Путешествие в страну РАИ - Дмитрий Николаевич Трифонов
Раз период полураспада радиоактивного углерода составляет около 6000 лет, то по истечении этого срока 1 грамм углерода погибшего растения будет давать лишь 7 распадов в минуту, спустя еще 6000 лет — половину и так далее.
Американский ученый Либби и предложил использовать это явление в качестве своеобразных «радиоактивных часов».
Если определить количество импульсов, которое дает в минуту 1 грамм углерода изучаемого образца древнего растения (угля, куска дерева), можно высчитать возраст этого образца.
Метод определения возраста по C14 весьма прост. Однако у него есть свои ограничения и недостатки. Прежде всего короткий период полураспада C14. Если возраст образца равен нескольким периодам полураспада, радиоактивность его настолько слаба, что не поддается измерению. Значит, мы имеем возможность заглянуть лишь в сравнительно недалекое прошлое (30 000–40 000 лет). Кроме того, метод очень чувствителен. Поэтому при определении активности нужно устранить все мешающие факторы.
Хорошие результаты получены для образцов, возраст которых не превышает 7000–10 000 лет.
В начале XX века на стенах пещеры в Ласка (Франция) были обнаружены рисунки животных, сделанные доисторическим человеком. «Бизоны из Ласка» явились предметом спора многих ученых. Что касалось времени выполнения рисунков, то предлагались самые различные даты. Ясность внесло определение C14. Возраст рисунков оказался равным 15 516 ± 900 лет.
Историки оценивали возраст погребальной ладьи из гробницы египетского фараона Сазостриса III в 3750 лет. Применение радиоуглерода подтвердило их данные.
Ученые долго затруднялись в точном определении времени смерти великого греческого астронома и географа Клавдия Птолемея. Анализ древесины, взятой из стенки гроба мыслителя древности, позволил сделать вывод, что Птолемей скончался около 200 года до нашей эры.
Наконец, возраст остатков тканей, в которые были обернуты кожаные рукописи, найденные в пещере в Палестине, оказался равным 1917 ± 200 лет, что также совпало с мнением историков.
…Когда я кончил свой рассказ, оказалось, что слушала его не только Наташа, но и остальные. Алеша поспешил тут же скептически заметить:
— Метод все-таки очень приблизительный… Плюс-минус сто восемьдесят лет, плюс-минус двести лет… Не мала ли такая точность для истории?
Илья, который, видимо, вовсе не спал, подал голос из своего угла:
— Ишь ты, какой скорый! Точность, конечно, не абсолютная! Но метод-то ведь еще очень молод! Со временем механизм «радиоактивных часов» отрегулируют и усовершенствуют. И не придется историкам гадать на кофейной гуще о возрасте того или иного объекта. Между прочим, методы, основанные на подобных применениях радиоактивных изотопов, — это не что иное, как одно из мирных использований атомной энергии.
— Какая же тут связь? — хмыкнула Майка. — Насколько я знаю, атомная энергия — это деление атомного ядра урана. Ну, я понимаю, атомные электростанции, атомный ледокол… А причем тут радиоактивный углерод?
— Вот! Налицо слабость связи школы с практикой. Что атомную энергию получают в ядерных реакторах — все знают. Что при делении урана выделяется громадная энергия — всем известно. Но ведь это же только одна сторона. А есть две другие — и о них наша популярная литература мало заботится. Какие? Пожалуйста! Применение радиоактивных изотопов — раз. Действие радиоактивных излучений на вещества — два. Ведь, друзья мои, радиоактивность есть результат процессов, которые совершаются в атомном ядре. Всякий радиоактивный распад сопровождается выделением энергии, и эта энергия тоже в конечном счете атомная.
Илья не любил спорить по пустякам. Но если его задевали за живое, он начинал произносить страстные монологи. В университете товарищи звали его за глаза «энциклопедистом»: физик по специальности, он неплохо разбирался в химии, и в геологии, и в медицине.
Алеша тоже был своеобразным «энциклопедистом», но только в области литературы. По-моему, никто на свете не знал на память столько стихов, сколько он. Но что касалось наук точных, в них Алеша ориентировался, мягко говоря, слабо и порой попадал впросак.
— Наверное, не так уж велико применение радиоактивных изотопов? — огорошил он Илью новым вопросом.
Тут уж Илья совсем вскипел:
— Вот что, братцы гуманитарии, скажите мне, какие вы применения знаете?
— Что-то слышали! — пробурчал Олег неопределенно. — В геологии, например, в медицине…
— А поконкретнее?
— Вспомнила! — обрадованно крикнула Майка. — Они помогают выяснить распределение питательных веществ удобрений в томатах…
— Вспомнила! — передразнил Илья. — Чудесный примерчик из школьных учебников, который повторяется уже который год! Как будто нет других применений! Их десятки, к вашему сведению! Например, Либби считает, что каждые пять минут можно выдумывать по крайней мере два новых использования… Так-то, товарищи гуманитарии!
— Было бы очень хорошо, — ядовито сказала Наташа, — если бы придумали какое-нибудь применение радиоизотопов, которое научило бы тебя вежливости! Ты, Илья, не забывайся. В филологии ты ведь тоже профан…
— Я профан? — завопил Илья, но рука Сергея легла ему на плечо:
— Погодите, бросьте ругаться! Мы, кажется, начали говорить о занятных вещах… Давайте продолжать! Про эти самые десятки применений… Вы с начальником — физик и химик, вам и карты в руки. Да и веселее будет зимовать!
— Я что? Я пожалуйста! — миролюбиво сказал Илья. — Значит, изотопы. Что такое изотопы? Атомное ядро состоит из протонов, положительно заряженных частиц, и нейтронов, которые не имеют заряда. Например, в ядре углерода шесть протонов, а нейтронов шесть — тогда имеем изотоп C12, или семь C13, или восемь C14. Это основа! А дальше, может быть, ты продолжишь? — обратился Илья ко мне. — Ведь изотопы — твоя специальность…
Мне всегда доставляет удовольствие рассказывать о своей работе. Сейчас это было вдвойне приятно, потому что тоска рассеивалась и не таким тягостным начинало казаться вынужденное пребывание в избушке.
— Хорошо! Значит, подробнее об изотопах.
Подробнее об изотопах
Не так уж много лет назад даже крупнейшие ученые заходили в тупик, пытаясь объяснить один, казалось бы, весьма простой факт.
В своей периодической системе Д. И. Менделеев расположил химические элементы в порядке увеличения их атомных весов. У каждого последующего элемента атомный вес должен быть больше, чем у предыдущего: у азота больше, чем у углерода, у марганца больше, чем у хрома и т. д. Это последовательное увеличение атомных весов выдерживалось почти на протяжении всей таблицы и прекрасно согласовывалось с ходом периодического изменения свойств элементов.
Но в этом «почти» и таилась загвоздка.
Было в периодической системе три точки, где нарушался ход последовательного увеличения атомных весов. Это пары элементов: аргон — калий, кобальт — никель, теллур — йод.
Сравним атомные веса элементов этих пар:
Ar K Co Ni Те J
39,944 39,100 58,94 58,69 127,61 126,91.
— Как ты помнишь все эти цифры? — удивилась Майка.
— Не мешай! — Илья недовольно поморщился. — Химик их должен знать. В
