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

Модный «ревигатор» – керамический сосуд с радиевым покрытием. В сосуд наливали воду, которая за ночь становилась радиоактивной. В инструкции по применению рекомендуется пить по шесть и более стаканов освежающего напитка в день (Национальный музей ядерной науки и истории, США)

В истории известен лишь один случай острого отравления полонием, сравнимый по драматичности с убийством Литвиненко. Это история Ирен Жолио-Кюри, дочери Марии Кюри, грациозной женщины с большими грустными глазами. Ирен, которая сама была блестящей исследовательницей, вместе с мужем Фредериком Жолио-Кюри продолжила работу Марии, и вскоре Ирен превзошла свою мать. Ирен не ограничивалась простым поиском радиоактивных элементов, а разработала способ превращения обычных элементов в искусственные радиоактивные атомы путем бомбардирования их субатомными частицами. За эту работу она получила Нобелевскую премию в 1935 году. К сожалению, в качестве «атомных снарядов» она использовала именно полоний. В один злосчастный день в 1946 году (годом ранее Польша была освобождена от власти нацистской Германии, но лишь для того, чтобы стать сателлитом Советского Союза) капсула с полонием взорвалась в лаборатории Ирен, и женщина надышалась любимым элементом своей матери. Ирен Жолио-Кюри была избавлена от того публичного унижения, которое пережил Литвиненко, но тем не менее в 1956 году умерла от лейкоза, как и Мария Кюри – двадцатью двумя годами ранее.

Страшная смерть Ирен Жолио-Кюри оказалась вдвойне горькой иронией судьбы, так как дешевые искусственные радиоактивные вещества, впервые полученные Ирен, с тех пор стали важнейшими инструментами в арсенале врачей. Радиоактивные вещества-индикаторы, принимаемые внутрь в микродозах, «высвечивают» органы и мягкие ткани не менее эффективно, чем рентген – кости. Радиоактивные изотопы-индикаторы используются практически во всех крупных больницах во всем мире, такой диагностикой занимается целая медицинская дисциплина, называемая радиологией. Тем более удивительно узнать, что радиоактивные индикаторы появились как обычная шутка одного аспиранта – друга Жолио-Кюри, жаждавшего отомстить своей квартирной хозяйке.

В 1910 году, незадолго до того, как Мария Кюри получила свою вторую Нобелевскую премию за исследования радиоактивности, молодой Дьёрдь Хевеши прибыл в Англию, чтобы изучать здесь этот раздел физики. Он учился в Манчестере, где физико-химической лабораторией руководил Эрнест Резерфорд. Он сразу же поставил перед молодым Хевеши сложнейшую задачу: отделить радиоактивные атомы от нерадиоактивных в свинцовых слитках. Практика показала, что это была не просто сложная, а невыполнимая задача. Резерфорд полагал, что радиоактивные атомы, известные в то время под названием «радий-D», являются уникальной субстанцией. На самом деле «радий-D» представлял собой радиоактивный свинец, и, следовательно, его нельзя было отделить от обычного свинца химическими методами. Хевеши тоже не знал этого и потратил целых два года, пытаясь разделить свинец и «радий-D», пока наконец не сдался.

Хевеши был лысоватым усатым венгерским аристократом с немного отвисшими щеками. Конечно, он тосковал по дому. Живя на чужбине, Хевеши предпочитал острую венгерскую пищу, а не английскую, которой его потчевали в пансионе. Уловив некоторые закономерности в том, когда и какую пищу там подают, Хевеши стал подозревать, что здесь, как и в университетской столовой, оставшиеся от понедельника гамбургеры в среду могут легко превратиться в «пряную говядину». Ему казалось, что «свежее» мясо, подаваемое хозяйкой пансиона, было каким угодно, но не свежим. Когда он прямо задал ей неудобный вопрос, хозяйка стала отнекиваться, поэтому Хевеши решил каким-нибудь образом проверить свои подозрения.

