Превращение элементов - Борис Казаков

Через некоторое время в Докладах Парижской академии появилась статья супругов Кюри, в которой они сообщали, что радий и полоний возбуждают радиоактивность в окружающих предметах. Французские учёные назвали это явление «индуцированной радиоактивностью» и объяснили его как фосфоресценцию. Резерфорд, ознакомившись с статьёй, увидел сразу, что речь идёт об одном и том же явлении, что Кюри заблуждаются так же, как заблуждался и он сам. Он отправил в Европу письмо.

Но что же было у Кюри? Впоследствии выяснилось, что радий, как и торий, порождает газ, также радиоактивный — он-то и был причиной «индуцированной радиоактивности», так как, в свою очередь, порождал новый излучатель. Эта эманация радия получила имя радон. По своим химическим свойствам он не отличался от торона и должен был занять клетку в столбце благородных газов, но по атомному весу эти элементы несколько различались.

Судьба свела Резерфорда с талантливым и энергичным молодым химиком Фредериком Содди, только что окончившим Оксфордский университет. Ему было всего 22 года. С пылкой юношеской страстью он настаивал, что строение материи — это область химии, а не физики. С такой же прямотой он провозгласил свою приверженность к алхимическим взглядам и утверждал, нисколько не смущаясь: «Очень мало может быть узнано о строении материи, пока не будет совершено превращение элементов. Сегодня, как и всегда, это реальная цель химика».

Вспомним, что и сам Резерфорд в молодости не был чужд этой идеи, хотя и вынужден был потом признать, что зашёл слишком далеко.

Совместная работа этих учёных дала замечательные результаты. Однажды Содди удалось отделить от тория какую-то примесь, рождавшую, как оказалось, эманацию. Очевидно, не сам торий, а именно эти примеси ответственны за образование радиоактивного газа. Однако при проверке было установлено, что и очищенный торий также давал эманацию. Это было удивительно! И вдруг они узнали, что ещё годом раньше с подобным явлением столкнулся Крукс, экспериментировавший не с торием, а с ураном. Будучи прекрасным химиком, он очистил урановый препарат и также отделил какую-то излучавшую примесь. Исследовав её химические свойства, Крукс убедился, что это не радий и не полоний. Зато уран, очищенный от примеси, перестал излучать. Беккерель, первооткрыватель уранового излучения, тотчас повторил опыты Крукса и получил те же результаты, но очищенный и переставший излучать уран он сохранил и проверил на радиоактивность спустя несколько месяцев. Результат был ошеломляющим: радиоактивность полностью восстановилась! Между тем Крукс сумел выделить новое вещество и дал ему имя — уран-X. Беккерель с удивлением обнаружил, что в то время, как радиоактивность чистого урана восстановилась, у второго она исчезла.

Резерфорд и Содди по аналогии с ураном-X Крукса выделенное ими вещество назвали торий-X.

А некоторое время спустя о наблюдениях Беккереля им сообщил сам Крукс. Это заставило их немедленно взяться за работу, чтобы выяснить, не восстанавливается ли утраченная радиоактивность у тория. Да, очищенный торий вёл себя так же, как и очищенный уран, — то терял радиоактивность, то снова её приобретал. Постепенно вырисовывалась картина: торий, излучая, рождает торий-X, а последний — эманацию. Если в целом интенсивность излучения остаётся постоянной, то это потому что торий-X со временем распадается, однако запас его постоянно пополняется. Это было смелым, для того времени почти невероятным предположением. Но исследователи уже имели возможность измерять и взвешивать полученные вещества, хотя и было их крайне мало. Ими давно было установлено, за какое время наполовину снижается интенсивность излучения этих веществ, а это можно было сопоставить с их общей массой. Они решили проверить себя химическим путём. По закономерности спада интенсивности радиации они рассчитали, сколько должно образоваться тория-X из неактивного очищенного тория через определённые промежутки времени, и опыт блестяще подтвердил их расчёты. Ошеломлённый Содди воскликнул: «Резерфорд! Это превращение элементов!» Шеф и сам был в восторге, но опыт есть опыт: «Ради святого Майка, Содди, не называйте это трансмутацией! Они снимут нам головы, как алхимикам. Вы же знаете их».

