Последние недостающие элементы

В данном параграфе использован текст из книги К.Хоффмана "Можно ли сделать золото"

Как вам известно из физики, ядерную модель атома (положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны) впервые открыл Эрнест Резерфорд. Дело происходило так.

"Теперь я знаю, как он выглядит..."- обратился к своим сотрудникам Эрнест Резерфорд в один прекрасный день в начале 1912 года. На удивленный вопрос, что же, собственно, он имеет в виду, физик ответил: "...Атом!"

Видимо, Резерфорд открыл нечто значительное. Ведь до той поры ни один человек не имел истинного представления о том, что же такое атом. Сначала думали, что это своего рода биллиардный шар. После открытия электрона полагали, что это скорее электрически нейтральное образование, на поверхности которого размещены электроны, способные отщепляться.
Была и другая точка зрения. Одним из первых ее изложил наш В.И.Ленин в своей известной работе «Материализм и эмпириокритицизм» в 1908 году, написав: «Мы представляем себе атом как положительно заряженный электрон, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны» (под «положительно заряженным электроном» Ленин, конечно, имел в виду вовсе не позитрон, открытый в 1932 году, а некую элементарную частицу в центре атома – в то время еще не знали никаких элементарных частиц, кроме электрона, поэтому с электроном сопоставляли все остальные частицы). Резерфорд, не зная об этих работах Ленина, самостоятельно в мае 1911 года в работе, помещенной в лондонском "Философикл мэгэзин", он приписывал атому "центральный заряд". Ныне исследователь атома поразил своих сотрудников из Манчестерского университета новым вариантом: "Теперь я знаю, как выглядит атом в действительности: атом имеет ... ядро!"

Атомное ядро? Это было поистине нечто новое. К этому выводу Резерфорд пришел экспериментальным путем; основываясь на опытах своих сотрудников Гейгера и Марсдена, он бомбардировал платиновую фольгу альфа-частицами. При этом удалось показать, что приблизительно одна частица из 8 000 ударившихся о фольгу отклонялась, даже отбрасывалась назад. Что же могло задерживать частицу, имеющую значительную собственную массу и мчащуюся сквозь атомы со скоростью 15 000 км/с?
Это могло быть только препятствие, которое было еще более плотным, чем альфа-снаряды, и при этом столь малым по размеру, что попадания были весьма редкими,- а именно ядро атома.

Дальнейшие опыты привели Резерфорда к выводу, что ядро атома заряжено положительно и величина заряда ядра совпадает с порядковым номером соответствующего элемента. Следовательно, ядро является центром мощно сжатого заряда, в котором сконцентрирована вся масса атома. Здесь находится источник невообразимой атомной энергии!
Уточненную теорию существования атомного ядра Резерфорд опубликовал в августе 1912 года в "Философикл мэгэзин". Известному исследователю атома вновь удалось прорваться сквозь застывшие теоретические представления, за которыми скрывалась тайна атома.

Датский физик Нильс Бор, ставший вскоре ведущим теоретиком в области атомного учения, подхватил мысли английского коллеги и в 1913 году в нескольких работах "On the Constitution of Atoms and Molecules" высказал свои представления о новой модели атома. Атом состоит из положительно заряженного ядра, сосредоточившего в себе всю массу; ядро окружено электронами, число которых компенсирует заряд ядра и которым предписаны вполне определенные орбиты. Теперь представление об атоме становилось четким.
Конечно, должно было пройти некоторое время, прежде чем появились конкретные данные о строении атомного ядра. Однако уже сейчас можно было сделать ценные выводы.

Источником радиоактивного излучения и местонахождением таинственной энергии атома могло быть только ядро. Напротив, за поглощение и излучение световых и рентгеновских лучей, а также за химические свойства атомов ответственны электронные оболочки, находящиеся вокруг этого ядра. Ученые получили теперь отчетливые представления и о размерах атома: "измерив" диаметр атома, его оценили стомиллионной частью сантиметра. Неизмеримо крошечным было ядро, которое оказалось в десять тысяч раз меньше, чем весь атом.

Еще одно значительное открытие было сделано в эти годы в физической лаборатории Резерфорда в Манчестерском университете. Молодой сотрудник Г. Мозли, работавший у Резерфорда с 1910 года, занялся определением частот рентгеновского излучения, испускаемого различными химическими элементами. Волновая природа рентгеновских лучей была установлена в 1912 году работами Макса Лауэ и физиков отца и сына Брэггов. Был также найден способ определения их длин волн при прохождении через решетки кристаллов. Отсюда можно было рассчитать частоту излучения.

При расшифровке рентгеновских спектров различных материалов молодой исследователь получил весьма неожиданный результат: каждому элементу можно было приписать характеристическое рентгеновское излучение, частота которого прямо пропорциональна квадрату порядкового номера соответствующего химического элемента. Когда Мозли сопоставил частоты рентгеновского излучения элементов с порядковым номером оказалось, что они возрастают от элемента к элементу на постоянную величину.

В декабре 1913 года в своей первой работе "О высокочастотных спектрах элементов", опубликованной в "Философикл мэгэзин", физик писал: "Мы получили доказательство, что атом обладает какой-то основной характеристикой, которая равномерно возрастает при переходе от одного элемента к другому. Эта величина может быть только зарядом положительного ядра".

