла без внимания, либо отвечала ироническими замечаниями. Известные ученые его страны, среди них Мария Кюри, вообще не ответили на письма Кастло, когда он обратился к ним, чтобы узнать мнение о своей работе "La revolution chimique[62]", появившейся в 1925 году. Научные журналы тоже игнорировали пожелание Кастло о проверке его опытов по трансмутации. "Известный кастовый дух университетских заправил не позволяет им считать полноценными работы постороннего лица, в особенности если они находятся в противоречии с академической наукой". Такими горькими словами "Архив алхимических исследований" прокомментировал эту невероятную ситуацию.

Оскорбленный великими людьми науки француз обратился 13 апреля 1927 года к остальному миру: "Получение золота химическим путем. Процесс Жоливе Кастло. Воззвание к химикам всего мира!" Кастло предал гласности свой синтез золота, разработанный в течение трех десятилетий, и призывал к сотрудничеству с целью "оптимизации" процесса: "Я полагаю, что имею отныне в руках ключ к регулярному, даже к производственному, изготовлению золота". Кастло имел "успех". На этот раз даже уважаемый химический журнал сообщил об его исследованиях. В "Анналь де шими аналитик" в выпуске No 10 за 1928 год на страницах с 285 по 287 имеется "пояснение": образование золота по процессу Кастло "объясняется" из соотношений атомных масс и электронов исходных элементов.

При более подробном ознакомлении прославленный в алхимических кругах процесс месье Кастло оказался рецептом, наверняка уже опробованным его средневековыми предшественниками. Кастло сплавлял серебро с оловом и сульфидами мышьяка и сурьмы. Затем специальными химическими реакциями он якобы доказывал "образование" золота. Поскольку эти чувствительные реакции действительно показывали минимальные количества золота, поверим французу, что он обнаружил следы... обогащенного им природного золота.

Биографии большинства алхимиков являлись, как правило, цепью разочарований,-- сожалели "Алхимические листки".-- Удача обычно избегает тех, кто хочет вырвать у природы тайну золота. В свое время Август Стриндберг душой и телом отдался алхимии. Когда он уже считал, что нашел божественную тайну, он попал в тяжелейшие финансовые затруднения. У Кастло дела обстояли не лучше. Своими опытами с радием и рентгеновскими лучами он приобрел болезнь глаз и почти ослеп. Пожар уничтожил его дом, алхимическую лабораторию и обширную библиотеку. Конечно, сегодня мы считаем, что это -потеря не для химической науки, а скорее, для истории культуры, которая стремится проследить историю алхимии вплоть до наших дней.

180 химических элементов

Верно сетовали "Алхимические листки", что всех, кто почитал святое ремесло алхимии, напоследок покидала удача. Казалось поначалу, что это не может относиться к алхимику с наклонностями уголовника -- Францу Таузенду, фигуре наиболее яркой из всей корпорации. Таузенд собрал вокруг себя целое скопище пайщиков - известных промышленников, политиков, военных, знать. Похоже было, что всем, кто в годы широкого хозяйственного кризиса делал ставку на этого удивительного человека, сопутствует волна удачи и финансового везения.

Таузенд, подмастерье из Баварии, оставил ремесло жестянщика и опробовал свои возможности в различных других "видах искусства". Следуя музыкальным склонностям, он нашел лак, который должен был придать скрипкам звучание инструментов старинных итальянских мастеров. Его дикая необразованность в естественных науках приводила к сумасшедшим результатам: он пытался получать морфий из поваренной соли, произвести революцию в переработке стали, рассылал препараты против тли, ящура и язв у животных, а также кровоостанавливающее средство. Эти тайные средства он изготовлял в своей "лаборатории"-- амбаре, на принадлежащем ему участке в Оберменцинге близ Мюнхена. Венцом его химических изысканий стала все же известная книжонка, отпечатанная им самим в 1922 году: "180 элементов, их атомные веса и включение в гармонически-периодическую систему".

Бывший жестянщик основательно перекроил классическую систему элементов и создал новую: "Кто использует такое размещение, сразу поймет, что периодическая система Менделеева оставлена далеко позади". Таузенд расположил элементы по правилам... учения о гармонии и пришел к солидному числу -- 180 элементов. Всего только сто из них предстояло еще открыть. Среди них было 12 элементов легче водорода, которые, однако, "трудно получить на нашей планете". Основатель новой периодической системы все же не отважился назвать один из новых элементов в свою честь -- к примеру, таузендиум.

Таузенд посмеивался над традиционным названием "элемент". Наука разлагала вещества, "пока не дошла до мертвой точки и эта мертвая точка была названа элементом... Теперь химии придется перестроиться". Таузенд дал "единственно правильное" определение элемента: точно так же, как в учении о гармонии, где основной тон вместе с терцией и квинтой образует аккорд, элемент гармонически составлен из трех видов вещества. В соответствии с этим можно получить каждый элемент, если овладеть законами гармонии. "Если мы открываем элемент в сегодняшнем смысле этого слова,-- продолжал новый пророк,-- то нам просто удалось получить гармоническое сочетание трех видов вещества, которое совпадает с элементом".

Нет смысла пытаться понять это лжеучение. Те, кто, интересуясь наукой, в то время схватили брошюру, вероятно, быстренько выбросили ее в печку. И это несмотря на настойчивую рекомендацию ее автора: "Химики, усовершенствуйте свои познания изучением разработанной отныне гармонической химии. Поставьте на место старой периодической системы гармонически-периодическую систему! Гармония в химии является основой всех исследований".

Автор не скрывал, куда, собственно, должны привести исследования, для которых баварский жестянщик создал "основы": целью является трансмутация элементов! Тысячелетние чаяния, надежды и мечты алхимиков теперь -- слава Таузенду!-- были близки к осуществлению. Тайный советник Мите приобрел серьезного конкурента.

Первого же найденного им партнера Таузенд объегорил на кругленькую сумму в 100 000 марок. "Производственный капитал" он использовал, чтобы удовлетворить свое давнее стремление приобретать поместья. Безо всякого разбора Таузенд скупал дома, поместья, развалившиеся замки, чтобы ими спекулировать либо использовать по своей прихоти. Когда у партнера стали возникать некоторые подозрения, Таузенд сообщил ему -- в апреле 1925 года, что как раз сейчас начнется получение золота. Не обратиться ли к только что избранному президенту рейха Гинденбургу с просьбой стать поручителем в предприятии? Нашли посредника, государственного секретаря Майснера -- шефа президентской канцелярии Гинденбурга,-- который благожелательно отнесся к идее; через него был найден в конце концов другой представитель для создания баварской "золотой кухни"-- генерал Людендорф.

Избрание Гинденбурга означало опасный поворот вправо в политическом развитии Веймарской республики. Людендорф, как и Гинденбург, был железным милитаристом, и после мировой войны правая пропаганда выдавала его за "национального героя". После неудавшегося гитлеровского путча 1923 года, в котором Людендорф принимал немалое участие, генерал испытал свои возможности на парламентской сцене: с 1924 года он являлся депутатом парламента от NSDAP[63]. Будучи издателем фашистского листка "Фелькишер курир", Людендорф не вылезал из долгов. Теперь он искал денежных источников для себя и национал-социалистского движения, которое уже открыто пропагандировало свои преступные цели, однако не находило желанной поддержки, даже среди правых. В этой ситуации алхимик Таузенд показался "герою мировой войны" посланцем свыше. Людендорфом был назначен эксперт, по специальности химик, чтобы, прежде всего, подвергнуть процесс Таузенда экспертизе. На его глазах Таузенд из расплава свинца, к которому он добавил 3 г оксида железа (скажем просто -- ржавчины), все же получил 0,3 г золота. Итак, показательная алхимическая трансмутация прошла на сцене с успехом, и эксперт с рвением доложил: "Господин генерал, дело верное!"

Когда стали говорить, что даже такой человек, как Людендорф, доверяет этому Таузенду, несколько финансистов с готовностью предложили к услугам алхимика свои денежные средства. С Людендорфом в качестве поручителя Таузенд основал "Общество 164". Это не тайный шифр: в системе элементов Франца Таузенда золото имеет номер 164. Чтобы птичка не улетела до того, как снесет золотые яйца, Людендорф заключил с Таузендом частное соглашение: в соответствии с ним алхимик отказывался в пользу Людендорфа от всякой реализации своего процесса синтеза золота. Таузенду предоставляли 5 % от прибыли. Акционеры и пайщики должны были получить 12 %, ассистенты -- 8 %. "Ничтожный" остаток в 75 % Людендорф собирался опустить себе в карман; "на благо немецкого народа" -- так это называлось, иначе говоря: для усиления партии национал-социалистов. Среди членов общества были такие крупные промышленники, как Манесман и Шелер, промышленные и финансовые воротилы немецкого рейха, знать, как, например, князья Шенбург-Вальденбург, но были и простые люди из народа, которые доверчиво отдали в руки Таузенда свои сбережения. Затем шла еще целая свора авантюристов и рыцарей удачи, военных, фашистов. Более одного миллиона марок доверили они Францу Таузенду, "человеку с удивительными глазами Христа", для его алхимических опытов.

"Общество 164", переименованное позднее в "Исследовательское общество Таузенда", основало на эти деньги лаборатории алхимиков по всему германскому рейху. Для маскировки служили строгие названия, как, например, "Северогерманское предприятие сплавов". Таузенд видел свою задачу преимущественно в том, чтобы путешествовать от филиала к филиалу, заключать сделки на покупку земельных участков и замков и проводить переговоры "на высшем уровне". Например, с председателем совета управления казначейства, бывшим министром Ленце; Таузенд хотел у него узнать, куда надежнее всего в будущем поместить мощную продукцию золота со своих фабрик.

Затем он поехал в Италию, завязал связи с одним из секретарей фашистского диктатора Муссолини: Германия и Италия станут самыми мощными державами мира благодаря новому процессу получения золота. Был послан представитель, чтобы испытать почетное предложение Таузенда. К несчастью, он оказался профессором химии. Дипломатическая встреча состоялась в замке Эппау "барона" Таузенда в южном Тироле. Итальянский химик настоял на пробном опыте. Таузенд химичил, как его покойные предшественники в далеком средневековье. Однако ученый, почуявший обман, смог его уличить. "Невинный" кусочек свинца, который Таузенд хотел добавить в расплав в последний момент, оказался сплавом свинца с золотом!

К началу 1929 года "исследовательское общество" вынуждено было признать себя несостоятельным. Растрачено было более миллиона золотых марок. Никто толком не знал, куда девалась эта огромная сумма. Неработающие фабричные установки, земельные участки для новых мастерских, полуразрушенные замки -все это свидетельствовало о расточительстве Таузенда. Во всех частях Германии доверившиеся ему люди предъявляли Таузенду иск в обмане. Бежавшего злоумышленника наконец задержали в Италии. В качестве подследственного он был перевезен в Милан.

Прошло более 300 лет с тех пор -- с 1591 года, как на баварской земле слушался процесс над алхимиком. Это был некий Марко Брагадино, которого обезглавили под символической виселицей из золотой мишуры. Как-то сложится судьба Таузенда?

Алхимик Таузенд доказывает свое искусство

Полтора года оставался Таузенд в тюрьме как подследственный пока закончилось затяжное расследование и были составлены акты предварительного следствия. Дело Таузенда было деликатным, ибо в него были втянуты влиятельные политики и промышленники.

Не падая духом, преступник упорно уверял в своей невиновности. Он умеет делать золото, даже килограммами, и пусть ему сначала докажут, что он не может его сделать. Следователь и прокурор вышли из себя. Их терпение было наконец исчерпано. Они назначили показательное испытание. Пусть Таузенд покажет, на что он способен.

Это алхимическое представление состоялось в октябре 1929 года на главном монетном дворе Мюнхена в присутствии его директора нескольких специально проинструктированных полицейских, прокурора, следователя, а также защитника.