Резерфорд знал, что говорил: на заседании Макгиллского физического общества, где он изложил теорию самопроизвольного превращения элементов, монреальские учёные настойчиво рекомендовали докладчику воздержаться от публикации статей на такую тему. Они опасались полного их провала и дискредитации Мак-Гиллского университета. Один за другим выступали коллеги, советуя Резерфорду быть осмотрительным, осторожным в выводах, тщательным в проверке и перепроверке данных. Резерфорд не выдержал и закатил такую ответную речь, о которой благожелательно к нему настроенный профессор Н.Шоу выразился очень сдержанно: «Его ответная жаркая речь была не совсем удачной…»

Разразившуюся бурю успокоил профессор Джон Кокс. Он мягко и спокойно внёс необходимые разъяснения и дал понять аудитории, что за честь Мак-Гиллского университета едва ли есть основания беспокоиться; наоборот, работы Резерфорда ещё принесут Мак-Гиллу мировую славу, настанет день, когда экспериментальные исследования этого учёного будут рассматриваться, как величайшие со времён Фарадея.

Фарадей — не это ли имя вдохновляло герметических философов XIX столетия?

Работы Резерфорда и Содди по «теории дезинтеграции материи» были опубликованы в Европе в солидном научном журнале и стали предметом жаркого обсуждения.

Содди навсегда уехал в Англию с намерением работать в лаборатории знаменитого Рамзая. Резерфорд же собирался поехать в Европу в отпуск. К тому времени европейская пресса была полна сообщениями о канадских работах по радиоактивности и о трансмутации. Даже юмористические журналы взяли эту тему на вооружение. Секретарь Лондонского Королевского общества Д.Лармор, узнав, что Резерфорд намерен побывать в Европе, написал ему: «Вы будете львом сезона для газет, которые стали радиоактивными». Так оно и случилось в широких слоях общества, в журналистике, но пока ещё не в учёном мире. У последнего необходимо было ещё завоевать признание. В Саутспорте на конгрессе Британской ассоциации содействия развитию науки Резерфорд открыл дискуссию об эманациях радия и тория. Он пытался убедить аудиторию в том, что «теория дезинтеграции материи» объясняет необычайный феномен. В дискуссии принял участие видный учёный того времени сэр Оливер Лодж и зачитал послание отсутствующего знаменитого физика лорда Кельвина. Лорд Кельвин предупреждал членов ассоциации, чтобы они не слишком полагались на новые теории мистера Резерфорда. Давалось понять, что выводы его ошибочны, что трансмутация — плод воображения, а радиоактивные излучения — радиевые пары или, возможно, молекулярная пыль бромида радия. Зал разразился аплодисментами, и Резерфорд почувствовал, что трудно будет ему противостоять мнению такого авторитета, как лорд Кельвин, знаниям и опыту которого безоговорочно верили два поколения физиков. Президент Химического общества Англии Генри Армстронг после зачтения письма Кельвина сказал с нескрываемой иронией: «Я был поражён подвигами воображения мистера Резерфорда». Он выражал удивление по поводу того, что, оказывается, существуют атомы, одержимые «неизлечимой манией самоубийства», и «считал своим долгом» сообщить аудитории, что «у химиков, конечно, нет никаких доказательств распада атомов на земле».

Резерфорд, как известно, не отличался сдержанностью, но монреальский погром пошёл ему на пользу. Он взял на вооружение выдержку и спокойствие Джона Кокса — можно представить себе, чего это ему стоило. Не выдержал Содди. Он с таким неистовством и язвительностью накинулся на Армстронга, на всех, кто не хотел слушать аргументов, что председательствующий лишил его слова. Здесь он проявил себя настоящим «каустиком Содди», как было потом скаламбурено о нём в юмористическом журнале.

Резерфорд на этот раз держался с исключительным хладнокровием и твёрдостью. Он подробно разбирал факты и давал им оценку, предлагал найти другое объяснение. Ничего серьёзного его оппоненты не могли ему противопоставить.

Драма Рамзая и природная трансмутация

Замечательное открытие Уильяма Рамзая — гелий на Земле! — оставило после себя загадку. Благородство «солнечного вещества» установлено со всей несомненностью, но откуда он в клевеите взялся — ведь в химическом составе этого минерала он «не значился»? Удовлетворительного ответа на вопрос долгое время не было.

Фредерик Содди с большим интересом следил за всеми работами Рамзая по инертным газам. С весны 1903 г. Содди стал работать в лаборатории Рамзая. Здесь он продолжил исследования, начатые ещё в Мак-Гилле. После долгих и «придирчивых» экспериментов Рамзай, непререкаемый авторитет в области инертных газов, мог с удовлетворением подтвердить вывод Резерфорда и Содди: эманация радия — благородный газ.