Девятый знак - Юрий Фиалков

Среди элементов Периодической системы много есть в высшей степени примечательных. Один выделяется своей способностью вступать в реакции; другой, напротив, мог бы похвалиться, что никакие силы не заставят его соединиться с другими элементами; третий знаменит тем, что плавится только при очень высокой температуре, да и то с превеликим трудом; четвертый примечателен тем, что его очень трудно перевести из газообразного состояния в жидкое. Словом, много есть химических элементов в таблице, которые чем-нибудь да смогли бы похвастаться. Но среди них есть один, который безусловно стоит над всеми. Это уран. Нет на земле элемента, который имел бы больший атомный вес, чем уран. Вот почему много лет уран по праву замыкал Периодическую систему элементов.

То, что уран должен стоять последним, стало привычным для химиков. Ученые обращали внимание на неоткрытые элементы, которые находились в середине таблицы: между водородом и ураном. Ну, а уран — ему так уж и повелось быть последним. Так мы привыкаем к печке в нашей комнате или к шкафу и даже не представляем себе, что они могут стоять в каком-то другом месте.

Но вот нашелся среди ученых «возмутитель спокойствия», который громко спросил: «Позвольте, почему, собственно, Периодическая система должна кончаться 92-м номером? Почему не может быть 93-го элемента, 94-го и так далее?»

«Действительно! — удивились многие. — Почему бы не быть девяносто третьему элементу? Почему бы не заняться его поисками?»

Созрели эти идеи к началу 30-х годов. И вот тут-то началось. «Золотые» и «алмазные» лихорадки, трепавшие в разные времена мир, ничто по сравнению с теми страстями, которые разгорелись вокруг проблемы «трансурановых элементов» — так прозвали элементы, которые могли стоять за ураном.

Возможно, произошло это потому, что если в существовании элементов с порядковыми номерами 43, 61, 85 и 87 никто не сомневался, то открытие хотя бы одного трансуранового элемента представляло для науки принципиальный интерес.

А возможно, слишком тесно стало пытливым исследователям в узких рамках четырех «не разоблаченных» еще к тому времени клеток Периодической системы и они стали сначала осторожно, а потом все более настойчиво рваться за ее пределы.

Очевидно, так ведется всюду: что находится за какой-то границей — будь то полюс недоступности, Луна или таинственные химические элементы, манит особенно остро. Вот почему не открытые еще серединные элементы искали настойчиво, но спокойно. Ошибались, вежливо поправляли друг друга, добродушно журили, снисходительно похваливали, не зло посмеивались. Элементы же за «граничной чертой» — трансурановые элементы — искали неистово. Ругались, спорили, кричали — если только можно кричать на страницах журналов, — ниспровергали, возносили, уничтожали…

Каждый год научный мир сотрясался одним большим и добрым полудесятком «малых» открытий, которым не слишком сразу доверяли, элемента девяносто третьего.

Тут достаточно вспомнить только одну из таких сенсаций. Знаменитый итальянский физик Энрико Ферми высказал предположение, что, возможно (возможно!), в одном из его экспериментов образовался 93-й элемент.

Ферми не имел в виду ничего определенного, но его сообщение было истолковано падкой до сенсаций прессой совсем по-иному. Одна из наиболее зарвавшихся газеток выдумала и описала прием во дворце, на котором сам Ферми торжественно преподнес королеве маленький флакончик с девяносто третьим элементом.

Достаточно просмотреть комплект какого-нибудь научно-популярного журнала, скажем, «Наука и жизнь» за 30-е годы, чтобы увидеть, как регулярно два-три раза в год появлялись сообщения о новом элементе под номером 93. И с такой же, ставшей скоро уже привычной неизбежностью эти сообщения опровергались.

Скоро стало ясно, что элементы, имеющие атомный номер больше чем 92, в земной коре находиться не могут. Объяснение этому было простое и, как мы увидим дальше, совершенно правильное. Мы уже отмечали, что все элементы Периодической системы, начиная с элемента 84 — полония, являются радиоактивными. Иными словами, они неустойчивы и с течением времени распадаются, превращаясь в элементы с меньшим порядковым номером; те распадаются, в свою очередь… И так до тех пор, пока не образуются стабильные химические элементы, например свинец. И стало ясным, что элементы, которые должны следовать за ураном, весьма вероятно, находились в земной коре много-много миллионов лет назад, а может быть, и миллиардов — кто знает?! Но с течением времени эти элементы распались, исчезли. И на земле их нет. Нет — и всё!

