Знание-сила, 1999 № 11-12 (869,870)

Философский камень Резерфорда

Мечта алхимиков о трансмутации, или превращении химических элементов впервые осуществилась в 1919 году, когда Эрнест Резерфорд, бомбардируя ядра атомов азота альфа-частицами, превратил азот в кислород.

Выдающееся достижение одного из лучших экспериментаторов в истории физики, разумеется, не было случайным: Резерфорд шел к нему на протяжении ряда лет, открыв в 1899 году альфа- и бета-излучения, в 1900 году – закон радиоактивного распада (позднее, в 1931 году, экспонента украсит герб возведенного за научные заслуги в пэрское достоинство Резерфорда), в 1902- 1903 годах вместе с Фредериком Содди разработав теорию радиоактивного распада и установив закон радиоактивных превращений, доказав в 1903 году, что альфа-частицы несут положительный заряд, сконструировав в 1908 году вместе с Гансом Гейгером «счетчик Гейгера», в 1909 году установив, что альфа-частицы представляют собой ядра гелия, описав рассеяние альфа-частиц на ядрах различных элементов (1911 год, формула Резерфорда), экспериментально доказав существование компактного атомного ядра и предложив планетарную модель строения атома (модель Резерфорда), в которой вокруг массивного ядра (аналога Солнца) обращаются легкие электроны (аналоги планет).

Осуществленное Резерфордом превращение азота в кислород указало последующим поколениям ученых «философский камень» современной науки – субатомные частицы и ядра легких элементов, которыми бомбардируют ядра исходных атомов, превращая их в другие, зачастую не существовавшие ранее в природе (из-за малого периода полураспада) элементы.

Указанный Резерфордом путь оказался необычайно плодотворным и позволил расширить границы периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева. В 1940 году Э. М. Макмилланом и Ф. Х. Эйблсоном был получен первый «трансуран» – нептуний (химический элемент с порядковым номером 93, следующим за ураном с номером 92, – отсюда и название «трансуран»). В том же году Г.Сиборг, Э.Макмиллан, Дж.Кеннеди и А.Валь получили элемент номер 94 – плутоний. Выбирая названия первых трансуранов, авторы явно придерживались хронологии открытия заурановых планет – Нептуна и Плутона.

В 1944 году были открыты элементы № 95 и 96 – америций и кюрий, в 1949 году – берклий (№ 97), в 1950 – калифорний (№ 98), в 1952 – эйнштейний (№ 99) и фермий (№ 100), в 1955 году-менделевий (№ 101).

Трудно представить, с какими трудностями пришлось столкнуться открывателям новых элементов. Свойства новых трансуранов приходилось определять за непостижимо малые отрезки времени, работая даже не со «следовыми» количествами вещества, а со «штучными» атомами. Неудивительно, что иногда первые сообщения о получении новых элементов не подтверждались последующими экспериментами. Например, так произошло с первыми сообщениями элементов № 102 и 103 (нобелия и лоуренсия). Надежно они (как и элементы с № 104 – 107, остающиеся пока безымянными) были получены в лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне под руководством Г.Н.Флерова.

Восхищаясь искусством и фантазией открывателей новых элементов, мы с благодарностью вспоминаем великого основателя современной «алхимии» – Эрнеста Резерфорда.