Трюки жуликоватых алхимиков были к тому времени хорошо известны, и все предохранительные меры приняты. Когда Таузенд прибыл на монетный двор, его раздели догола, тщательно осмотрели, начиная от зубов до ногтей на ногах, даже выворачивали веки. Однако искусник действительно сделал золото! Из свинцовой пробы весом 1,67 г он выплавил блестящий металлический шарик, который содержал, как показали позднейшие анализы, 0,095 г чистого золота и 0,025 г серебра. Хотя эксперимент проводился в отсутствие общественности, молва об удачной трансмутации распространилась по городу с быстротой молнии. Директор монетного двора под натиском репортеров, заикаясь, заявил, что у него наверняка полегчало бы на сердце, если бы этого сверкающего кусочка золота, сфабрикованного Таузендом, вовсе не существовало.

Экстренными сообщениями на первых страницах газет пресса сообщила о сенсационном результате опыта; большими буквами был напечатан заголовок: "Алхимик Таузенд доказывает свое искусство". Газета "Дрезднер нахрихтен" 9 октября писала: "Перед нами вещественный результат. Это означает, что найден искусный способ делать золото, если только Таузенд не сделал ловкой подмены, несмотря на все принятые предохранительные меры". Находчивый защитник Таузенда потребовал освобождения его из заключения, Однако Верховный суд страны отклонил это прошение: Таузенд находится под следствием, прежде всего, за мошенничество. Его не судят, как алхимика в средние века.

Основной процесс начался только в январе 1931 года. Понятно, что судебное разбирательство вызвало большое внимание немецкой общественности. Газеты были полны описанием афер баварского жулика. "Чтобы в двадцатом веке человек мог выманивать добро у образованных людей под тем предлогом, что он может сделать золото, это просто не укладывается в голове,-- писал судебный репортер газеты "Мюнхер нейсте нахрихтен".-- И все же у нас достаточно доказательств того, что глупость существовала во все времена".

Во время процесса речь пошла также об удачном эксперименте на мюнхенском монетном дворе. Защита строила на этом свое оправдание. Были заслушаны эксперты. Мнение университетского профессора Гонигшмида из Мюнхена, который проводил экспертизу еще с искусственным золотом тайного советника Мите, было категоричным. Невозможно провести превращение элементов путем простой химической реакции, как это практиковал Таузенд. Этого можно было бы достигнуть только разрушением атомов, для чего потребовались бы энергии, которыми в настоящее время не располагает никто.

Таузенд и его адвокат начали было пояснять, что превращение элементов возможно на основе "гармонически-периодической системы". Не знаком ли с ней господин профессор? Гонигшмид знал содержание брошюры, знал и господина автора. Брошюра "180 элементов", ответил он невозмутимо, является плодом творчества фантазера, полного неуча в области естественных наук, который пытается извлекать новые премудрости из устаревших учебников.

Превращение свинца в золото, которое на первый взгляд столь убедительно продемонстрировал Таузенд на монетном дворе, тоже получило во время процесса поразительное объяснение. "Искусственное" золото в количестве 95 мг, состоящее на 80 % из чистого золота и на 20 % из серебра, вполне могло образоваться... из золотого пера авторучки. Для таких золотых перьев как раз применяли сплав золота с серебром близкого состава. Когда прокурор услыхал это, он приказал немедленно доставить corpus delicti[64]. Однако авторучку Таузенда с золотым пером нигде не смогли найти...

Суд признал Франца Таузенда виновным в многократном обмане. Его приговорили к тюремному заключению сроком на три года и восемь месяцев, с учетом срока предварительного заключения. Прокурор требовал шести лет.

Адвокат Таузенда пытался по мере сил убедить суд в том, что виноват не только его подзащитный: на самом деле -- так выразился защитник в своей речи -- надо судить не Таузенда, а Людендорфа и других партийных бонз из NSDAP, а также тех, кто давал Таузенду кредит. Они обожествляли Таузенда, имевшего патологические наклонности, пока тот в своей фантазии и своего рода мании величия не стал принимать собственный обман за чистую правду.

Глава 5

ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ЭНЕРГИИ

Последние недостающие элементы

После установления закона Мозли рентгеновская спектроскопия стала ценным вспомогательным средством при поисках еще неизвестных элементов и для их классификации. В начале 20-х годов из 92 элементов периодической системы не было обнаружено шесть: 43-, 61-, 72-, 75-, 85- и 87-й. Их порядковый номер можно было вывести на основе закона Мозли, определив частоту рентгеновского излучения[65]. Благодаря этому стало возможным поместить эти элементы в соответствующие группы периодической системы и тем самым предсказать их свойства.

Однако в отношении 72-го элемента не было единого мнения. Нильс Бор на основании своей атомной модели пришел к заключению, что следующие за лантаном (элементом 57) четырнадцать элементов должны быть трехвалентными, ибо они обладают одинаковым числом внешних электронов. Это является также причиной необычайного сходства лантаноидов, или так называемых редких земель. Только начиная с элемента 72, число валентных электронов, как обычно, будет увеличиваться от элемента к элементу на единицу. Следовательно, 72-й элемент, который еще не был известен, должен иметь четыре внешних электрона и быть четырехвалентным. Поскольку он -- аналог циркония, его следует искать в цирконийсодержащих минералах. Элемент 72 ни в коем случае не относится к числу редкоземельных.

Другие исследователи придерживались противоположного мнения. Они уже давно безуспешно пытались выделить 72-й элемент из минералов, содержащих редкие земли, и все же неутомимо продолжали поиски. Французский химик Урбен был убежден, что еще в 1914 году рентгеноспектроскопическим путем обнаружил редкоземельный элемент 72, который был назван им кельтиум. Норвежские исследователи также давали заявки на подобные открытия.

Кто был прав? Только практика могла разрешить спор. Полагаясь на теорию Бора, химики Хевеши и Костер, гостившие в институте датского физика, начали в 1922 году поиски 72-го элемента в норвежских циркониевых минералах. Уже в первой фракции вещества можно было рентгеноспектроскопическим путем обнаружить искомый элемент. Вскоре удалось также выделить его аналитически весомые количества. Оба химика назвали открытый ими элемент гафний. Тем самым они почтили место работы Бора, Копенгаген который по-латыни называется Hafnia.

Гафний был последним недостающим элементом с четным порядковым номером. Согласно правилу, установленному Харкинсом, такие элементы обычно более распространены в природе, чем их нечетные соседи. Таким образом, для еще не известных химических элементов -- с порядковыми номерами 43, 61, 75, 85 и 87 -- можно было предположить, что они на Земле существуют только в виде следов или вообще не существуют, ибо в противном случае их уже давно открыли бы.

Поэтому, когда появилось сообщение, что обнаружены элементы 43 и 75, именовавшиеся также экамарганцем и двимарганцем, это стало научной сенсацией; ее распространению способствовала, прежде всего, пресса. На заседании Прусской академии наук в Берлине 11 июня 1925 года химик Ида Такке сообщила об удавшемся открытии. Совместно со своим будущим супругом Вальтером Ноддаком и исследователем О. Бергом она воспользовалась способом обогащения, основанным на химической природе этих элементов. Были сняты рентгеновские спектры веществ, полученных из разнообразных минералов. Наконец при переработке норвежского минерала колумбита исследователи наткнулись на следы искомых элементов, которые они стали называть мазурий (43-й) и рений (75-й). Концентрация их составляла всего лишь 10[-6]--10[-7] г.

Через несколько дней после известия об открытии элементов 43 и 75 опытный аналитик Вильгельм Прандтль сделал доклад на заседании химического общества в Мюнхене. Он настойчиво предостерегал от преждевременных заявок на открытия. Прандтлю не удалось найти эти экамарганцы ни в указанных минералах, ни в переданной им пробе вещества, которая, по данным исследовательницы, должна была содержать от 0,8 до 1,0 % рения.

Ситуация становилась неясной. В это время чешские исследователи Долейчек и Гейровский заявили, что им удалось обнаружить 1 % 75-го элемента в солях марганца полярографическим и спектроскопическим путем, и при этом раньше, чем Иде Ноддак. Лондонский химик Брюс также сделал заявку на открытие 75-го элемента. По этому поводу высказался советский исследователь О. Е. Звягинцев из Института по изучению платины и других благородных металлов АН СССР, который сомневался в открытии: в платиновых рудах двимарганца вовсе нет, вопреки мнению госпожи Ноддак. Ко всему тому появилось еще сообщение англичанина Лоринга об удавшихся "синтезах" элементов 43 и 75 в рентгеновской трубке. Алхимические представления сыграли при этом немалую роль, ибо Лоринг синтезировал элемент 43 из калия и никеля, а элемент 75 -- из свинца и молибдена. Такие алхимические опыты наукой не принимались всерьез. Все другие высказывания следовало учесть.

Ида Ноддак защищалась от обвинений весьма темпераментно, поскольку была затронута ее честь исследователя. Брюс имел дело не со следами элемента, а лишь с марганцем, загрязненным железом,-- уверяла она.-- Что касается Гейровского и Долейчека, то проверка их опытов не дает никаких указаний на новый элемент. Спектральные линии, наблюдавшиеся чехами, могли принадлежать ртути и таллию, а не 75-му элементу.

Теперь о Прандтле. Чета Ноддак считала удивительным, что господин Прандтль не обнаружил рения. В переданном ему веществе содержались также уран и ниобий -- в количествах десятикратных по сравнению с элементом 75. Даже эти элементы Прандтль не смог обнаружить. "Мы готовы,-- снисходительно объявили они,-- послать Прандтлю новый препарат, если он может удостоверить, что его спектрограф способен уловить содержание в несколько процентов". Это мало тактичное замечание вызвало у старого химика чрезвычайное раздражение: более 25 лет работал он с редкими и рассеянными элементами. "Я могу без преувеличения сказать, что в области препаративной неорганической химии располагаю несравненно большим опытом. На основании этого опыта я должен с сожалением отметить, что методы, с помощью которых В. и И. Ноддак хотят выделить оба экамарганца из минералов, нехороши ...".

Спор длился несколько лет, до тех пор, пока Ида и Вальтер Ноддак в октябре 1929 года не сообщили о выделении ими в целом 1 г рения. Они получили это количество из 600 кг минерала молибденового блеска и доказали чистоту нового элемента спектральными методами. Тем самым клетка с порядковым номером 75 в периодической системе оказалась занятой. Что касается судьбы элемента 43, то она осталась покрытой завесой молчания.

Рано трубить победу

С не меньшими боями шли химики к открытию 61-го элемента. Поневоле спросишь, всегда ли поиски последних недостающих элементов должны вызывать ссоры и споры между учеными мира?

Вильгельм Прандтль безуспешно пытался выделить редкоземельный элемент 61 из неодимовой (60-й элемент) и самариевой (62-й элемент) фракций природных иттриевых земель. Ему не удалось обнаружить его даже рентгеноспектральным методом. Через два года, в марте 1926 года, американские химики Гопкинс, Интема и Гаррис из Иллинойского университета сообщили, что обнаружили этот редкоземельный элемент спектральным анализом. Они нашли 61-й элемент там, где его тщетно искал Прандтль -- в монацитовых остатках выделенной неодимово-самариевой фракции. Новый элемент они предложили назвать иллиний.

Прандтль сразу высказал сомнение. Одни только спектральные линии ничего не доказывают, к тому же эти линии, полагал он, наверняка происходят от загрязнений. Гаррис, Интема и Гопкинс не дали еще ни одного обоснованного доказательства открытия 61-го элемента.

Сообщение американцев вызвало выступление итальянцев Ролла и Фернандеса из Химического института Флорентийского университета: 61-й элемент был ими обнаружен еще в июне 1924 года рентгеноспектральным путем в бразильском монацитовом песке и назван флорентием.

С полным основанием все захотели узнать, в каком журнале опубликовано это сообщение. Итальянцы смущенно признались, что их еще не совсем полный исследовательский отчет находится в запечатанном конверте в Академии наук в Риме. Американцы комментировали такое объяснение с нескрываемой насмешкой. Если это действительно так, то они со всем почтением хотели бы указать на то, что еще в 1922 году американские ученые открыли неизвестные линии в спектре редкоземельных элементов и отнесли их к недостающему 61-му элементу. Следовательно, в любом случае приоритет, а также право наименования находятся на их стороне.

