Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

Сиборг вовсе не собирался на этом завершать работу по превращению химических элементов. Он понял, что предел у количества элементов только кажущийся. Так называемые сильные ядерные взаимодействия, которые связывают нейтроны и протоны, образуя ядро атома, действительно сильны лишь на очень небольших расстояниях. В более крупных атомных ядрах взаимоотталкивание положительных электрических зарядов протонов становится значительно более важным фактором. «В какой-то момент обе силы могут сравняться. До сих пор никому не приходила в голову мысль, что в этом, возможно, и заключается главная причина того, что мы не нашли в природе ни одного элемента с числом протонов большим, чем у урана-92», – писал Сиборг в воспоминаниях.

Из подобных рассуждений напрашивался вывод: бомбардировать уран частицами и посмотреть, не застрянет ли в нем какая-нибудь. К началу 1939 г. появились и другие причины для таких исследований. Мир поспешно вооружался, готовясь к новой большой войне. Известия об успешном делении атома пришли из нацистского Берлина. Отто Ган бомбардировал атомы урана нейтронами и обнаружил, что от него отделяются не только мелкие частицы, как и в процессе естественного радиоактивного распада, но целые атомы раскалываются надвое. Он был поражен и растерян, обнаружив среди продуктов реакции барий с атомным весом чуть более половины атомного веса урана. Его растерянность прошла, когда работавшая вместе с ним в течение долгого времени физик еврейского происхождения Лиза Мейтнер (вместе с которой он открыл элемент протактиний в 1918 г. и которая в тот момент находилась в эмиграции в Швеции) сообщила о своих расчетах, подтвердивших объективность полученных им данных. Она также обратила внимание на то, что тяжелый уран, атомы которого содержали больше обычного числа нейтронов, должны распадаться на атомы менее крупных элементов, высвобождая при этом значительные объемы энергии. Коллега Сиборга Эд Макмиллан вскоре сделал сходные наблюдения и пришел к выводу, что не все атомы урана распадаются таким же образом и некоторые из них могут просто поглощать нейтроны. А если так, то их можно превратить в атомы нового элемента с номером 93.

Упомянутое предположение вскоре подтвердилось, а сообщение об открытии было опубликовано в 1940 г. К тому времени Европа находилась в состоянии войны, и публикация в открытой печати потенциально стратегической информации вызвала ярость в Британии. Единственным, что сохранялось в секрете, было название нового элемента. Макмиллан решил назвать его нептунием, последовав примеру с ураном, даже несмотря на то, что планета Нептун на тот момент была известна уже почти целое столетие. Однако информация о названии нового элемента хранилась в секрете до окончания войны.

Поиски Сиборгом элемента с номером 94, напротив, проходили в атмосфере предельной секретности. Период полураспада нептуния слишком мал для очень многих видов использования и, конечно, в первую очередь для того, что теперь стали называть «атомной бомбой» (существует мнение, что это словосочетание придумал Г. Уэллс в романе «Освобожденный мир» в 1913 г.). Впрочем, были основания полагать, что следующий элемент будет иным. Исследования начались в Беркли, но после вступления Соединенных Штатов в войну и начала реализации Манхэттенского проекта центр усилий по синтезу плутония переместился в Чикаго. Сиборг проработал там три года до 1945 г. в здании, из соображений конспирации именовавшемся Металлургической лабораторией, или «Мет Лаб». Первоначальная задача состояла в том, чтобы создать ядерный реактор, в котором куски урана собирались бы таким образом, чтобы возникла цепная реакция. Ее результатом должен был стать элемент с номером 94. Поначалу искомый элемент называли просто «94»; в дальнейшем, когда стало понятно, что подобное название слишком прозрачно, химики изменили код на «49» и называли его «медью». Все шло хорошо, пока в одном из экспериментов не потребовалась настоящая медь, которую стали именовать «честное слово, медь».

Новый элемент был получен в августе 1942 г. Сиборг писал в дневнике – не слишком подчеркивая свою роль в происшедшем – о «самом потрясающем дне в „Мет Лаб“»:

Теперь отпрыску необходимо было дать имя. В свете намечавшихся военных событий вполне оправданно были отвергнуты названия экстремий и ультимий. Сиборг последовал примеру Макмиллана и воспользовался тем фактом, что в Солнечной системе есть одна «неиспользованная» планета – Плутон, открытая в 1930 г. «Вначале мы думали назвать его плутием, затем поняли, что плутоний звучит красивее», – писал он позднее, настаивая, что единственным источником ассоциаций для него было название планеты. Когда же ему напомнили, что Плутон был и римским богом подземного мира и мертвых, Сиборг ответил, что любой подобный символизм «абсолютно случаен. Мне был совершенно неизвестен упомянутый бог и причины, по которым планету назвали именно так. Мы попросту следовали сложившейся „планетарной“ традиции».

Мне протесты известного химика представляются чрезмерно нарочитыми. И факты свидетельствуют против него. У Сиборга было превосходное филологическое образование, в естественные науки он пришел довольно поздно. Немыслимо, чтобы ему никогда раньше не приходилось слышать о боге Плутоне и о том, что тот был владыкой подземного царства мертвых. Когда же речь зашла о выборе химического символа для плутония, Сиборг проявил большую откровенность. «Каждый химический элемент имеет одно- или двухбуквенное сокращение. Если следовать стандартным правилам, символ для плутония должен был состоять из двух латинских согласных: Pl, но вместо этого мы остановились на Pu», – пояснил он. P.U. в американском сленге означает «распространение порочащих сведений» и вообще что-либо крайне неприятное и отвратительное. «Мы думали, что нас за нашу маленькую шутку могут раскритиковать, но никто ничего не заметил». Несколько главных участников Манхэттенского проекта даже создали «клуб UPPU („ты мочишься плутонием“)». Для желавших вступить в члены клуба существовало единственное правило – необходимо было так часто и активно работать с плутонием, чтобы он появился в моче.

Первую микроскопическую крупинку плутония Сиборг получил в августе 1943 г., год спустя после того, как ему удалось выделить первые невидимые атомы. Еще через год его реактор уже производил массу плутония в целый грамм и даже более. Все торопились с завершением работ по созданию атомной бомбы, поэтому времени для особых восторгов по поводу открытия не было, и еще меньше его было на серьезные размышления относительно того, какими характеристиками может обладать новый элемент. В большинстве случаев за открытием химического элемента следуют активные исследования учеными его характеристик, оценки его реактивности и попытки получения его соединений. В случае же с плутонием самым важным было выверить определенные чисто технические параметры, имевшие отношение к его радиоактивному распаду. Большее, казалось, никого особенно не интересовало. Даже имя открывателя, обычный предмет гордости, до поры до времени держали в тайне. В конце войны несколько участников Манхэттенского проекта с женами собрались на игру в шарады, которая еще раз подтвердила тот высокий уровень секретности, что окружал проект. «Когда мужья попытались загадать слово „плутоний“, их жены были растеряны, им никогда раньше не приходилось его слышать».