Клаус Гофман - Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов
Научно-популярный журнал "Умшау" 4 февраля 1905 года, отдавая должное гениальному искусству экспериментаторов Рамзая Содди, все же отмечал: "...еще не настало время выбрасывать за борт испытанное старое и безоговорочно становиться на сторону учения о превращении элементов".
Еще в апреле 1904 года почтенный Клеменс Винклер через тот же журнал потребовал, чтобы вспомнили важнейшие основы химии: "Радиевый бум охватил сейчас весь мир и в наибольшей степени -- среду дилетантов; при виде этого всякого химика угнетает тот факт, что о радии, открытом уже шесть лет назад, можно сообщить лишь то что он очень похож на барий, что у него большая, чем у последнего, атомная масса и что он проявляет поразительное самопроизвольное излучение. Химические его особенности все еще почти не известны...".
Однако Рамзай и Содди в дальнейших опытах доказали надежность своего открытия. И надо отдать им должное -- ведь обнаружение столь малого количества вещества было исключительно сложным делом. Приблизительно из 1 г бромида радия (а таким количеством в то время никто не располагал) за год образуется лишь 0,02 мг гелия.
Вскоре уже не оставалось сомнения в том, что гелий является продуктом превращения радия. В ряду распада урана образуются радон и гелий из альфа-излучающего радия. Радиоактивный радон также распадается с испусканием альфа-лучей, то есть с отщеплением гелия. На основе этого можно считать, что гелий, заключенный в урановых рудах, получается за счет альфа-превращений урана и продуктов дальнейшего распада. Напомним, что альфа-лучи являются ядрами атомов гелия.
"Торий Х и ... глупость"
В самый разгар радиевого бума появилось известие об открытии еще одного радиоактивного элемента. Сначала об этом объявили английские научные журналы, затем, в марте 1905 года, в одной лондонской газете можно было прочесть под рубрикой "Новый элемент" следующее сообщение: "Скоро научную литературу привлечет новое открытие, которое встанет в один ряд со многими блестящими достижениями на Гауэр-стрит. Д-р Отто Хан, работающий в университетском колледже, открыл новый радиоактивный элемент, извлеченный из цейлонского минерала торианита; предполагается, что этот элемент обладает радиоактивностью, подобной торию, однако большей, по крайней мере, в 250 000 раз".
Это открытие имеет небольшую предысторию. В возрасте 25 лет Отто Хан принял приглашение сэра Вильяма Рамзая поработать некоторое время в Лондоне в его институте на Гауэр-стрит. Хан только что кончил совершенствоваться по органической химии и хотел за время пребывания за границей улучшить знание иностранного языка, крайне необходимое в его будущей деятельности. По прибытии в Лондон к профессору Рамзаю Хан рассказал о своем научном пути и попросил дать ему задание. После краткого размышления известный профессор сказал: "Вы будете работать по радиоактивности". Для химика-органика такое предложение было весьма неожиданным. На лекциях в Марбургском университете он не слышал ни единого слова о радиоактивности. Хан был достаточно честным чтобы не признаться Рамзаю, что он ничего в этом не понимает и не имеет никакого опыта в исследованиях по радиоактивности. Однако Рамзай был хорошим психологом: "Это как раз то, что нужно. У вас нет еще своего мнения, и потому вы можете подойти совершенно непредвзято к этим довольно непонятным вещам". Затем он в захватывающей форме познакомил своего подопечного с его исследовательскими задачами.
Англичанин добыл 5 ц редкого минерала, именуемого торианитом. Последний находили только на острове Цейлон, и даже там запасы его были скудны. Знали об этой породе, что она очень радиоактивна. Одна английская фирма уже перерабатывала ее для Рамзая. От 5 ц осталось 18 г белой соли -- в основном карбоната бария,-- которая должна была содержать все количество радия, вызывающего радиоактивность: это составляло около 9 мг. Рамзай предложил отделить ценный радий по методике мадам Кюри, а именно: перевести его в некоторые органические соли, с тем, чтобы определить их молекулярную массу. Таким путем он рассчитывал установить еще не уточненную атомную массу радия. Этими опытами должен был заняться Отто Хан.
С горячим энтузиазмом принялся молодой исследователь за эту вдохновляющую работу. За считанные месяцы ему удалось в несколько ступеней выделить источник радиоактивности. Однако, к удивлению его и Рамзая, этот радиоактивный элемент испускал не эманацию радия, а эманацию тория; их можно было прекрасно отличить друг от друга по периодам полураспада. Следовательно, это был не радий. Хан указывал, что новый радиоактивный элемент химически не отличается от тория, но значительно радиоактивнее. Поэтому он назвал его радиоторием.
