Клаус Гофман

МОЖНО ЛИ СДЕЛАТЬ ЗОЛОТО?

Глава 5.
ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ЭНЕРГИИ

Открытия элементов идут полным ходом

Бывший сотрудник Отто Хана, радиохимик А. фон Гроссе, считал, что трансураны Ферми вовсе не новые элементы, а на самом деле изотопы 91-го элемента - протактиния. Тут заговорило честолюбие первооткрывателей протактиния. Отто Хан и Лиза Мейтнер хотели сами установить, кто же прав - Ферми или Гроссе.

То не был протактиний. Исследователям из Берлин-Далема не составило труда установить это. Если Хан и Мейтнер думали тем самым прояснить проблему трансуранов, то они, безусловно, ошибались. Результаты экспериментов были на редкость запутанными. Вещество, с трудом выделенное после облучения урана нейтронами, подвергавшееся многократному отделению, оказалось сложным, состоящим из нескольких радиоактивных изотопов. Это необычайно затруднило необходимуюидентификацию новых трансуранов: ведь не только уран, но и торий под действием нейтронов может превращаться по нескольким направлениям.

Из первой работы "к проблеме урана" от декабря 1934 года постепенно вырастали все новые. К концу 1938 года, после четырехлетнего исследования, 14 публикаций свидетельствовали о работоспособности Хана, Мейтнер и Штрасмана. "Почти трагический результат",- так позднее оценил их Отто Хан.

К известным рядам естественной радиоактивности прибавились гипотетические ряды превращений урана, облученного нейтронами. Их приходилось постоянно изменять. Оказалось необычайно сложным систематизировать эти схемы распада, чтобы объяснить возникновение элементов 93, 94, 95, 96, 97, называемых также экарением, экаосмием, экаиридием, экаплатиной, эказолотом. В том, что им удалось обнаружить трансураны от 93 до 97, у немецких ученых, судя по их публикациям и докладам, никаких сомнений не было.
О работах Отто Хана по изучению "природных и искусственных радиоактивных элементов последнего ряда периодической системы" сообщил 10 декабря 1935 года "Генераль анцейгер" во Франкфурте-на-Майне под заголовком "Новые элементы ... полученные искусственно!":

"...Как установил проф. Хан, искусственно получены по крайней мере три различных тяжелых элемента такого рода (трансурана) Самый устойчивый имеет период полураспада, равный трем дням. Новые элементы образуются, конечно, лишь в исключительно малых количествах. До сих пор никто не видел их своими глазами..."

Никто их не видел, и все же они должны существовать - элементы тяжелее урана?

Уже в марте 1936 года Отто Хан смог доложить о новом продукте превращения, который еще не выделил Ферми: изотопе урана 239U. Для исследователя атома и его сотрудников не было ни малейшего сомнения в том, что этот бета-излучатель с периодом полураспада 23 мин должен превратиться в элемент 93 - экарений. Своими сравнительно слабыми средствами берлинские ученые не смогли, к сожалению, обнаружить продукт превращения. Помимо того, они не придали должного значения своему открытию, поскольку были убеждены, что ранее уже нашли элемент 93 и его идентифицировали.

В середине 1937 года в работы по урану включились Ирэн Жолио-Кюри и ее сотрудник Поль Савич. Однако, как бы абсурдно это ни звучало, парижские исследователи внесли, прежде всего, еще больше путаницы; они выделили новый радиоактивный элемент с периодом полураспада 3,5 ч и объявили в своей первой публикации в августе 1937 года, что это - изотоп тория. Позднее они сообщили, что это не изотоп тория, ибо его можно химическим путем отделить от последнего. Вероятно, это - изотоп актиния (элемент 89), если вообще не новый трансуран с неожиданными свойствами. В марте 1938 года Кюри и Савич сообщили, что после тщательного фракционирования подозрение на актиний отпало. Как ни странно, вещество с периодом полураспада 3,5 ч обладало скорее свойствами лантана(элемента 57). Через несколько месяцев они спохватились вновь: это не может быть лантан, все же это трансуран.

В институте Отто Хана немало смеялись над стилем работы французских коллег. Элемент с периодом полураспада 3,5 ч полушутливо, полуядовито называликурьезум (Curiosum); напрашивалось сопоставление с Кюри (Curie). Однако в Берлин-Далеме должны были тайно сознаться, что они тоже ничего не сделали для идентификации нового продукта превращения.

18 ноября 1938 года в журнале "Натурвиссеншафтен" появилась еще одна работа из института Общества кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме. Авторами были только Хан и Штрасман. Лиза Мейтнер вынуждена была покинуть фашистскую Германию из-за обострившегося расового террора. Хан и Штрасман после повторного фракционирования "курьезного" вещества с периодом полураспада 3,5 ч пришли к удивительному заключению: в нем находились три "изотопа радия", осаждаемых вместе с солями бария.

Радий образуется из урана. Это известно со времени установления ряда радиоактивного распада. Однако этот процесс протекает в течение миллионов лет. Если то, что нашли Хан и Штрасман, было правильным, то от урана (порядковый номер 92) должны были бы формально отщепиться две альфа-частицы, чтобы образовался радий (порядковый номер 88). Хан посоветовался с Нильсом Бором по поводу этого нового превращения ядра, вызванного нейтронами; теоретик не смог сказать ничего, лишь покачал головой: такого быть не может!

В декабре 1938 года химики Хан и Штрасман работали без устали, чтобы доказать физикам-атомщикам, что при облучении урана нейтронами действительно образуется радий. Однако затем ими овладели сомнения. "С этими "изотопами радия" творится что-то удивительное, о чем мы можем сообщить прежде всего только тебе,- писал Отто Хан 19 декабря 1938 года в поисках совета Лизе Мейтнер, которая нашла убежище в Стокгольме.- Периоды полураспада трех изотопов установлены довольно точно; их можно отделить от всех элементов, кроме бария... Фракционирование ничего не дает. Наши изотопы радия ведут себя, как барий...".
После многочисленных индикаторных опытов у Хана и Штрасмана все больше крепла уверенность: это был барий! Из атома урана с зарядом ядра 92 образовался атом бария с зарядом ядра 56.

Ядро атома урана раскололось на две половины с почти одинаковой массой. Совершенно новое явление радиоактивного распада, которое грозило поставить с ног на голову основы ядерной физики! "Мы не можем умолчать о наших данных, даже если они, быть может, и абсурдны физически",- высказался Отто Хан в следующем письме к своей бывшей сотруднице, написанном 21 декабря 1938 года.

Оба радиохимика спешно подготовили текст статьи. Они отправили статью 22 декабря, а журнал "Натурвиссеншафтен" опубликовал ее в первом выпуске нового года, 6 января 1939 года: "Об обнаружении и поведении щелочноземельных металлов, образующихся при облучении урана нейтронами".

В этой исторической работе Отто Хан и Фриц Штрасман описывают, как им удалось химически обнаружить распад тяжелого ядра урана, позднее названный делением ядра. Лиза Мейтнер получила по почте оттиск статьи.