Но миновали те времена, когда химики довольствовались лишь тем, что предоставила в их распоряжение природа. И ученые пошли на штурм проблемы трансурановых элементов. Однако старое оружие оказалось недостаточно мощным для того, чтобы разбить стены крепости, за которой пряталась разгадка этой проблемы.

Возможно, что разгадка проблемы трансурановых элементов еще долго скрывалась за частоколом из вопросительных знаков, если бы не было применено новое, более эффективное оружие.

«Брешь» была пробита нейтронами. То обстоятельство, что нейтрон не обладает никаким зарядом, делает его весьма пригодным для целей ядерной бомбардировки. Заряженные частицы — ядра атомов водорода или гелия — выполняют эту функцию много хуже. Положительно заряженные частицы при подходе к атому испытывают сильно отталкивающее действие со стороны одноименно заряженного ядра.

С помощью нейтронов были получены искусственным путем ядра почти всех химических элементов. Но 93-й по-прежнему не давался в руки исследователям.

Когда уран подвергали бомбардировке нейтронами, намереваясь искусственным путем получить обитателя 93-й клетки Периодической системы, то вначале исследователи обнаружили, что при этом ядра атомов урана распадаются на «осколки». Такими осколками являются ядра атомов элементов, находящихся в середине таблицы Менделеева: барий, лантан и некоторые другие. Многие из них обладают искусственной радиоактивностью. Характеристики этих искусственных радиоактивных элементов были изучены весьма подробно: стали известны и их атомные веса, и периоды полураспада.

«Осколков» было открыто очень много, поэтому каждый новый искусственный элемент, который удавалось получить таким путем, уже не вызывал особенного энтузиазма у исследователей. Не особенно удивился и американский исследователь Макмиллан, когда в 1940 году обнаружил в продуктах деления урана какой-то радиоактивный изотоп с периодом полураспада два-три дня. Более внимательное изучение показало, что излучение принадлежит какому-то элементу, который не походил ни на один из тех, которые обычно образовывались при делении урана. Этот элемент был выделен и оказался… элементом 93. Это было так неожиданно, что даже не вызвало того эффекта, на который могло претендовать подобное открытие.

Впрочем, подробности стали известны много позже: уже после того как отзвучали первые испытательные взрывы атомных бомб, после того как над Хиросимой вырос зловещий гриб атомного взрыва. При чем тут атомная бомба?

Вот при чем — проблема заурановых элементов оказалась тесно связанной с проблемой выделения атомной энергии. Если бы не это обстоятельство, возможно, еще и сегодня мы не знали бы ничего об элементах, порядковый номер которых больше девяноста двух.

93-й был наречен нептунием. Причина этого очевидна: как в солнечной системе за планетой Уран следует Нептун, так и в Периодической системе за элементом ураном следует нептуний.

Более тщательные исследования процесса образования нептуния из урана показали, что этот процесс протекает следующим образом. При соударении с нейтронами часть ядер разлетается, а часть, напротив, захватывает нейтроны. При этом образуется разновидность, или, как говорят, изотоп урана с атомным весом 239. Этот изотоп, однако, очень неустойчив и за короткое время претерпевает радиоактивный распад. Распад этот заключается в том, что ядро каждого атома этого изотопа испускает один электрон.

Что же при этом происходит? Электрон имеет заряд минус 1. Заряд ядра атома урана 92. Если от 92 отнять минус 1, то нетрудно подсчитать, что получается 93. Так образуется элемент 93 — нептуний.

Пока я объяснял, как из урана образуется нептуний, читатель, очевидно, уже догадался, как должны были назвать 94-й элемент? Правильно!

Конечно, плутонием. Ведь за планетой Нептун в солнечной системе следует планета Плутон.

Как известно, планета Нептун была «открыта на кончике пера»: существование ее было предсказано теоретически. Продолжая эту параллель, можно сказать, что планета Плутон была открыта самопишущим пером, так как к выводу о ее существовании пришли из чисто теоретических соображений, на основании отклонения орбиты движения Нептуна от рассчитанной.