Если просмотреть научные журналы за 1926--1928 годы, то можно только удивляться, с каким упорством проводился этот научный бой за первенство в открытии 61-го элемента. Оба лагеря находили поддержку извне. До последнего времени не было единства в вопросе, кому, собственно, принадлежит приоритет; как же называть вновь открытый элемент, который никто еще вовсе и в руках не держал: иллиний или флорентий?

Самую умную мысль в этом споре высказал Вильгельм Прандтль в январе 1927 года: "Видимо, к концу периодической системы около 93-го номера образуются неустойчивые конфигурации; они дают о себе знать еще в более ранних периодах, а именно: у номера 43, затем у 43+18 61 и, наконец, окончательно у 43+18+32 93". Другими словами, Прандтль считал, что элементы с номерами 43, 61 и 93 вообще не должны существовать.

Не более мирно происходило открытие элементов 85 (экацезия) и 87 (экаиода). С 1930 по 1932 годы Аллисон, Мерфи и Бишоп из Алабамского политехнического института (США) не единожды заявляли, что они обнаружили элемент 85 -- алабамий и элемент 87 -- виргиний в морской воде, в естественных соляных залежах, а также в минералах, содержащих цезий и слюду. С помощью какого-то магнито-оптического метода исследователям, по-видимому, удалось провести обогащение воды этими элементами.

Научная ценность такого нового метода анализа горячо оспаривалась другими учеными -- американцами Папис и Вайнером из Корнуэльского университета (Итака); они полагали, что сами получили элемент 87. Сюда надо причислить также некую Хулубай из Румынии, которая хотела назвать открытый ею элемент 87 молдавием.

Ньютон Фрэнд из Бирмингэма специально совершил поездку на Мертвое море, чтобы заняться поисками элементов 85 и 87. Необычайно высокая концентрация солей в этом внутреннем море должна была, по его мнению, открывать особенно благоприятные возможности. Представления о том, что экацезий, относящийся к щелочным металлам, следует искать в морской воде, были логичными, если учесть близкое родство 85-го элемента с цезием, калием, натрием. В 1932 году в журнале "Кемикл ньюс" свою лепту в этот вопрос внес некий Стивенсон. Он наконец узнал, где в Мировом океане следует искать экацезий: во впадине Минданао на глубине около 10 000 м. Кто решится на такую экскурсию?

Вопреки всем стараниям исследователей, клетки 43, 61, 85 и 87 периодической системы оставались пустыми. Рений был практически последним элементом, который смогли химически выделить классическим путем в достаточном количестве, хотя и после трудоемких операций.

От других недостающих элементов можно было увидеть лишь "тени" в виде рентгеновских спектральных линий. При этом не было даже уверенности, что они относились именно к искомым элементам. Такую неудачу объясняли тем, что элементов 43, 61, 85 и 87 теперь уже не существует. Наверняка они распались за те 4,6 миллиардов лет, что существует Земля. Во всяком случае, это следовало предположить по отношению к элементам 85 и 87, так как они в периодической системе должны располагаться рядом с радиоактивными элементами.

Снаряд без заряда

Со времени превращения азота в кислород при помощи альфа-излучения в 1919 году все твердо уверовали в то, что ядерная физика является ключом ко всеобщему превращению элементов. Однако вслед за надеждой, что методом Резерфорда можно постепенно превратить или расщепить все атомы с помощью альфа-лучей с достаточно большой энергией, ученых постигло разочарование. За десять лет после первого удачного эксперимента смогли подвергнуть бомбардировке едва лишь дюжину элементов, да и то самых легких. В случае тяжелых элементов в массивное ядро атома не могли проникнуть даже альфа-частицы с максимальной энергией в 9 мегаэлетронвольт (МэВ). Они отклонялись большим одноименным зарядом ядра, не придя с ним в соприкосновение. Тем самым была утрачена всякая надежда на превращение ртути с помощью альфа-частиц в соседнее золото. Выход думали найти в использовании таких снарядов, как протоны (ядра атома водорода). Конечно, для этого необходимо искусственно ускорить эту частицу до столь же высоких энергии, какими обладали альфа-частицы. Откуда же взять такие гигантские энергии? Для этой цели следовало бы получить и использовать напряжение в несколько миллионов вольт -- техника, которой тогда еще не овладели.

Перелом произошел в 1930 году. Американские физики в Вашингтоне сконструировали трансформатор на 3 мегавольта (MB) и с его помощью ускорили протоны до энергии в 1 МэВ. Через год Ван-дер-Грааф в Принстонском университете построил свой первый генератор на 1,5 МэВ, названный позднее его именем.

Эрнест Лоуренс и его сотрудники из университета в Беркли в конце концов нашли совершенно новый путь: искусным приемом, с помощью больших электромагнитов в поле высокого напряжения, Лоуренс заставил частицы мчаться по спирали. Таким способом можно было постепенно ускорить частицы до высоких энергий. Это была новая установка -- циклотрон. Посредством такого ускорителя частиц можно было достичь интенсивностей излучения, которые теоретически эквивалентны нескольким килограммам радия. Был сделан мощный шаг вперед, ибо человечество никогда не смогло бы получить столь значительных количеств радия.

В конце 1931 года Лоуренс с помощью своего циклотрона достиг мощности 1 МэВ, через год -- уже 5 МэВ. В настоящее время мощность современных ускорителей частиц измеряют в гигаэлектронвольтах (ГэВ), то есть в миллиардах электронвольт. По сравнению с первыми ускорителями сегодняшние мощнейшие агрегаты с их километровыми путями пробега частиц выглядят гигантами.

Ученикам Резерфорда, Кокрофту и Уолтону, в 1932 году удалось провести первое ядерное превращение с помощью искусственно разогнанных протонов: мишенью служило ядро атома лития -- самого легкого элемента после водорода и гелия. Путем такого обстрела литий превратился в гелий. Советские физики-атомщики И. В. Курчатов и Н. Н. Синельников, которые вскоре после кембриджских ученых и независимо от них обнаружили ту же реакцию, первыми дали вероятное объяснение процесса. Сенсационная пресса видела в "разрушении" лития дальнейший шаг к подчинению атомных сил человеку и связывала с этим самые отважные фантазии: боевой корабль с несколькими граммами лития в качестве топлива сможет пересечь Атлантику... Заметьте, военный корабль, а не торговое судно было первым примером в оценке атомной энергии. Специалисты рассматривали этот эксперимент гораздо более трезво. Превращение атома лития идет с ничтожным выходом. Нужно ускорить миллионы протонов, чтобы произошло одно-единственное столкновение.

К испытанным снарядам, бомбардировавшим атомное ядро,-- альфа-частицам (ядрам атома гелия), протонам (ядрам атома водорода) -- к началу 1932 года присоединился еще один: дейтрон. Это -- ядро тяжелого изотопа водорода, которое обладает массой, равной удвоенной массе протона. В том же году в космическом излучении на большой высоте был открыт позитрон, оказавшийся положительно заряженной частицей -- античастицей отрицательного электрона. Вскоре эту новую элементарную частицу удалось также обнаружить при земных радиоактивных процессах. Когда в 1932 году ученик Резерфорда, Джеймс Чэдвик, открыл еще одну, до той поры неизвестную, частицу -- нейтрон, то этот год в научных кругах стали справедливо называть annus mirabilis -- годом чудес.

Чэдвик обнаружил частицу, не имеющую заряда, с массой, равной массе протона, как составную часть так называемого бериллиевого излучения. Эти проникающие лучи, состоящие из нейтронов, были открыты в 1930 году при бомбардировке бериллия альфа-частицами Долгое время считались жестким гамма-излучением. Затем удалось показать, что бериллиевое излучение на самом деле состоит из гамма-лучей и потока нейтронов.

С открытием нейтрона сразу разрешались те принципиальные трудности, с которыми для теоретиков было связано истолкование атомных ядер. До этого существовало воззрение, что ядро атома состоит из протонов и электронов. Такое представление таило в себе трудно разрешимые противоречия. Кроме того, оно не давало объяснения, почему при одинаковом заряде ядра изотопы одного и того же элемента обладают различной массой. В 1932 году советский физик Д.Д. Иваненко, а вскоре после этого Вернер Гейзенберг -- один из основателей квантовой механики -- независимо друг от друга пришли к выводу: ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Различие масс изотопов объяснялось большим или меньшим числом нейтронов.

Появилась надежда, что с открытием нейтрона найден снаряд, который -именно потому что был "не заряженным"-- сможет проникнуть в устойчивую крепость ядер тяжелых атомов. Быть может, теперь и тяжелый элемент -- ртуть можно будет превратить в соседний элемент -- золото?

В своем труде "The interpretation of the atom[66]" в 1932 году Фредерик Содди первым высказался по поводу фундаментальной роли нейтрона как неоценимого нового снаряда для превращения атомов, быть может, даже их деления. Однако все еще оставался открытым один вопрос: как это осуществить?

Искусственная радиоактивность

В начале 30-х годов казалось, что любимое занятие многих исследователей атома -- поиски новых продуктов распада -- уже не может дать ничего нового. Такие исследования проводились с чисто криминалистическим чутьем. Теперь ряд естественных радиоактивных элементов оказался полным. Ничего не меняло и то обстоятельство, что существование первого члена ряда актиния, актиноурана было до сих пор лишь гипотетическим. Исследователям атома и не снилось, что можно будет отыскать еще неизвестные радиоактивные элементы.

В это время между специалистами возникли очень интересные споры, а именно по поводу элемента с порядковым номером 93. Такого элемента вообще не должно было существовать на Земле. Уран, после того как он был помещен Менделеевым в периодическую систему, был признан самым последним из 92-х элементов. Так полагали все.

Однако некоторые ученые не могли расстаться с мыслью, что число элементов, возможно, превышает 92. Когда-то, в 1922 году, Нильс Бор размышлял о возможности существования благородного газа с порядковым номером 118 -- как это вытекало из его теории спектров и строения атома. Многим специалистам такие представления казались пустым теоретизированием.

В апреле 1934 года Ида Ноддак большим сообщением "Периодическая система элементов и ее пустые клетки" пробудила новый интерес к этой проблеме. В докладе, который был опубликован в журнале "Ангевандте хеми" 19 мая 1934 года, она ставила провокационный вопрос: почему периодическая система вдруг обрывается после урана? В составленной ею таблице она демонстративно оставляла незанятые места от 93 до 96 для элементов, которые еще предстояло открыть. Такой шаг она обосновывала весьма оптимистично: "Нам кажется возможным, что элементы, следующие за ураном, так называемые трансураны, с возрастанием порядкового номера становятся все менее жизнеспособными, а потому все более редкими. Однако стоящие за ураном четные элементы 94 и 96 могли бы быть получены сегодняшними средствами...; следует ожидать, что как раз в этом месте системы появятся некоторые неожиданности".

Действительно, такие неожиданности не заставили себя долго ждать. Уже в начале 1934 года Ирэн Кюри, дочь Марии Кюри, вместе со своим супругом. Фредериком Жолио, сделала открытие, поразившее специалистов. Им удалось обнаружить "новый тип радиоактивности". Так называлось их сообщение в "Отчетах Парижской академии наук" от 15 января. Что же крылось за этим заголовком?

Оба исследователя бомбардировали алюминиевую фольгу альфа-частицами; при этом обнаружилась отчетливая радиоактивность алюминия, которая сохранялась также после удаления источника излучения. Такой эффект никто никогда не наблюдал. Отдельные атомы алюминия после воздействия альфа-частиц превратились в радиоактивный фосфор (Р*). Этим новым методом можно было искусственно вызвать радиоактивность. То, что Стефания Марацинеану ошибочно искала на свинцовых крышах, стало фактом: для легких элементов -- пока только для них -- можно искусственно индуцировать радиоактивность:

[27]Al + [4]He [30]P + n

Радиоактивный фосфор распадается до устойчивого изотопа кремния с выделением позитрона:

[30]P [30]Si + e[+]

Исследователям атома, этим "алхимикам XX века", вновь удалось осуществить поразительное превращение элементов. Искусственным путем принудить вещества к радиоактивному распаду -- это было, безусловно, новым большим шагом на пути к гигантским запасам энергии атомного ядра.