Удивительно, но именно в то время он совершил прорыв в своей лабораторной работе. Ему так и не удавалось выделить «радий-D», но Хевеши понял, что может извлечь из этого пользу.

Он стал раздумывать над тем, возможно ли внедрить микроскопические количества растворенного свинца в живой организм, а затем проследить путь элемента. Поскольку и радиоактивный, и нерадиоактивный свинец метаболизируются одинаково, «радий-D» при движении по организму станет своеобразным «маячком». Если бы метод сработал, Хевеши мог бы проследить путь молекул в венах и разных органах с беспрецедентной точностью.

Прежде чем начинать опыты на животных, Хевеши решил проверить метод на неживой органической ткани. При этом он руководствовался потаенными мотивами.

Однажды вечером Хевеши положил себе изрядную порцию мяса и, как только хозяйка отвлеклась, всыпал туда немного «горячего» свинца. Хозяйка, как обычно, собрала полупустые тарелки, а на следующий день Хевеши захватил домой детектор радиации, недавно изобретенный его коллегой по лаборатории Гансом Гейгером. Стоит ли говорить, что, как только Хевеши поднес счетчик к поданному на ужин гуляшу, прибор защелкал, как бешеный. Хевеши предъявил хозяйке неопровержимые доказательства. Но, будучи ученым-романтиком, Хевеши, без сомнения, польстил даме, посвятив ее в тайны радиоактивности. Хозяйка была польщена, что ее уличили в нечестности столь умно, с применением новейших достижений физической науки, и даже не стала скандалить. Правда, история умалчивает о том, изменила ли она меню.

Вскоре после того, как Хевеши открыл радиоизотопные индикаторы (так называемые меченые атомы), его карьера пошла в гору. Он продолжал работать над проектами на стыке физики и химии. Но эти научные области все явственнее расходились, и большинству ученых приходилось выбирать то или другое направление. Химиков интересовало, как цельные атомы связываются друг с другом. Физиков занимали отдельные части атомов и новая научная дисциплина под названием квантовая механика – причудливый, но красивый метод изучения материи.

Хевеши покинул Англию в 1920 году и отправился в Копенгаген, чтобы учиться у Нильса Бора, крупнейшего специалиста по квантовой физике. И именно в Копенгагене Бор и Хевеши еще больше увеличили разрыв между физикой и химией, вызвав тем самым серьезный политический конфликт.

В 1922 году ячейка для элемента № 72 в периодической системе еще пустовала. Химики уже определили, что элементы от пятьдесят седьмого (лантан) до семьдесят первого (лютеций) являются редкоземельными металлами. Природа семьдесят второго элемента оставалась невыясненной. Никто не знал, замыкает ли он ряд сложно разделяемых редкоземельных металлов – в таком случае для его обнаружения следовало просеивать образцы недавно открытого лютеция – либо является переходным металлом и должен находиться в основной части таблицы. Рассказывают, что Нильс Бор, в одиночестве работая у себя в кабинете, сформулировал почти евклидовское доказательство того, что семьдесят второй элемент не является редкоземельным металлом, напоминающим лютеций. Как вы помните, роль электронов в химии в начале XX века была не вполне выясненной, и Бор якобы выстроил свои доказательства на странной математике, действующей в квантовой механике. Согласно этим законам, элементы могут хранить на своих внутренних оболочках лишь ограниченное количество электронов. Атом лютеция с его f-оболочками очень богат электронами, и Бор рассудил, что у следующего элемента «не остается выбора», кроме как снова выстраивать электроны снаружи атома и действовать как настоящий переходный металл. Поэтому Бор поручил Хевеши и физику Дирку Костеру тщательно исследовать образцы циркония – элемента, расположенного над клеткой № 72, – и найти в нем более тяжелый химический аналог. Это было, пожалуй, самое рутинное открытие в истории периодической системы. Хевеши и Костер обнаружили искомый элемент с первой попытки. Они назвали его гафнием – в честь латинского наименования Копенгагена (Hafnia).