Превращение элементов - Борис Казаков

Но предположение предположением, оно может и не оправдаться. Для проверки решили приготовить искусственный хальколит (так назывался один из минералов) с таким же составом, как у естественного. Замер его активности показал, что она во много раз ниже, чем у природного минерала. Пример исследования, когда отрицательный результат приводит исследователя к самым радужным надеждам.

Когда сорбонский профессор Г.Липпман информировал академию о статье М.Кюри, где высказывалось убеждение в том, что урановая руда содержит в себе неизвестный элемент, восторга такое сообщение не вызвало. Наоборот, сразу было заподозрено, что эксперимент проведён не в достаточной мере чисто и точно. Марию и Пьера Кюри, увлечённых поисками нового элемента, этот скепсис только подстегнул. Они были так убеждены в своей правоте, что уже и имя придумали таинственному пока незнакомцу — полоний. Им было очень трудно: явно не хватало опыта и знаний по методике разделения элементов, приходилось то и дело обращаться за помощью к специалистам. Тем не менее «поиски иголки в стоге сена» завершились успехом гораздо большего масштаба, чем ожидали. В июле 1898 г. они сделали сообщение об открытии нового элемента полония, а в декабре того же года известили о другом элементе — радии, интенсивность излучения которого в несколько сотен раз превосходила урановое.

Однако почему искали один элемент, а нашли два, и кто же в действительности из них первый — радий или полоний? При растворении урановой руды и последующим осаждением находящихся в растворе солей обнаружилось, что и осадок и фильтрат радиоактивны. Это дало основание подозревать, что в руде находятся два новых элемента. Последующее фракционное разделение полностью подтвердило это. Полоний соосаждался с висмутом, радий с барием. Хотя сообщение о полонии было сделано ранее, выделить его, пусть даже в виде чистых солей, оказалось значительно труднее, а без этого нечего было и рассчитывать на его признание. Радий отделялся гораздо легче, и на этом были сосредоточены все усилия Кюри.

Существование радия подтверждено было первоначально Э.Демарсе: в спектре концентрированного бариевого образца, с которым работали затем супруги Кюри, он обнаружил в ультрафиолетовой области новую линию. Это очень важное свидетельство, поскольку спектр элемента почитался такой же индивидуальной характеристикой элемента, как и его атомный вес.

Но хотя этой характеристики и было достаточно для признания радия, важно было знать также его атомный вес и химические свойства. В известной степени это обстоятельство и укрепило желание супругов Кюри проделать ту — без преувеличения — титаническую работу, которая вызвала потом восхищение во всём мире и которой посвящено немало ярких страниц в научной, научно-популярной литературе и публицистике. Благодаря ходатайству Парижской академии наук и поддержке Венской удалось от австрийского правительства получить несколько тонн отходов от переработки урановой руды в Богемии. Когда этот хлам, перемешанный с хвоей, был доставлен на тяжёлой подводе, Кюри обрадовались ему, как величайшему сокровищу. Да он и заключал в себе сокровище, только добыть его предстояло каторжным трудом. Старый заброшенный сарай — образец неудобства, настоящий холодильник, в котором двум (всего только двум!) французским учёным пришлось перерабатывать тонны отходов урановой руды в течение сорока пяти месяцев, стал таким же героем эпопеи, как и сами исследователи. Редко, однако, упоминается, что это был за сарай и почему у него была стеклянная крыша. В этом помещении когда-то помещали трупы и проводили анатомические вскрытия. Оно было совершенно заброшенным, поэтому его без дальних проволочек отдали в распоряжение Пьера Кюри. В мрачном обиталище мертвецов долго и мучительно рождался младенец, которому вскоре предстояло перевернуть устоявшиеся понятия в науке, открыть новую эру физики.

Скептически настроенные химики не отступали от принципа: «Покажите нам радий — и мы поверим!»

Требование химиков было выполнено супругами Кюри уже после того, как XIX век уступил место XX.

И вот итог этой неустанной работы, львиная доля которой выполнена Пьером и Марией Кюри.

«Работы, сделанные в то время нами и некоторыми другими учёными, — писала впоследствии М.Склодовская-Кюри, — выясняли главным образом свойства лучей, испускаемых радием, и доказывали, что эти лучи принадлежат к трём различным категориям. Радий испускает поток частиц, обладающих большими скоростями; некоторые из них имеют положительный заряд и образуют альфа-лучи; другие обладают отрицательным зарядом и образуют бета-лучи. Эти две группы при своём полёте отклоняются магнитом. Третья группа состоит из гамма-лучей, нечувствительных к действию магнита и, как теперь известно, являющихся излучением, сходным со светом и рентгеновскими лучами».