Энрико Ферми из Физического института Римского университета, новая звезда в международном семействе исследователей атома, заинтересовался открытием искусственной радиоактивности и начал систематически обстреливать нейтронами один элемент за другим. Молодой физик надеялся, что таким путем, а не только с помощью альфа-частиц ему удастся вызвать искусственную радиоактивность.

Ферми и его коллеги д'Агостино, Сегре, Амальди и Розетти подошли к этим опытам строго методически. Они начали с элемента 1, водорода, и подвергли его воздействию потока нейтронов. После того как был убран источник нейтронов -- запаянная трубка с эманацией радия и порошком бериллия, ученые испытали облученный элемент на радиоактивность. Для этого был использован счетчик их собственной конструкции, работавший по принципу счетчика Гейгера -- Мюллера, известного с 1928 года. Ферми вбил себе в голову испытать все элементы периодической системы вплоть до урана. Откуда же взять нужные вещества? Физикам потребовалось некоторое время для того, чтобы обыскать запылившиеся полки институтов, химических магазинов и аптек и найти все, что им требовалось.

Многие сотрудники Римского университета находили поведение молодых физиков очень забавным: Ферми и его друзья по окончании облучения мчались, как одержимые, по длинным коридорам института, чтобы испытать свои препараты в помещении, не зараженном радиоактивностью. Ведь могло так случиться, что образовался короткоживущий радиоактивный элемент с периодом полураспада в несколько секунд. Потом обычно можно было видеть, как они медленно возвращались с разочарованными лицами. Для первых восьми элементов физики не смогли обнаружить никакой искусственной радиоактивности. Однако на девятом элементе, фторе, счетчик вдруг защелкал. Вскоре итальянцы установили, что облучение нейтронами активизирует многие элементы. Чаще всего последние излучали бета-лучи и превращались при этом в атомы следующего элемента. Ферми открыл "радиоактивность, индуцированную бомбардировкой нейтронами". Так назвал он статью, написанную 10 апреля и опубликованную в мае 1934 года в журнале "Нейчур",

Спор вокруг девяносто третьего элемента

Интересных результатов Энрико Ферми ожидал для последнего элемента периодической системы. Уран является самым тяжелым элементом, встречающимся на Земле. Ядро этого атома состоит из 92 протонов и 146 нейтронов. Относительная атомная масса в результате составляет 238, точнее, для изотопа [238]U. Уже тогда предполагали, что уран состоит не только из этого изотопа. Например, гипотетический актиноуран должен был быть легче. Однако с помощью масс-спектрографа Астона в то время не удавалось найти другие изотопы урана, кроме [238]U.

Вопрос об актиноуране был разрешен однозначно только тогда, когда американский физик Артур Демпстер из Чикагского университета в декабре 1934 года использовал новый источник ионов для масс-спектрографа повышенной разрешающей способности. В 1935 году Демпстер внес ясность в вопрос об изотопном составе урана: кроме известной четкой линии, для [238]U он нашел еще слабую линию для [235]U -- искомого актиноурана. Сегодня мы знаем, что природный уран на 99,27 % состоит из [238]U, на 0,72 % -- из [235]U и на 0,005 % -- из [234]U.

Когда в Физическом институте Римского университета в середине 1934 года молодой Ферми начал бомбардировать уран нейтронами, он, конечно, исходил только из существования [238]U. Если бы, как полагал Ферми, удалось внедрить в ядро еще один нейтрон, то по уравнению

[238]U + n [239]U

образовался бы радиоактивный изотоп с массовым числом 239 и -- в случае его дальнейшего бета-распада -- элемент с зарядом ядра 93:

[239]U [239]X + e

Такого вещества на Земле еще не было! Перспектива открытия этого элемента воодушевляла. Она означала проникновение в неизвестную область материи, до тех пор полностью сокрытую от человеческих представлений. Сходное чувство должно было в прежние времена охватывать кругосветных мореплавателей, когда они пускались в экспедиции для открытия новых стран и континентов и обнаружения их богатств.

Воодушевлению итальянцев не было границ, когда с первым же опытом пришла удача: облученный уран оказался сильно радиоактивным и, как предполагалось, испускал бета-лучи. Исследования показали, что продукты радиоактивного распада не идентичны с соседними элементами урана. Такое обнаружение можно было провести очень изящно. При химическом анализе требовалось только добавить соединение предполагаемого элемента, скажем, соли тория. После обычной химической переработки и разделения активность неизвестного продукта превращения либо обнаруживалась снова в ториевой фракции -- и тогда это был изотоп тория,-- либо ее не было. В последнем случае разъяснения могли дать дальнейшие химические опыты с добавлением других элементов или их соединений. Такие химические идентификации часто и с большой точностью проводили в то время Отто Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрасман.

При повторении своих опытов Ферми не нашел никаких указаний на то, что из урана, облученного нейтронами, образовались какие-либо изотопы известных соседних элементов, такие, как протактиний, торий, актиний, радий. Исходя из этого, новый вид радиоактивных атомов должен был принадлежать элементам, находящимся по другую сторону урана -- трансуранам! По мнению Ферми, особенно правомерным было приписать образовавшийся радиоактивный осадок с периодом полураспада 13 мин новому, 93-му, элементу. Несмотря на это, Ферми дал очень осторожное название своему отчету, опубликованному в журнале "Нейчур" 16 июня 1934 года: "Возможное получение элементов с атомным номером, превышающим 92". Поэтому, когда итальянская печать начала во все горло кричать о доказанном получении 93-го элемента и громогласно причислила эти успехи к "победам фашистов в области культуры", это не могло не задеть Ферми и его коллег.

Итальянские физики открыли в своих работах поразительный эффект: радиоактивность, индуцированная нейтронами, вдруг усиливалась во много раз, если нейтроны предварительно пропускали через слой парафина. Парафин является смесью углеводородов. На своем пути через кусок парафина нейтроны встречали большое число атомов водорода той же массы. В результате столкновений нейтроны передавали атомам водорода часть энергии, отклонялись от прямолинейного пути и приобретали зигзагообразную траекторию. Передавая часть энергии, они тормозились. Таким образом, нейтроны покидали парафин со значительно меньшими скоростями, чем входили него. Такие замедленные, или тепловые, нейтроны вызывают превращения атомов с гораздо большей вероятностью, чем быстрые, которые часто проскакивают мимо цели.

Ферми размышлял далее... С помощью этого метода можно будет в ближайшем будущем искусственно получать новые радиоактивные элементы. Быть может, даже в таких количествах, что они смогли бы заменить естественные радиоактивные вещества, которые все больше дорожают. Открытие приобретало коммерческое направление, что заставило Ферми и его сотрудников 26 октября 1934 года подать заявку на патент по искусственному изготовлению радиоактивных веществ из других элементов путем бомбардировки замедленными нейтронами. Что же, еще один алхимический патент? Едва ли. Мысль о том, чтобы получать когда-либо атомную энергию при помощи таких искусственных превращений элементов, не приходила тогда Ферми. И все же сделанное открытие означало существенный шаг в этом направлении.

Вокруг открытия 93-го элемента грозил опять возникнуть спор о приоритете. Ибо в июле 1934 года чешский инженер Коблик сообщил что он выделил этот элемент из урановой смолки Иоахимсталя и уже определил его относительную атомную массу: 240. В честь своей родины Кублик назвал его богемий. Это известие было распространено газетами по всему свету.

Открытие элемента 93, заявленное с двух сторон, было, конечно, сенсацией. Однако Ида Ноддак не разделяла всеобщего воодушевления. Это было ясно хотя бы из ее доклада "О современных методах предсказания химических элементов", который она сделала 14 сентября 1934 года в Ленинграде по случаю столетия Д. И. Менделеева. Вместе с другими выдающимися учеными, среди которых был Отто Хан, она приехала на Международный Менделеевский съезд по приглашению Академии наук СССР.

С небольшими изменениями доклад Иды Ноддак привел журнал "Ангевандте хеми" 15 сентября 1934 года под заголовком: "О 93-м элементе". Госпожа Ноддак сохранила критическую точку зрения на такие "открытия". Она сообщила, что богемий является не чем иным, как смесью соединений ванадия и вольфрама. Не может быть и речи о новом элементе. К тому же в августе 1934 года "Хемикер цейтунг" поместила заявление: "Инженер Одолен Коблик, председатель правления государственной урановой и радиевой фабрики в Иоахимстале, Чехословакия, подавший заявку на открытие нового элемента, богемия, сообщает нам, что он оказался жертвой ошибки. При повторном испытании обнаружено, что исследованные препараты содержали значительные количества вольфрама, своеобразное поведение которого при анализе наводило на мысль о существовании нового элемента. Как ни досаден этот факт, следует учесть чистосердечность, с которой инж. Коблик сообщает всем о своей нелепой ошибке".

Воинствующая ученая оказалась права. Доказательства Ферми также не были убедительными; по мнению Иды Ноддак, было бы ошибочным делать заключение о существовании элемента 93 только на том основании, что не были обнаружены в качестве возможных продуктов элементы, соседние с ураном. Конечно, в уже известных ядерных превращениях всякий раз возникали изотопы либо того же, либо соседнего элемента. Однако это не всегда может быть так. Можно с тем же успехом принять,-- делала Ноддак логичный вывод,-- что при таких, ранее не известных, разрушениях ядра -- с помощью нейтронов -- могут в значительной мере происходить другие ядерные реакции, не те, которые... наблюдались до сих пор. Думается, что при обстреле тяжелых ядер нейтронами эти ядра развалятся на несколько больших частей, которые как раз могут быть изотопами известных элементов, но не соседних с облученными".

Рассуждения Иды Ноддак должны были бы, как искра в стоге сена, перенестись к физикам-атомщикам. Однако "ученые мужи" остались равнодушными. "То, что не может быть, физически не должно быть", и никто не давал на это своего благословения, как и на смелое предположение Иды Ноддак, высказанное в 1934 году, согласно которому ядро урана могло самым настоящим образом распасться. Спрошенный позднее Отто Хан довольно мрачно заявил, что он в то время даже не рисковал цитировать гипотезу Ноддак, казавшуюся абсурдной, ибо опасался за свою репутацию ученого.

Открытия элементов идут полным ходом

Бывший сотрудник Отто Хана, радиохимик А. фон Гроссе, считал, что трансураны Ферми вовсе не новые элементы, а на самом деле изотопы 91-го элемента -- протактиния. Тут заговорило честолюбие первооткрывателей протактиния. Отто Хан и Лиза Мейтнер хотели сами установить, кто же прав -Ферми или Гроссе.

То не был протактиний. Исследователям из Берлин-Далема не составило труда установить это. Если Хан и Мейтнер думали тем самым прояснить проблему трансуранов, то они, безусловно, ошибались. Результаты экспериментов были на редкость запутанными. Вещество, с трудом выделенное после облучения урана нейтронами, подвергавшееся многократному отделению, оказалось сложным, состоящим из нескольких радиоактивных изотопов. Это необычайно затруднило необходимую идентификацию новых трансуранов: ведь не только уран, но и торий под действием нейтронов может превращаться по нескольким направлениям.

Из первой работы "к проблеме урана" от декабря 1934 года постепенно вырастали все новые. К концу 1938 года, после четырехлетнего исследования, 14 публикаций свидетельствовали о работоспособности Хана, Мейтнер и Штрасмана. "Почти трагический результат",-- так позднее оценил их Отто Хан.