Во второй статье в апреле 1914 года Мозли указал уже на всеобщую применимость новой закономерности: для всех элементов можно однозначно определить порядковый номер на основе их рентгеновского спектра. Даже трудноразделимые редкоземельные элементы, столь схожие друг с другом, что зачастую ученые не знали, какой порядковый номер им принадлежит в периодической системе, Мозли надеялся теперь классифицировать. Он с воодушевлением сообщал Резерфорду: "Я не сомневаюсь, что мне удастся каждый редкоземельный элемент засунуть в свою дырку". Действительно, с помощью открытой Мозли фундаментальной закономерности удалось ограничить число редкоземельных элементов до 14 - элементы от 57 до 71-го.

Повсюду, где в периодической системе недоставало элементов, обнаруживались и пустоты в диаграмме Мозли: между 42-м элементом (молибденом) и 44-м (рутением), между 60-м (неодимом) и 62-м (самарием), между 71-м (лютецием) и 73-м (танталом), 74-м (вольфрамом) и 76-м (осмием). К этим еще не известным элементам с порядковыми номерами 43, 61, 72, 75 позднее добавились еще элементы с номерами 85, 87 и 91. Теперь их можно было бы очень точно обнаружить с помощью линий рентгеновского спектра.

Все сделанные раньше сообщения о новых открытиях также можно было точно проверить с помощью закона Мозли. Английский физик нашел решающий критерий для классификации элементов.

Бор высказал одобрение: "Работу Мозли по ее важности и значению можно поставить в один ряд с открытием периодической системы, в некотором отношении она даже более фундаментальна". Резерфорд присоединился к этому мнению. Французский химик Ж. Урбэн, открывший некоторые редкоземельные элементы и хорошо знавший всю сложность их природы, заявил, пораженный: "Закон Мозли заменяет несколько романтичную классификацию Менделеева точным научным понятием ".

Удивительно, что при столь хвалебных гимнах имя Мозли нельзя найти в числе нобелевских лауреатов тех лет. О нем вообще не было слышно. Трагическая причина заставила замолчать этого молодого талантливого ученого. Борьба между империалистическими державами за новый раздел мира переросла в 1914 году в тяжелый кризис: разразилась первая мировая война. Эта война грубо вторглась в мирный труд интернациональной семьи исследователей атома. Мозли был призван на военную службу и погиб в 1915 году в боях за Галлиполис при Дарданеллах.

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 . 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.

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.

С не меньшими боями шли химики к открытию 61-го элемента. В марте 1926 года, американские химики Гопкинс, Интема и Гаррис из Иллинойского университета сообщили, что обнаружили этот редкоземельный элемент спектральным анализом.

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, Мёрфи 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.

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.

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 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 ускоритель тяжелых частиц - циклотрон. "Те источники радиоактивности, которые я увидел, были поистине поразительными для человека, работавшего до этого только с примитивными радий-бериллиевыми нейтронными 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 (ядра атомов тяжелого водорода - дейтерия) - 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:

96Мо + D = 97Х + 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. Они 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.

Технеций завоевал широкие области применения. В настоящее время его получают в килограммовых количествах из радиоактивных отходов атомной промышленности. Когда в Соединенных Штатах было начато коммерческое производство и использование технеция, то цена за 1 г за несколько лет упала с 17 000 до 90 долларов. Теперь технеций применяют в медицине как ядерное фармацевтическое средство для радиографии различных органов с целью проверки их функциональной деятельности. Таким путем можно диагностировать также раковые заболевания. Вводимый для этого изотоп 99Тс, вследствие малого периода полураспада, равного 6 ч, приходится изготовлять в изотопном молибденовом генераторе непосредственно перед использованием.

Поговаривают о технеции как о возможном катализаторе для химической промышленности. Однако самые большие его достоинства заключаются в защите от коррозии. Пертехнаты являются мощными ингибиторами коррозии. Такое открытие сделал американец Картледж в начале 1955 года. Он обнаружил, что добавка уже 0,00005% технеция прекращает коррозию стали и железа в воде.

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:

209Bi + 4He = 211X + 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 (ядрами атомов тяжелого водорода - дейтерия), 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. В середине 1940-х годов все же удалось с помощью ядерных реакций получить 61-й элемент. Его назвали прометием (Pm)

Прометий также приобрел значение в технике. Бета-излучатель прометий-147 в качестве заменителя радия применяют для изготовления фосфоресцирующих веществ, которые используют, например, для контрольных приборов на борту самолетов. Прометий нужен также для измерения радиоактивным методом толщины фольги и листового стекла. Однако наиболее важным применением этого элемента является его способность быть источником ядерной энергии: он, как все радиоактивные бета-излучающие элементы, ионизирует пограничный слой полупроводников, в результате чего возникает ток. Такое явление называют бета-вольтэффектом.

Оксид прометия-147 массой в 24 г, запрессованный под давлением в платиновую капсулу, дает энергию в 8 Вт. В настоящее время изготовляют минибатареи из прометия-147 размером не более двухкопеечной монеты. Длительность их работы ограничена лишь периодом полураспада изотопа. Последний составляет два с половиной года.