Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Сэм Кин

Тем не менее Сиборг и Гиорсо сработались. Когда после войны они оба вернулись в Беркли (и тот, и другой обожали Калифорнийский университет), они начали синтезировать тяжелые элементы именно «с удивительной, если не сказать – пугающей частотой», как отметили журналисты New Yorker. Другие журналисты сравнивали химиков, открывавших новые элементы, с охотниками XIX века, ходившими на крупную дичь. Действительно, эти исследователи завораживали химиков-любителей, выставляя на всеобщее обозрение все новых экзотических «тварей». Если не считать такое сравнение преувеличением, то самыми упорными охотниками периодической системы (вооруженными огромными слонобоями, как Эрнест Хемингуэй или Теодор Рузвельт), были именно Сиборг и Гиорсо. Они открыли больше элементов, чем кто-либо еще, и расширили периодическую систему практически на одну шестую.

Их сотрудничество началось в 1946 году, когда Сиборг, Гиорсо и другие принялись бомбардировать чувствительный плутоний радиоактивными частицами. В этих опытах в ход шли не нейтроны, а альфа-частицы. Каждая альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Альфа-частицы имеют заряд, поэтому их проще разгонять до больших скоростей и направлять куда следует – не то что инертные нейтроны. Этим они напоминают борзых, которых дразнят механическим кроликом. Кроме того, когда альфа-частицы вреза́лись в плутоний, ученые одним ударом сразу получали два элемента, поскольку девяносто шестой элемент (атом плутония + 2 протона) распадался до элемента № 95, извергая один протон.

Физики, работавшие под руководством Сиборга и Гиорсо, будучи первооткрывателями девяносто пятого и девяносто шестого элементов, получили право назвать их (эта неофициальная традиция вскоре привела к ожесточенной путанице).

Они решили окрестить новые элементы «америций» в честь Америки и «кюрий» в честь Марии Кюри. Сиборг, немного отступив от своего строгого имиджа, анонсировал открытие новых элементов не в научном журнале, а в детской радиопередаче, которая называлась Quiz Kids. Не по годам развитый карапуз поинтересовался у мистера Сиборга (смех в зале), не открыл ли тот в последнее время новых элементов. Сиборг ответил, что действительно открыл, и сказал юным радиослушателям, чтобы те попросили школьных учителей выбросить устаревшие варианты таблицы Менделеева. «Судя по письмам, которые я получал от маленьких детей, – вспоминал Сиборг в своей автобиографии, – учителя относились к такой идее довольно скептически».

Команда в Беркли продолжала эксперименты с бомбардировкой элементов альфа-частицами и в 1949 году открыла берклий и калифорний – об этом я писал выше. Гордые такими названиями, в надежде получить заслуженное признание, физики пригласили членов мэрии города Беркли отпраздновать это событие. Чиновники из мэрии восприняли новость с плохо скрываемой зевотой – ни мэр, ни его контора не понимали, что такого особенного может быть связано с периодической системой. Равнодушие муниципалитета разочаровало Гиорсо. До сих пор Альберт выступал за то, чтобы назвать девяносто седьмой элемент берклием и выбрать для него химический символ Вт, называя этот металл «подлецом» за те сложности, которые были связаны с его открытием. Возможно, Гиорсо забавляла мысль о том, что любой американский подросток, падкий на «шутки ниже пояса», увидит в таблице на стене химического класса символ Вт, соответствующий берклию, и захихикает. К сожалению, коллегам удалось переубедить Гиорсо, и берклий получил символ Bk[62].

Но холодная реакция мэра не смутила сотрудников Калифорнийского университета. Специалисты из Беркли продолжали заполнять новые клетки в периодической системе, радуя производителей школьных наглядных пособий, которые с готовностью заменяли устаревшие периодические таблицы. Команда открыла девяносто девятый и сотый элементы, эйнштейний и фермий. Эти атомы были обнаружены в радиоактивных кораллах, выросших в Тихом океане после испытания водородной бомбы в 1952 году. Но кульминацией этих экспериментов стал синтез элемента № 101.

Поскольку атомы тяжелых элементов становятся тем более хрупкими, чем больше в них протонов, ученым было все сложнее готовить достаточно крупные образцы, которые они могли бы бомбардировать альфа-частицами. Чтобы получить достаточное количество эйнштейния, из которого можно было бы синтезировать элемент № 101, перескочив сотую клетку, пришлось бы бомбардировать плутоний в течение трех лет. И это был только первый этап в механизме, не уступавшем по сложности пресловутой машине Руба Голдберга[63]. При каждой попытке получения элемента № 101 ученые наносили микроскопические количества эйнштейния на золотую фольгу и обстреливали их альфа-частицами. В таком образце требовалось специально растворять облученную золотую матрицу, так как она сама становилась радиоактивной, и ее излучение провоцировало бы интерференцию с излучением нового элемента. В более ранних экспериментах, связанных с синтезом новых элементов, ученые на данном этапе насыпали образец в пробирку, смотрели, с чем он реагирует, а потом отыскивали его химические аналоги выше в таблице Менделеева. Но с элементом № 101 такой метод не подходил – просто не было достаточного количества атомов. Поэтому ученым оставалось идентифицировать новый элемент «посмертно» – смотреть, что остается на месте каждого атома после распада. Все равно что попасть по машине бомбой, а потом по оставшемуся металлолому пытаться определить, что же за машину мы взорвали.

Такую криминалистическую работу, конечно, они могли бы реализовать, но возникла еще одна проблема. Лаборатория, в которой можно было осуществить бомбардировку альфа-частицами, и экспертная лаборатория находились на расстоянии нескольких километров друг от друга. Поэтому при каждом пробном испытании, пока растворялась золотая фольга, Гиорсо сидел снаружи за рулем своего уже заведенного «фольксвагена», чтобы как можно быстрее доставить материал в другое здание. Эту операцию ученые проворачивали глубокой ночью, так как если бы Гиорсо застрял с образцом в автомобильной пробке, то он мог стать радиоактивным прямо во время заезда и похоронить все усилия. Примчавшись во вторую лабораторию, Гиорсо пулей взлетал вверх по лестнице. Образец проходил еще одну экспресс-очистку, а потом попадал в новейшие детекторы, собственноручно собранные самим Гиорсо. Теперь он гордился этим умением, поскольку создал ключевой прибор в самой сложной лаборатории в мире, где синтезировались сверхтяжелые элементы.

Команда без устали работала над проблемой, и февральской ночью 1955 года труды исследователей были вознаграждены. Предвкушая успех, Гиорсо подключил детектор излучения к системе пожарной сигнализации. Когда наконец датчик зафиксировал распад атома элемента № 101, сигнализация взвыла. Той ночью она сработала еще шестнадцать раз, и с каждым гудком собравшиеся ученые поднимали тост. Утром все пошли домой пьяные, усталые и счастливые. Но Гиорсо забыл отключить детектор, поэтому, когда утром раздался последний писк запоздавшего атома элемента № 101, он изрядно перепугал тех, кто уже пришел на работу[64].