Рамзай был в восторге от того, что в его институте опять открыт новый элемент, и готовился торжественно сообщить об этом событии. По традиции это могло произойти не иначе как в стенах высокоуважаемого Королевского общества. На заседании последнего, 16 марта 1905 года, Рамзай обнародовал открытие радиотория. Впервые имя Отто Хана связывалось с исследованиями радиоактивности, с которыми отныне ему предстояло иметь дело всю жизнь.
По рекомендации Рамзая Отто Хан написал письмо Эрнесту Резерфорду в Монреаль. Он очень хотел усовершенствовать свои познания в области радиоактивности и надеялся, что лучше всего это можно сделать в институте Резерфорда. Хан сообщил также известному физику, что он уже открыл новый радиоактивный элемент -- радиоторий. Однако именно это сообщение было принято в Монреале весьма сдержанно, как понял позднее Отто Хан. Новый радиоактивный элемент? Из ториевого минерала? За несколько лет до этого, в 1901 году, американец Баскервиль также решил, что обнаружил новый элемент каролиний в торийсодержащем монацитовом песке Северной Каролины. Сообщение оказалось ложным.
Сомнения Резерфорда поддержал его друг Болтвуд, профессор радиохимии в Йельском университете. Болтвуд написал Резерфорду в сентябре 1905 года, что "элемент" Хана представляет собой, вероятно, соединение уже известного радиоактивного элемента тория Х c... глупостью. Однако, когда Хан, оказавшись уже в Монреале, открыл еще несколько радиоактивных элементов, которые "прозевал" сам Резерфорд, физик только покачал головой: "У Хана особый нюх на открытие новых элементов".
Элемент и все же не элемент
Среди многочисленных открытий Отто Хана особенное значение имел радиоактивный элемент мезоторий. Это был второй после радия радиоактивный элемент, который можно было получать в заметных количествах промышленным путем. В качестве исходного материала использовали импортный монацитовый песок. Мезоторий нашел наиболее широкое применение в медицине -- как ценный заменитель все более дорожавшего радия: его излучение, как и излучение радия, могло излечивать злокачественные опухоли.
Долгое время врачи не знали, что собственно представляет собой мезоторий, хотя в его действии они и не сомневались. Поэтому Хан опубликовал подробное сообщение "О свойствах мезотория, получаемого в технике, и его дозировке", из которого все заинтересованные лица с удивлением смогли узнать, что новый препарат, собственно говоря, вовсе не является стопроцентной заменой радия. Первооткрыватель мезотория допускал, что в нем обычно содержится 25 % радия "в качестве примеси". Специалисты были поражены, ибо они ценили Хана как первую величину в радиохимии, и потому не могли поверить, что ему не удалось разделить мезоторий и радий.
Давая объяснения в газете "Хемикер цейтунг" от 3 августа 1911 года, Хан указывал, что получение мезотория в чистом виде нельзя осуществить, потому что радий и мезоторий обладают одинаковыми химическими свойствами, однако весьма заметно отличаются своими радиоактивными константами. Поэтому пришлось принять, что они -- разные элементы. Однако по химическим свойствам они абсолютно сходны, как если бы являлись одним и тем же элементом. Как объяснить такой факт?
Даже после появления теории радиоактивного распада явление радиоактивности оставалось для многих ученых непонятным, необъяснимым, просто сверхъестественным. Когда Отто Хан в 1907 году на защите своей диссертации говорил о том, что можно обнаружить 10[-10] радиоактивного вещества на основе его излучения, ему не поверил даже всеми уважаемый Эмиль Фишер -- первый нобелевский лауреат среди немецких химиков. Фишер высказал мнение, что, по его убеждению, нет более чувствительного прибора обнаружения, чем.... его собственный нос, который смог бы уловить некоторые вещества в еще меньших количествах. Конечно, не стоило особенно обижаться на критику Эмиля Фишера, ибо обычно он поддерживал и выдвигал работы Хана в Берлинском университете С другой стороны, Хан чувствовал порой, что многие сомневаются в перспективности радиоактивных исследований, даже пытаются их дискредитировать.
Остановимся несколько подробнее на особенно характерном случае, поскольку он весьма наглядно показывает, перед какой дилеммой стояли в то время многие ученые. Мы располагаем дословным описанием этого события -протоколами доклада и дискуссии, происходившего на заседании немецкого Бунзеновского общества по прикладной и физической химии в мае 1907 года в Гамбурге Председательствовал известный физико-химик, профессор Вальтер Нернст. Тема: "Радиоактивность и гипотеза распада атома".