Прочитав это, мы невольно вспоминаем споры вокруг катодных лучей, открытие каналовых лучей и гипотезу Пуанкаре о связи фосфоресценции с испусканием лучей Рентгена… Какими извилистыми тропами шла мысль учёных к истине, которая спустя некоторое время становилась бесспорной и самоочевидной!

Как и Беккерель, супруги Кюри, получившие выдающиеся результаты при изучении явления радиоактивности, не смогли увидеть в этом явлении всего того, что увидели последующие поколения исследователей, что, конечно, никоим образом не умаляет их великого вклада в науку. Просто каждому — своё.

Но уже тогда Пьер и Мария Кюри предвидели общественную и социальную опасность, таящуюся в том явлении, которое они изучали. В Нобелевском докладе (Нобелевская премия супругам Кюри и Беккерелю была присуждена в 1903 г.) Пьер Кюри писал: «Можно думать, что в преступных руках радий способен быть очень опасным, и можно в связи с этим спросить себя: выиграет ли человечество от познания тайн природы, достаточно ли человечество созрело, чтобы извлекать из него пользу, или же это познание принесёт ему вред?»

Д.И.Менделеев сообщение об открытиях супругов Кюри получил от своего ученика варшавского химика И.Г.Богуского, двоюродного брата Марии. Оно не могло не заинтересовать великого учёного.

Новые элементы — каковы их свойства, где им место в таблице? Само явление радиоактивности заставило Менделеева, как и весь учёный мир того времени, глубоко задуматься.

В 1902 г. Менделеев отправился в научную командировку во Францию; конечно, он побывал и у Беккереля, и у Кюри, чтобы убедиться самому во всём том, о чём так много говорят и пишут. Он записал тогда: «Всё, что можно, радиоактивное видел». В письме Винклеру Дмитрий Иванович очень осторожно высказался о природе радиоактивности: «Что же касается до той Вашей мысли, что радиоактивность есть следствие некоторых физико-химических отношений вроде магнетизма, а не определяется одною химическою природой радия, то я справедливость её вполне разделяю, пока не явится что-либо более убедительное, чем современные опыты».

Точно так же он в то время относился и к явлению трансмутации, которое, по его мнению, «ни разу ещё не доказано с достаточной убедительностью». Откуда берётся энергия для того, чтобы вырвать заряженные частицы из нейтрального атома? На этот вопрос не было ответа.

Первые шаги новых алхимиков

Радиоактивными элементами оказались не только уран и торий, но и только что открытые полоний и радий. Затем был обнаружен и ещё один радиоактивный элемент — актиний.

Изучением радиоактивности, как и следовало ожидать, помимо Беккереля и супругов Кюри, занялись многие учёные. Увлекла эта тема и выдающегося физика новозеландца Эрнста Резерфорда.

В 1892 г. Резерфорд был ещё студентом-третьекурсником, когда в научно-студенческом обществе выступил с докладом, который назывался «Эволюция элементов». Точный текст доклада не сохранился, однако уже название говорит само за себя. Надо сказать прямо: для подобного взгляда физика тогда ещё не созрела — никаких фактических данных, чтобы рассматривать известные науке элементы с точки зрения их эволюции, не было. Студент Резерфорд проявил незаурядную смелость, очевидно, основательно подогретую идеями Крукса.

Доклад встретили с нескрываемой иронией, пылкому студенту пришлось спуститься с небес на землю и признаться в том, что он «зашёл слишком далеко».

В 1895 г. молодой провинциальный учёный Эрнст Резерфорд прибыл из далёкой Новой Зеландии в Кембридж к директору знаменитой Кавендишской лаборатории Дж. Дж. Томсону. Он попал туда в удачное время, ибо Томсон как раз задумал «мощное наступление» на малоисследованные проблемы физики и нуждался в молодых и энергичных помощниках. Сам Томсон был занят изучением электрических разрядов в газах. Катодные, каналовые, рентгеновские лучи стали объектом его пристального внимания.

Славная плеяда молодых учёных собралась вокруг Дж. Дж. Томсона. Таунсенд, Релей-младший, Вильсон и целый ряд других, ставших впоследствии выдающимися физиками. Знаменитый французский учёный Поль Ланжевен в тот период был совсем молод, он с упоением погрузился в работу, предложенную Томсоном, и тогда же началась для него подготовка к известной докторской диссертации «Исследования в области ионизации газов».