К известным рядам естественной радиоактивности прибавились гипотетические ряды превращений урана, облученного нейтронами. Их приходилось постоянно изменять. Оказалось необычайно сложным систематизировать эти схемы распада, чтобы объяснить возникновение элементов 93, 94, 95, 96, 97, называемых также экарением, экаосмием, экаиридием, экаплатиной, эказолотом. В том, что им удалось обнаружить трансураны от 93 до 97, у немецких ученых, судя по их публикациям и докладам, никаких сомнений не было. О работах Отто Хана по изучению "природных и искусственных радиоактивных элементов последнего ряда периодической системы" сообщил 10 декабря 1935 года "Генераль анцейгер" во Франкфурте-на-Майне под заголовком "Новые элементы ... полученные искусственно!":

"...Как установил проф. Хан, искусственно получены по крайней мере три различных тяжелых элемента такого рода (трансурана) Самый устойчивый имеет период полураспада, равный трем дням. Новые элементы образуются, конечно, лишь в исключительно малых количествах. До сих пор никто не видел их своими глазами..."

Никто их не видел, и все же они должны существовать -- элементы тяжелее урана?

Уже в марте 1936 года Отто Хан смог доложить о новом продукте превращения, который еще не выделил Ферми: изотопе урана [239]U. Для исследователя атома и его сотрудников не было ни малейшего сомнения в том, что этот бета-излучатель с периодом полураспада 23 мин должен превратиться в элемент 93 -- экарений. Своими сравнительно слабыми средствами берлинские ученые не смогли, к сожалению, обнаружить продукт превращения. Помимо того, они не придали должного значения своему открытию, поскольку были убеждены, что ранее уже нашли элемент 93 и его идентифицировали.

В середине 1937 года в работы по урану включились Ирэн Жолио-Кюри и ее сотрудник Поль Савич. Однако, как бы абсурдно это ни звучало, парижские исследователи внесли, прежде всего, еще больше путаницы; они выделили новый радиоактивный элемент с периодом полураспада 3,5 ч и объявили в своей первой публикации в августе 1937 года, что это -- изотоп тория. Позднее они сообщили, что это не изотоп тория, ибо его можно химическим путем отделить от последнего. Вероятно, это -- изотоп актиния (элемент 89), если вообще не новый трансуран с неожиданными свойствами. В марте 1938 года Кюри и Савич сообщили, что после тщательного фракционирования подозрение на актиний отпало. Как ни странно, вещество с периодом полураспада 3,5 ч обладало скорее свойствами лантана (элемента 57). Через несколько месяцев они спохватились вновь: это не может быть лантан, все же это трансуран.

В институте Отто Хана немало смеялись над стилем работы французских коллег. Элемент с периодом полураспада 3,5 ч полушутливо, полуядовито называли курьезум (Curiosum); напрашивалось сопоставление с Кюри (Curie). Однако в Берлин-Далеме должны были тайно сознаться, что они тоже ничего не сделали для идентификации нового продукта превращения.

18 ноября 1938 года в журнале "Натурвиссеншафтен" появилась еще одна работа из института Общества кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме. Авторами были только Хан и Штрасман. Лиза Мейтнер вынуждена была покинуть фашистскую Германию из-за обострившегося расового террора. Хан и Штрасман после повторного фракционирования "курьезного" вещества с периодом полураспада 3,5 ч пришли к удивительному заключению: в нем находились три "изотопа радия", осаждаемых солями бария.

Радий образуется из урана. Это известно со времени установления ряда радиоактивного распада. Однако этот процесс протекает в течение миллионов лет. Если то, что нашли Хан и Штрасман, было правильным, то от урана (порядковый номер 92) должны были бы формально отщепиться две альфа-частицы, чтобы образовался радий (порядковый номер 88). Хан посоветовался с Нильсом Бором по поводу этого нового превращения ядра, вызванного нейтронами; теоретик не смог сказать ничего, лишь покачал головой: такого быть не может!

В декабре 1938 года химики Хан и Штрасман работали без устали, чтобы доказать физикам-атомщикам, что при облучении урана нейтронами действительно образуется радий. Однако затем ими овладели сомнения. "С этими "изотопами радия" творится что-то удивительное, о чем мы можем сообщить прежде всего только тебе,-- писал Отто Хан 19 декабря 1938 года в поисках совета Лизе Мейтнер, которая нашла убежище в Стокгольме.-- Периоды полураспада трех изотопов установлены довольно точно; их можно отделить от всех элементов, кроме бария... Фракционирование ничего не дает. Наши изотопы радия ведут себя, как барий...". После многочисленных индикаторных опытов у Хана и Штрасмана все больше крепла уверенность: это был барий! Из атома урана с зарядом ядра 92 образовался атом бария с зарядом ядра 56. Ядро атома урана раскололось на две половины с почти одинаковой массой. Совершенно новое явление радиоактивного распада, которое грозило поставить с ног на голову основы ядерной физики! "Мы не можем умолчать о наших данных, даже если они, быть может, и абсурдны физически",-- высказался Отто Хан в следующем письме к своей бывшей сотруднице, написанном 21 декабря 1938 года.

Оба радиохимика спешно подготовили текст статьи. Они отправили статью 22 декабря, а журнал "Натурвиссеншафтен" опубликовал ее в первом выпуске нового года, 6 января 1939 года: "Об обнаружении и поведении щелочноземельных металлов, образующихся при облучении урана нейтронами". В этой исторической работе Отто Хан и Фриц Штрасман описывают, как им удалось химически обнаружить раскол тяжелого ядра урана, позднее названный делением ядра. Лиза Мейтнер получила по почте оттиск статьи.

Все неверно!

В тот момент, когда Хан и Штрасман обнаружили, что атом урана после бомбардировки нейтронами взрывается на куски (со средней массой ядер), им пришла в голову мысль: деление урана могло означать смертный приговор для всех "открытых" ранее элементов -- от 93- до 97-го. Следовало ли все еще верить в эти "трансураны"? Не лучше ли было считать, что в тех случаях речь тоже шла об осколках урана, об элементах с более низкими порядковыми номерами?

Ида Ноддак, которая теоретически признала возможность деления урана еще в 1934 году, нанесла этим "трансуранам" смертельный удар. В марте 1939 года в сообщении в "Натурвиссеншафтен" она с удовольствием перечисляла огрехи обоих радиохимиков. Она цитировала последнюю работу Хана и Штрасмана от ноября 1938 года, в которой авторы доложили об "открытии" не более не менее как семи трансуранов. И все это было совершенно неверным. Почему не учли указание Иды Ноддак, сделанное в 1934 году, которое открыватели деления урана даже не осмеливаются цитировать?

Что касается существования "трансуранов", то Хан и Штрасман были фактически вынуждены, шаг за шагом, отказаться от своих прежних высказываний. Это началось в июне 1939 года с "окончательного вычеркивания" экаплатины (96-й элемент), которая оказалась изотопом иода, и экаиридия (95-й элемент), состоявшего в действительности из смеси изотопов теллура и молибдена. Однако эти поправки были сделаны самими исследователями, а не по указанию других. В этом отношении поведение Хана и Штрасмана заслуживает всяческого уважения; они всегда публиковали свои опытные данные, тем самым вынося их на суд других ученых.

Столь искусно возведенное здание трансуранов обрушилось очень быстро. Элементы 93--97, в свое время столь "точно обнаруженные", оказались фактически не чем иным, как обломками, образовавшимися при делении урана, элементами со средней атомной массой. Ученые других стран -- Франции, США, Советского Союза, Австрии -- конечно, также занимались идентификацией многочисленных продуктов деления урана. Разочарование в Париже было очень большим, когда обнаружили, что "курьезное" вещество Ирэн Кюри с 3,5-часовым периодом полураспада, столь похожее на лантан, состоит, по существу, из изотопа лантана с массовым числом 141.

В более поздние годы Отто Хан неустанно рассказывал историю поисков псевдоэлементов 93--97, которая привела к открытию деления ядра, как поучительный пример научных заблуждений. При этом он не боялся самокритики; свои воспоминания он назвал: "Ложные трансураны. К истории одной научной ошибки".

Искусственные элементы

При обстреле урана тепловыми нейтронами из него образуются более легкие элементы с порядковыми номерами 35--65: это заставляло надеяться, что среди обломков будут найдены также изотопы элементов 43 и 61. Если вспомнить состояние вопроса получения элементов 43, 61, а также 85 и 87 в 1930 году, то можно было уловить заметный прогресс. Прежде всего, подтвердилось подозрение, что элементы 43 и 61 являются нестойкими веществами, которые "вымерли". Что касается элементов 85 и 87, то уже довольно давно их признали распавшимися радиоактивными веществами.

В 1934 году физик Иозеф Маттаух нашел эмпирическое правило, которое позволяет оценить устойчивость ядер изотопов. Согласно правилу Маттауха не может существовать второго устойчивого изотопа, если заряд его ядра отличается только на единицу от заряда ядра известного устойчивого изотопа с тем же массовым числом. Эта закономерность дополняет правило Харкинса, по которому элементы с нечетным порядковым номером (то есть нечетным числом протонов и электронов) распространены на Земле существенно реже, поскольку мала устойчивость их ядер.

По отношению к элементам 43 и 61 правило Маттауха можно изложить следующим образом. Исходя из их положения в периодической системе, массовое число элемента 43 должно быть около 98, а для элемента 61 -- около 147. Однако уже были известны устойчивые изотопы для элементов 42 и 44, а также для элементов 60 и 62 с массами от 94 до 102 и соответственно от 142 до 150. Поскольку второй устойчивый изотоп с тем же массовым числом не может существовать, то элементы 43 и 61 должны иметь только нестабильных представителей. Несомненно, что когда-то элементы 43 и 61 были на Земле в достаточном количестве. Когда возникла наша Солнечная система, то путем сочетания протонов и нейтронов образовались все элементы. Однако за время существования Земли -- 4,6 миллиардов лет -- их неустойчивые представители постепенно совсем исчезли. Исключение составляют только те радиоактивные элементы, которые могли постоянно пополняться в пределах естественного радиоактивного ряда, ибо их исходные вещества -- уран или торий -- еще существуют на Земле, благодаря своим периодам полураспада, насчитывающим миллиарды лет. Элементы 43 и 61 к этим естественным радиоактивным рядам не относятся. Лишь в том случае, если имеется долгоживущий изотоп этих элементов, можно было бы надеяться обнаружить его радиохимические следы.

В то время как некоторые ученые все еще занимались ложными трансуранами, другим исследователям удалось найти вожделенные элементы 43 и 87. Вот история их открытия... В 1936 году Эмилио Сегрэ после женитьбы покинул Ферми и его коллег и уехал в Палермо, прежнюю столицу Сицилии. В тамошнем университете ему предложили кафедру физики. В Палермо, к своему большому сожалению, Сегрэ не смог продолжать изыскания, начатые с Ферми. В университете не было никакого оборудования для радиоактивных исследований. Быстро приняв решение, итальянский ученый поехал в Америку, чтобы ознакомиться с Калифорнийским университетом в Беркли, который славился самым лучшим оборудованием. В то время там находился единственный в мире циклотрон. "Те источники радиоактивности, которые я увидел, были поистине поразительными для человека, работавшего до этого только с Ra-Ве-источниками",-- вспоминал физик.

Особенно заинтересовался Сегрэ отклоняющей пластиной циклотрона. Она должна была направить поток ускоренных частиц в требуемом направлении. За счет столкновений с частицами высокой энергии -- ускорялись дейтроны -- эта пластина очень сильно разогревалась. Поэтому ее пришлось изготовить из тугоплавкого металла -- молибдена. На этот металлический молибден, бомбардируемый дейтронами, и обратил свое внимание гость из Италии. Сегрэ предположил, что из молибдена, 42-го элемента, в результате обстрела дейтронами могли, быть может, образоваться изотопы все еще неизвестного элемента 43. Возможно, по уравнению:

[96]Мо + D [97]Х + n

Природный молибден является смесью шести устойчивых изотопов. Сегрэ предположил: а вдруг один из шести возможных радиоактивных изотопов элемента 43, в которые теоретически мог бы превратиться молибден,-- хотя бы один -оказался настолько долгоживущим, чтобы выдержать морское путешествие в Сицилию. Ибо итальянский физик намеревался заниматься поисками элемента 43 только в институте на родине.

Исследователь пустился в обратный путь, имея в кармане кусок молибденовой пластины от циклотрона в Беркли. В конце января 1937 года он начал исследования при поддержке минералога и химика-аналитика Перрье. Оба, действительно, нашли радиоактивные атомы, которые по химическим свойствам можно было поместить между марганцем и рением. Количества экамарганца, которые вновь искусственно возродились на Земле благодаря исследовательскому гению человека, были невообразимо малы: от 10-10 до 10-12 г 43-го элемента!

Когда в июле 1937 года Сегрэ и Перрье доложили о синтезе первого искусственного элемента, давно вымершего на Земле -- это был день, вошедший в историю. Для элемента 43 позднее нашли очень точное наименование: технеций, происходящее от греческого technetos -- искусственный. Можно ли будет когда-либо получить его в весомых количествах и подержать в руках? Вскоре удалось ответить на этот вопрос положительно, когда обнаружилось, что при делении урана возникают изотопы 43 с относительно высоким выходом. Особое внимание привлек изотоп с массовым числом 101 и периодом полураспада 14 мин. Предполагали, что вещество Ферми с периодом полураспада 13 мин, мнимый элемент 93, должен был быть изотопом элемента 43.

Естественные радиоактивные ряды имеют окончательный вид -- в этом никто больше не отваживался сомневаться, в особенности после масс-спектрографической идентификации урана-235 Демпстером. Однако имелось слабое место в ряду уран -- актиний. Прошло более двадцати лет с тех пор, как в этом ряду отметили "неточность", которая была почти что предана забвению. Еще в 1913/1914 годах на это несовпадение наткнулись английский химик Крэнстон и австрийские исследователи радиоактивности Майер, Хесс и Панет при изучении актиния. В качестве бета-излучателя актиний, как известно, превращается в радиоактиний, то есть в изотоп тория. Когда ученые изучали процесс превращения, они всегда наблюдали слабое альфа-излучение. Эту остаточную активность (примерно 1 %) обнаруживал и Отто Хан в опытах по получению чистого актиния. "Я не мог решиться на то, чтобы придать значение этой небольшой величине",-- сообщил Хан позднее. Он считал, что это, скорее всего, примесь.

Прошло много лет. Французская ученая Маргарита Перей, сотрудница знаменитого Радиевого института в Париже, снова пошла по этому следу, очень тщательно очистила фракции актиния и в сентябре 1939 года смогла доложить об удачном выделении нового радиоактивного изотопа. Это был столь долго отсутствовавший элемент 87, тот альфа-излучающий побочный продукт, который дает остаточную однопроцентную активность актиния. Мадам Перей нашла разветвление в уже заполненном ряду, ибо изотоп элемента 87 точно так же превращается в актиний X, как и известный радиоактиний. По предложению Перей элемент 87 назвали францием в честь ее родины.

Правда, химики и по сей день не достигли больших успехов в изучении элемента 87. Ведь все изотопы Франция -- короткоживущие и распадаются в течение миллисекунд, секунд или минут. По этой причине элемент поныне остался "неинтересным" для многих химических исследований и практического использования. При необходимости его получают искусственно. Конечно, франций можно "получать" и из естественных источников, но это -- сомнительное предприятие: 1 г природного урана содержит только 10[-18] г франция!

Когда периодическая система была открыта, недоставало 23-х элементов, теперь -- только двух: 61- и 85-го. Как шла дальше охота за элементами? Летом 1938 года Эмилио Сегрэ вновь поехал в Беркли. Он намеревался изучить короткоживущие изотопы элемента 43. Безусловно, такие исследования надо было предпринять на месте. Изотопы с малым периодом полураспада не "пережили" бы путь в Италию. Едва прибыв в Беркли, Сегрэ узнал, что возвращение в фашистскую Италию стало для него невозможным из-за расового террора. Сегрэ остался в Беркли и продолжал там свои работы.

В Беркли с более мощным циклотроном можно было разогнать альфа-частицы до высоких энергий. После преодоления так называемого порога кулоновского взаимодействия эти альфа-частицы были в состоянии проникнуть даже в ядра тяжелых атомов. Теперь Сегрэ увидел возможность превратить висмут, элемент 83, в неизвестный элемент 85. Совместно с американцами Корсоном и Маккензи он бомбардировал ядра висмута альфа-частицами с энергией 29 МэВ, чтобы провести следующий процесс:

[209]Bi + [4]He [211]X + 2n

Реакция осуществилась. Когда исследователи закончили первую совместную работу, 1 марта 1940 года, они лишь осторожно высказали мысль "о возможном получении радиоактивного изотопа элемента 85". Вскоре после этого они были уже уверены: искусственно получен элемент 85, до того как он был найден в природе. Последнее посчастливилось сделать лишь несколько лет спустя англичанке Лей-Смит и швейцарцу Миндеру из института в Берне. Им удалось показать, что элемент 85 образуется в радиоактивном ряду тория в результате побочного процесса. Для открытого элемента они выбрали название англо-гельвеций, которое было раскритиковано как словесная несуразица. Австрийская исследовательница Карлик и ее сотрудник Бернерт вскоре нашли элемент 85 в других рядах естественной радиоактивности, тоже как побочный продукт. Однако право дать наименование этому элементу, встречающемуся лишь в следах, оставалось за Сегрэ и его сотрудниками: теперь его называют астат, что в переводе с греческого означает непостоянный. Ведь самый устойчивый изотоп этого элемента обладает периодом полураспада только 8,3 ч.

К этому времени профессор Сегрэ пытался также синтезировать элемент 61. Между тем стало ясно, что оба соседа этого элемента по периодической системе, неодим и самарий, слабо радиоактивны. Сначала это казалось удивительным, так как в то время считали, что радиоактивность присуща наиболее тяжелым элементам. Неодим, 60-й элемент, излучал бета-лучи, следовательно, должен был превращаться в элемент 61. Тот факт, что этот неизвестный химический элемент до сих пор не могли выделить, вероятно, объяснялся его быстрым радиоактивным распадом. Что же делать? Здесь выход заключался опять-таки в искусственном получении искомого элемента. Раз элемент 61 нельзя было найти в природе, физики попытались его синтезировать.

В 1941/42 годах ученые Лоу, Пул, Квилл и Курбатов из Государственного университета в Огайо бомбардировали редкоземельный элемент неодим дейтронами, разогнанными в циклотроне. Они обнаружили радиоактивные изотопы нового элемента, который назвали циклонием. Однако это был лишь след, оставленный на фотопленке.

Каковы были успехи Эмилио Сегрэ? Он облучал альфа-лучами празеодим -элемент 59. Однако переработка безусловно синтезированных им изотопов элемента 61 оказалась слишком сложной. Выделение их из других редкоземельных элементов не удалось.

Об одном безрезультатном исследовании пришло известие из Финляндии. Еще в 1935 году химик Эреметсе начал анализировать концентраты смеси оксидов самария и неодима на природное содержание в них 61-го элемента. Для этой цели было переработано несколько тонн апатита.

Первый этап борьбы за 61-й элемент имел ничейный результат. Нельзя было даже принять предложенное название "циклоний".

Нептуний

Если не учитывать предстоявшую идентификацию 61-го элемента, то к началу 40-х годов были известны все 92 элемента периодической системы. Свободных клеток в ней уже не было. А как обстояло дело со спорными элементами по другую сторону урана? После распутывания вопроса с продуктами деления урана от прежних "трансуранов" не осталось почти ничего. Имелось лишь одно-единственное исключение: изотоп урана с массовым числом 239, обнаруженный Отто Ханом с сотрудниками еще в марте 1936 года, был истинным. Хотя это был не новый элемент, но он излучал бета-лучи, следовательно, должен был переходить в следующий, 93-й элемент.

Как мы уже знаем, исследователи из Берлин-Далема не обнаружили 93-й элемент, потому что они располагали лишь слабыми источниками нейтронов. Они и не искали его более. Ведь ученые считали, что идентифицировали другой представитель элемента 93-- экарений. В то время они еще не подозревали, что это были ложные трансураны. Примешалась, конечно, и неудача: ведь Отто Хан и его сотрудники уже тогда могли бы получить определимое количество 93-го элемента после длительного облучения нейтронами больших количеств урана. Позднее, оценивая "почти трагическую путаницу", которой тогда были все охвачены, Отто Хан сказал: "Тут от нас ускользнула Нобелевская премия". Ибо американцы Мак-Миллан и Абельсон были удостоены Нобелевской премии за открытие 93-го элемента, о котором они дали знать 15 июня 1940 года.

Как же пришли к открытию элемента 93, означавшему прорыв в неизвестную область химии? После опубликования работ Хана и Штрасмана о делении ядра американский физик Эдвин Мак-Миллан захотел определить пути пробега богатых энергией осколков урана. В Беркли для этого он располагал в основном тремя вещами: циклотроном, некоторым количеством соли урана и... пачкой папиросной бумаги. Циклотрон работал как источник нейтронов: разогнанные дейтроны падали на бериллий и высвобождали поток нейтронов, во много раз превышающий тот, что могли получить Хан и Штрасман. Мак-Миллан смочил первый листочек папиросной бумаги раствором соли урана и направил на него поток нейтронов. Листочки, лежащие под ним, должны были уловить разлетающиеся на различные расстояния продукты деления.

К своему удивлению, американский физик нашел два источника активности, резко отстоящих от других продуктов деления, с периодами полураспада 23 мин и 2,3 дня. Уже известно было вещество с периодом полураспада 23 мин. Это был найденный Ханом [239]U. Другие атомы, распадавшиеся с периодом полураспада 2,3 дня, могли, как заключил Мак-Миллан, принадлежать продукту, образующемуся из бета-излучателя, то есть из [239]U, а именно новому элементу 93.

Будучи физиком, Мак-Миллан чувствовал себя недостаточно компетентным, чтобы установить химические свойства изотопа, которые позволили бы дать однозначную идентификацию этого элемента. В это время ему попался на глаза Эмилио Сегрэ. Тот предложил провести необходимые химические исследования. В июне 1939 года Сегрэ доложил о результатах. Многозначительным является уже сам заголовок его сообщения: "Неудачный поиск трансурановых элементов". Сегрэ пришел к совершенно отрицательному выводу: активность в 2,3 дня принадлежит не трансурану, а редкоземельному элементу, то есть одному из обычных продуктов деления урана. Лишь последующие исследования должны были показать, что даже такой опытный исследователь, как Сегрэ, может однажды ошибиться.

Неудача не отняла решимости у Мак-Миллана. К счастью, в начале 1940 года в Калифорнийский университет приехал на несколько дней его соученик, Филип Абельсон, с тем, чтобы провести там каникулы. Однако из отпуска ничего не получилось. Работая неустанно день и ночь, Мак-Миллан и Абельсон утвердились во мнении, что открыт первый элемент за пределами классической периодической системы: элемент 93! Сложный путь открытия привел Мак-Миллана и Абельсона к мысли назвать этот элемент, находящийся по другую сторону урана, нептунием. Когда в 1781 году была открыта планета Уран, считали, что нашли самую последнюю и наиболее удаленную от Земли планету. Однако планетная система постепенно выдавала свои дальнейшие тайны. Расчеты француза Леверье на основе отклонений в орбите Урана показали, что по другую сторону Урана должна вращаться еще одна планета. Леверье точно указал, где ее нужно искать. В 1846 году астрономом Галле была открыта на небосводе новая планета -- Нептун.

Два атомарных пушечных ядра

Исследователи, в том числе и Отто Хан, занимались идентификацией осколков урана; однако физиков, прежде всего, интересовала другая проблема: какой энергией вызывалось поразительное деление ядра урана и каков был энергетический баланс?

Благодаря переписке с профессором Ханом, Лиза Мейтнер была первой из посторонних информирована о делении урана. Об этом еще не знали даже физики из института Отто Хана, а Лиза Мейтнер уже размышляла о необычном ядерном эффекте. Эту проблему она обсуждала со своим племянником, Отто Робертом Фришем. Фриш, эмигрант, как и Лиза Мейтнер, начал работать в институте Нильса Бора в Копенгагене. Исследователи первыми дали физическое толкование эффекта, открытого Ханом и Штрасманом, и указали, что такое "разваливание" на два близких по величине осколка энергетически возможно:

U + n Ва + Kr

Из дефекта массы, возникающего при делении такого рода, Мейтнер и Фриш по уравнению Эйнштейна Е тс[2] рассчитали энергетический эффект. Они получили неправдоподобно большую величину: 200 МэВ на 1 моль атома! Такую энергию еще не наблюдали ни в процессах ядерных превращений, ни тем более в химических реакциях: например, 1 моль атома углерода при сгорании дает лишь 2 эВ энергии, а 1 моль атома урана при своем делении -- в сто миллионов раз больше!

Нильс Бор, которому Фриш сообщил о новом физическом ядерном процессе, в первый момент потерял дар речи. Затем великий теоретик ударил себя по лбу: "Как мы только могли это просмотреть!"

26 января 1939 года в Вашингтоне состоялась конференция по теоретической физике, на которую был приглашен и Бор. Он доложил собранию о делении атома урана. Не успел он договорить до конца, как несколько американских физиков вскочили, как ужаленные, со своих мест. В смокингах ворвались они в свои лаборатории, чтобы собственноручно проверить открытие, которое они прозевали.

Бор и Ферми были приглашены принять участие в одном из таких экспериментов. До позднего вечера взгляды физиков были прикованы к осциллографу, светящиеся импульсы которого указывали на выделяющуюся энергию распада и были столь мощны, что, казалось, они взорвут экран. Было ли это выделением атомной энергии? Велись торопливые дискуссии. Спросили у Ферми, почему он не заметил деления урана еще в 1934 году? Осколки, богатые энергией, должен был обнаружить даже его примитивный счетчик. Ферми схватил себя за голову: конечно же! Но он в свое время поместил фольгу между облученным ураном и счетчиком, для того, чтобы устранить естественную радиоактивность урана. Тончайшую фольгу, однако она поглощала и осколки. Вот и осталось деление ядра в то время не открытым.

30 января 1939 года под крупным заголовком "Огромная энергия, высвобожденная атомом урана" газета "Нью-Йорк таймс" сообщила об удачных повторных экспериментах американцев: "Деление атома урана на две части, из которых каждая представляет собой гигантское атомарное пушечное ядро с огромной энергией в 100 000 000 электронвольт[67],-- это величайшая энергия атома, которая когда-либо высвобождалась человеком".

К началу 1939 года большинство ученых уже знали, что в результате бомбардировки нейтронами отдельные атомы урана могут делиться с выделением энергии. Однако это не была еще цепная реакция, вызывающая волну атомного распада, как того опасались Резерфорд и другие. Конечно, была найдена "спичка" для поджигания атомного огня; однако "огонь" угасал, как только удаляли источник нейтронов. Для поддержания деления урана требовалась постоянно возобновляющаяся реакция, протекающая самопроизвольно, без дополнительного подвода энергии извне. Вечно сияющие звезды и наше Солнце являются практическими примерами того, что для непрерывного выделения атомной энергии необходимы определенные ядерные цепные реакции.

Для осуществления такой цепной реакции при делении урана нужно было, чтобы при каждом делении образовались дополнительные нейтроны, которые могли бы, в свою очередь, разрушить новые атомы урана. Тогда такой процесс распространялся бы лавинообразно и с мгновенной скоростью высвобождал бы гигантские количества энергии.

Сначала Фредерику Жолио-Кюри удалось получить экспериментальное доказательство того, что, действительно, при делении образуются нейтроны. Практически в то же время, в марте 1939 года, в США Сцилард и Цинн провели решающий эксперимент. Вот как они описали захватывающий ход опыта: "Мы дошли до того момента, когда оставалось лишь нажать на кнопку и наблюдать за фосфоресцирующим экраном. Если бы там возникли вспышки, это означало бы, что при делении урана испускаются нейтроны. Тогда высвобождение атомной энергии стало бы возможным еще при нашей жизни...". Затем они нажали на кнопку, увидели вспышки и наблюдали их, не отрываясь, минут двадцать. "В тот вечер стало ясно, что мир вступил на путь, полный тревог",-- сказал Сцилард. А вот что говорил Резерфорд незадолго до своей смерти в октябре 1937 года: "Всякий, кто видит в превращении атома источник энергии, болтает чепуху". Сейчас, через два года, все выглядело совсем иначе.

Теперь многие атомщики полагали, что найден прямой путь для использования энергии атома. Однако их оптимизм заметно умерило высказывание Бора. В феврале 1939 года датский ученый поразил всех гипотезой, что делиться способен только изотоп урана с массовым числом 235. Это замечание обескураживало ибо природный уран состоит в основном из неделящегося урана-238 и лишь на 0,7 % из урана-235. Поэтому неминуем был предварительный процесс обогащения этого урана-235, если не выделение его в чистом виде в килограммовых количествах. Даже опытным физикам-экспериментаторам это казалось никогда не достижимым.

Трудности обнаружились уже на последующих этапах. Потребовался все же целый год, чтобы экспериментально проверить гипотезу Бора и ... подтвердить ее. Американский физик Нир с помощью специально сконструированного им масс-спектрографа с трудом отделил целых две тысячных миллиграмма урана-235 от урана-238. Он установил, что при бомбардировке нейтронами, действительно, делится лишь редкий изотоп урана. Теперь можно было записать полное уравнение деления ядра:

[235]U + n [236]U [140]Ba + [84]Kr + 2n + Энергия

При захвате одного нейтрона из урана-235 образуется неустойчивый уран-236, который делится на изотоп бария и изотоп криптона с выделением двух нейтронов, гамма-лучей и высвобождением энергии. Следовательно, деление ядра урана является новым типом превращения элементов. В этом процессе в идеальном виде осуществляется и другая цель атомщиков: высвобождение атомной энергии.

Несколько исследовательских групп -- в США, в СССР, во Франции, Германии, Австрии -- в 1939 году ухватились за деление урана, открытое Ханом и Штрасманом. В течение одного года появилось более ста научных публикаций по теме "Nuclear Fission[68]". Пожалуй, никогда еще новое открытие не было так быстро и основательно обработано, перепроверено и истолковано. Накопилась уйма экспериментального и теоретического материала.

Советские физики Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон первыми дали математический расчет цепной реакции урана. Их коллега Я. И. Френкель сформулировал -- независимо от Мейтнер, Фриша, Бора и Уилера -- теорию распада урана. Наконец, в июне 1940 года Г. Н. Флеров и К. А. Петржак обнаружили, что атомы урана распадаются не только под действием нейтронов, но также и самопроизвольно, без внешнего воздействия. Для урана, правда, такое явление наблюдается очень редко. Эффект был подтвержден сначала немецким физиком Гейнцем Позе. В калийном руднике глубиной 450 м он смог обнаружить спонтанное деление урана без помех космического излучения. Флеров и Петржак обрадовались этому; ведь обычно весьма желательно получить от других ученых подтверждение нового эффекта. Сначала спонтанному делению ядер тяжелых атомов не могли найти применения. В настоящее время этот эффект приобрел значение для ядерной физики.

Экспериментальные результаты, полученные советскими физиками непосредственно после открытия деления ядра, доказывают атомные исследования в СССР уже тогда были на высоком уровне. Еще раньше, в 1922 году, один из крупнейших советских ученых, геохимик В. И. Вернадский, указал на значение основополагающих исследований по ядерной физике и не поскупился на предостережения. Уже недалеко то время, предупреждал ученый, когда человек получит в руки энергию атома, такой источник энергии, который даст ему возможность построить свою жизнь так, как он пожелает. Это может произойти либо в ближайшие годы, либо через сто лет. Верно только то, что так будет. Использует ли человек эту силу для добра или для самоуничтожения? Созрел ли он для использования этой силы, которую ему непременно передаст наука?

Исследователи атома заблаговременно строили планы того, как практически использовать энергию деления урана. Некоторые надежды пробудила обзорная статья, опубликованная в "Натурвиссеншафтен" 9 июня 1939 года: "Можно ли использовать в технике энергию, заключенную в ядрах атомов?" Автором обзора был физик Зигфрид Флюгге, ассистент института Отто Хана. Флюгге рассчитал, исходя из энергии, выделяющейся при делении ядра, что 1 м[3] оксида урана должно хватить, чтобы поднять 1 км[3] воды массой в 10[9] т на высоту 27 км. Физик описал также, что именно необходимо, по представлениям того времени, для создания "урановой машины", вырабатывающей энергию.

Потом наступило 1 сентября 1939 года. В этот день с нападения Гитлера на Польшу началась вторая мировая война. Два дня спустя фашистская Германия находилась уже в состоянии войны с Англией и Францией. Начиная с этого времени на интернациональные атомные исследования, столь свободно проводившиеся ранее, опустилась завеса недоверия. Ученые, изгнанные из гитлеровской Германии, сами ставшие свидетелями агрессивности и жестокости фашизма, с ужасом думали о том, что было бы с человечеством, если бы эта война велась с использованием атомного оружия. Многие вспоминали предостерегающие слова Фредерика Жолио-Кюри, произнесенные при вручении ему Нобелевской премии в 1935 году. Уже тогда французский ученый опасался, что когда-нибудь, если наука сможет по желанию строить или разрушать элементы, будут осуществлены ядерные превращения взрывного характера. Тогда, безусловно, появится большая опасность -- возможное развязывание катастрофы.

Глава 6

ЭЛЕМЕНТЫ, СОЗДАННЫЕ РУКОЙ ЧЕЛОВЕКА

Программа атомной бомбы

Ход событий в фашистской Германии показал, что правы были те, кто предостерегал от гитлеровской атомной бомбы. В апреле 1939 года физик Пауль Хартек послал письмо в военное министерство рейха, чтобы привлечь внимание к новейшим достижениям в ядерной физике; они, быть может, дадут возможность разработать взрывчатое вещество на несколько порядков более действенное, чем те, которыми располагают в настоящее время. Это заявление послужило началом для тайного предприятия фашистов. Уже летом 1939 года в отделе вооружения армии было создано отделение ядерной физики. Руководить им поручили физику Курту Дибнеру -- армейскому специалисту по взрывчатым веществам. На окраине Берлина на опытном полигоне вермахта Дибнер получил возможность выделить себе участок для экспериментирования.

Физики также настойчиво указывали исследовательскому совету рейха на значение процесса деления урана. Поэтому в Германии вскоре появились две соперничавшие исследовательские группы, которые с начала второй мировой войны вели изучение урана в военных целях. Фашисты принуждали специалистов к сотрудничеству методом, казавшимся им самым простым: уже в первой неделе сентября они разослали физикам призывные повестки.

Курт Дибнер и лейпцигский физик Эрик Багге, ассистент профессора Вернера Гейзенберга, в соответствии с приказом наметили "рабочий план по производству опытов для практического использования деления ядра". В пределах этой программы каждому специалисту были указаны свои задачи. В. Гейзенберг и К. Ф. фон Вейцзекер -- ведущие немецкие атомные теоретики -обязывались работать над теоретическими проблемами. 6 декабря 1939 года Гейзенберг представил отделу вооружения армии доклад "О возможности технического получения энергии при делении урана". Эту работу можно считать первой общей концепцией для разработки так называемой урановой машины, именуемой теперь урановым или атомным реактором.

В ней указано, что самый верный метод для конструирования такой машины состоит в обогащении изотопа [235]U. Этот метод -- единственный для получения взрывчатых веществ, разрушительная сила которых будет на несколько порядков превосходить известные сильнейшие взрывчатые вещества. Для выработки энергии можно использовать и обычный уран, без обогащения, если его соединить с другим веществом, которое могло бы замедлить нейтроны, не поглощая их. Вода для этой цели не подходит. По имеющимся данным, ЭТОго можно достичь с помощью тяжелой воды или очень чистого графита.

Тяжелая вода представляет собой соединение тяжелого изотопа водорода -дейтерия (D2O). В обычной воде (H2O) ее содержится до 0,015 %. Для того, чтобы получить тяжелую воду, требуется длительный процесс электролиза; и все же немецкие ученые отдали предпочтение такому замедлителю. В мае 1940 года немецкие войска в результате нападения на Норвегию взяли под свой контроль единственный электролизный завод мира, производивший тяжелую воду,-- Норск Гидро в Рьюкане. Тем самым, казалось, был расчищен путь для фашистской программы урановой бомбы. Параллельно с попытками запустить "урановую машину" предпринимались работы по обогащению атомного взрывчатого вещества [235]U. Различные исследовательские группы пытались найти оптимальный технический вариант. Были планы обогащения необходимого изотопа урана исходя из газообразного гексафторида урана с помощью ультрацентрифуг, сепараторов изотопов или же диффузионным методом. Манфред фон Арден, владевший частной лабораторией в Берлин-Лихтерфельде, считал, что природные изотопы можно разделить масс-спектрографически.

Атомная программа США вначале во многом напоминала разработки, проводившиеся в Германии. 2 августа 1939 года Альберт Эйнштейн, который, спасаясь от фашистского варварства, эмигрировал из Германии, подписал письмо президенту США Рузвельту, составленное физиками-атомщиками Сцилардом и Вигнером. В нем говорилось, что на основе открытого недавно процесса деления урана теперь есть возможность изготовлять бомбы нового вида с величайшей взрывной силой. Следует опасаться, что в Германии уже работают над этим.

Письмо Эйнштейна явилось прелюдией для создания централизованного американского проекта атомной бомбы. Такая программа стала настоятельно необходимой, когда к концу 1941 года американцы сами были втянуты в войну, а со всех сторон шли вести об опасном скачке в области немецких атомных исследований. Американские военные твердо ухватились за так называемый Манхэттенский проект. Под руководством генерала Гровса были объединены все крупные атомные силы США и сотни тысяч техников и рабочих. Среди них были ученые высокого ранга: Лоуренс, Бете, Сиборг, Нир, Юри, Сцилард, Вигнер, Теллер, Оппенгеймер. Не следует забывать также эмигрантов Ферми, Сегрэ, Дж. Франка. Позднее к ним примкнул Фриш и временами присоединялся Нильс Бор, который в 1943 году с трудом спасся бегством от преследований гестапо.

В СССР примерно в то же время планировались подобные мероприятия. Академик Н. Н. Семенов в 1941 году указал Народному комиссариату тяжелой промышленности на возможность производства атомного оружия. В июне 1941 года германские фашисты напали на Советское государство, и все планы атомных исследований пришлось отложить. Через год, в мае 1942 года, советский физик Г. Н. Флеров сообщил Государственному Комитету Обороны, что следует безотлагательно приступить к изготовлению атомной бомбы. Когда в 1943 году Красная Армия все больше вынуждала фашистского агрессора к обороне, можно было вновь взяться за выполнение собственной программы атомных исследований. Однако тяжелые раны, нанесенные мировой войной Советской стране, не позволяли развить столь мощную атомную индустрию, как на обойденной войной территории Соединенных Штатов. Там, в малонаселенных пространствах вырастали, как грибы, гигантские установки и целые города. В Ок-Ридже (штат Теннесси) американцы выстроили километровую установку для разделения изотопов урана газодиффузионным и электромагнитным методами. В Хэнфорде на реке Колумбия на территории 1800 км[2] воздвигли большие промышленные установки для получения 94-го элемента, значение которого как атомного взрывчатого вещества американцы уже оценили.

Посередине пустыни Нью-Мексико, на недоступном высоком плато, возникла лаборатория атомной бомбы США -- Лос Аламос. Выдающиеся атомщики под руководством Роберта Оппенгеймера работали здесь над конечной ступенью -соединением делящихся изотопов в атомное взрывчатое вещество. Было рассчитано, что они могут взорваться только при определенной критической массе. Необходимо было очень быстро соединить две докритические части, чтобы поджечь бомбу. Тогда один-единственный нейтрон в доли секунды развяжет атомную цепную реакцию.

Сначала предполагалось привести в соприкосновение необходимые количества [235]U или 94-го элемента высокой чистоты. Но для этого потребовалось бы несколько килограммов веществ. Теперь уже не является секретом, что критическая масса этих делящихся изотопов составляет 22,8 кг для [235]U и 5,6 кг -- для элемента 94. Как же можно получить столько элемента 94 -- элемента, которого вовсе нет в природе? Искусственно добытые элементы в то время были получены лишь в невидимых, невесомых количествах.

Плутоний -- первый искусственный элемент, увиденный человеческим глазом

93-й элемент, нептуний, испускает бета-излучение. Поэтому его первооткрыватели, Мак-Миллан и Абельсон, довольно однозначно утверждали в статье от 14 июня 1940 года, что элемент 94 наверняка содержится в продуктах распада нептуния. Однако обнаружить это им не удалось. Препараты были слишком слабы, чтобы можно было идентифицировать элемент 94, по-видимому, весьма долгоживущий. Поэтому Мак-Миллан совместно с коллегами Сиборгом, Сегрэ, Кеннеди и Валем пошли по другому пути.

В декабре 1940 года в Беркли они облучили уран дейтронами, разогнанными в 60-дюймовом циклотроне. Изотоп нептуния, возникающий в результате элементарного превращения по уравнению

[238]U + d [238]Np + 2n

должен был распасться в изотоп-238 элемента 94 с излучением бета-частиц. Тогда в Беркли никто не сомневался в этом. Однако, чтобы обнаружить элемент 94, американцам пришлось затратить несколько месяцев. Ведь элемент считается открытым только тогда, когда однозначно выделен один из его изотопов, охарактеризован физически и химически и определен его порядковый номер. Совершенно новый элемент должен проявлять свойства, которые явно отличают его от уже известных соседей по периодической системе. В ночь на 23 февраля 1941 года пробил час рождения 94-го элемента, вернее, его изотопа-238. Мак-Миллан уже не мог непосредственно участвовать в этом открытии. В конце 1940 года он был призван на военную службу.

Необходимо вернуться по времени немного назад. Решение о том, чтобы провести опыты по получению элемента 94 с помощью циклотрона в Беркли, было принято на совещании физиков 15 и 16 декабря 1940 года в Колумбийском университете, в Нью-Йорке. Лоуренс уступил натиску своих коллег Сегрэ и Ферми и выразил готовность предоставить в их пользование свой циклотрон. Все находились под впечатлением смелого полета мысли Ферми. Ведь эмигрировавший итальянец уже давно занимался теоретическим обоснованием "урановой машины". Он весьма убедительно доказал своим коллегам, что в таком "урановом котле" должен образовываться 94-й элемент. Последний должен был предположительно обладать той же способностью деления, что и уран-235. Поэтому, считал ученый, настоятельно необходимо пытаться наладить синтез этого элемента, хотя бы в малых масштабах, с тем, чтобы узнать его свойства.

Историки науки многократно подчеркивают, что Нью-Йоркская конференция явилась историческим поворотным моментом: в декабре 1940 года впервые была развита теория делимости неизвестного 94-го элемента. Однако в это время всемирный обмен научными идеями был уже сильно ограничен секретными преградами, поставленными войной. В американском специальном журнале "Физикл ревью", очень популярном, с июля-августа 1940 года не появлялось никаких сообщений по урановой проблеме.

Поэтому историки не заметили работу немецкого физика Карла фон Вейцзекера. В то время, когда все физики-атомщики уповали на получение ядерной энергии путем деления урана-235, Вейцзекер основывался уже на возможности получения энергии из урана-238. Эти соображения содержались в его докладе от 17 июля 1940 года, подготовленном для отдела вооружения армии.

По представлениям Вейцзекера, в запущенной урановой машине из неделящегося урана-238, считавшегося бесполезным, должен был путем поглощения нейтронов образовываться трансурановый 94-й элемент. Его изотоп-239, как и уран-235, является атомным делящимся веществом. Быть может, вообще было бы выгоднее, полагал Вейцзекер, сосредоточить свое внимание на легко выделяемом элементе 94, чем проводить трудоемкое обогащение и отделение урана-235.

Вернемся к событиям 1941 года в США. Для элемента 94 уже известен был изотоп-238; он был неделящимся, следовательно, неинтересным. Поэтому физики-атомщики США направили все усилия на получение делящегося изотопа-239. В марте 1941 года 1,2 кг чистейшей соли урана, замурованной в большой парафиновый блок подвергли в циклотроне бомбардировке нейтронами. Это было до тех пор самое большое количество вещества, которое подвергли превращению. Два дня и две ночи длилась бомбардировка "крепости" уранового ядра. Были получены приблизительно 0,5 мкг изотопа-239 элемента 94. Появление нового элемента, как и было предсказано теорией, сопровождалось потоком альфа-частиц.

28 марта 1941 года американские физики собрались в Беркли для решающего эксперимента. Сиборг, Сергэ, Кеннеди, Лоуренс взволнованно следили за экраном осциллографа, который должен был показать, способен ли новый элемент к делению. Опыт полностью подтвердил теорию: было найдено второе атомное взрывчатое вещество, даже мощнее предыдущего, так как для него требовалась меньшая критическая масса.

Начиная с этого момента все исследовательские работы с элементом 94 стали в США строго секретными. Номер 49 -- таков был код для изотопа-239 элемента 94. И все те, кто работал над атомной бомбой, изготовляемой из 94-го элемента, так и назывались -- сорок девятые. В сообщении от мая 1941 года Лоуренс подвел итоги достигнутым успехам и рекомендовал как можно скорее получить необходимое количество 94-го элемента для уранового котла. Не зная соображений Вейцзекера, в США пришли к тем же выводам.

Немецкие исследователи атома тоже не оставались бездеятельными. В лаборатории Манфреда фон Ардена были разработаны основы для получения 94-го элемента. В августе 1941 года гость института, физик Фриц Хоутерманс, закончил свой секретный доклад "К вопросу о развязывании цепных ядерных реакций". В нем он указывал теоретические возможности для изготовления в урановом котле нового взрывчатого вещества из природного урана.

94-й элемент обладает тем преимуществом, что он явно отличается по своим свойствам от урана, так что их сравнительно легко разделить. Такое химическое разделение происходит гораздо проще, чем трудоемкое отделение изотопов урана-235 и урана-238. Чтобы предпринять разделение в лаборатории, а затем -- как предусмотрено -- в производственном масштабе, безусловно, необходимо было заранее установить свойства этого искусственного элемента. Однако для аналитических химических исследований требовались весомые количества вещества. Откуда их взять? Ведь речь идет об элементе, которого нет на Земле. Или это все же не так?

В течение 1942 года американцы весьма серьезно занимались поисками трансуранов 93 и 94 в природных минералах. Трудоемкая переработка урановых руд из Колорадо и Нью-Мексико дала отрицательный результат. Если 94-й элемент там вообще есть, утверждали американские специалисты, то содержится он в рудных концентратах в соотношении 1 : 10[14] что говорит о невозможности его выделения. До последнего момента возлагали большие надежды на урановую смоляную руду из района Большого Медвежьего озера в Канаде. В руде, которая содержит сорок различных элементов, надеялись найти трансураны. Однако и эта надежда не оправдалась.

Единственное, что нашли, так это подходящее название для нового элемента. Снова представилась возможность провести параллель с астрономией. В 1930 году произошло знаменательное событие: по ту сторону Нептуна была открыта новая планета -- Плутон. Английский астроном Ловелл уже давно предсказывал ее существование и тем самым проявил себя не только как автор фантастических рассказов. Элемент 94 назвали в честь новой планеты плутонием. В таком наименовании заключено предзнаменование: ведь 94-й элемент, как следует из классической мифологии, носит имя бога смерти.

Как же шло дело с попытками получения заметных количеств плутония? В циклотроне были получены лишь микрограммовые количества -- тысячные доли миллиграмма. Использование циклотрона для синтеза искусственных элементов означало большой технический прогресс. Было высчитано, что с обычными радиево-бериллиевыми источниками нейтронов на получение 0,15 г плутония из урана потребовалось бы 200 лет. Такое же количество в циклотроне можно было получить за два дня, если использовать нейтроны, выбиваемые разогнанными дейтронами из бериллиевой мишени.