Юрий Фиалков - Как там у вас, на Бета-Лире?
Именно при синтезе 104-го элемента, названного затем курчатовием и период полураспада которого 0,1 — одна десятая! — секунды, ученым под руководством академика Г. Н. Флерова пришлось проводить эксперименты, побудившие меня вспомнить диалог, с которого начинался раздел о заурановых элементах. Еще бы, за доли секунды химики успели не только отделить курчатовий от других радиоактивных элементов, образующихся вместе с ним, но и определить, что он первый из всех заурановых элементов принадлежит не III, а IV группе периодической системы, прикинуть температуру кипения соединения курчатовия с хлором, констатировать значительную схожесть курчатовия с его ближайшим соседом по группе элементов гафнием и установить еще десятки других деталей химии 104-го.
Все эти данные с полной определенностью поясняют, почему естественная граница периодической системы проходит через уран. 93-й и 94-й элементы, не говоря уж о более тяжелых, попросту не сохранились. Как видим, время расправляется не только с биологическими видами, вымирают не только птеродактили и индрикотерии, не только споровые деревья и гигантские папоротники, но и химические элементы.
Сведения о продолжительности жизни заурановых элементов, которые были только что сообщены, наводят на размышления, от которых так и веет здоровым скептицизмом: стоит ли биться над синтезом следующих заурановых элементов, ведь совершенно очевидно, что дальше будет идти счет на сотые, тысячные, а там, глядишь, и миллионные доли секунды. Элемент, который живет одну миллионную секунды! Это же абсурд!
«Совершенно очевидно», «абсурд»… Подобная категоричность (а последняя, как известно, почти всегда соседствует с ограниченностью) несомненно проистекает из предпосылки, что периоды полураспада должны уменьшаться с увеличением порядкового номера синтетического тяжелого элемента.
Разумеется, если прибегнуть к приему, который в науке называется экстраполяцией, то не приходится сомневаться, что элементы с порядковыми номерами, большими, чем 105, и впрямь будут иметь периоды полураспада в тысячные, а затем и в миллионные доли секунды. Тут уж задумаешься: существует ли такой элемент или это скорее «неосязаемый чувствами звук».
Все это было бы правильным, если бы экстраполяция в науке, да и не только в науке, всегда оправдывалась. В связи с этим мне вспомнилась не лишенная достоверности. история о том, как новобранцу в английской армии офицер задает вопросы на сообразительность (тесты, как их сейчас называют):
— Джонсон, скажите, что это такое: один каблук, один носок, восемь дырочек и шнурок?
— Не могу знать, сэр!
— Болван, это башмак. Ну, а что такое два каблука, два носка, шестнадцать дырочек и пара шнурков?
— И этого не могу знать, сэр!
— О господи, мне, по-видимому, специально присылают таких отборных… сократов! Это два башмака! Ну ладно. Может быть, хотя бы сейчас скажете, что это: белые и черные клавиши, три ножки и черная доска?
— Три башмака, сэр!
Как видим, экстраполяция креп ко подвела беднягу Джонсона. Может экстраполяция подвести и в предсказывании величин периодов полураспада еще не полученных заурановых элементов.
Посмотрите на картинку, что нарисована здесь, на этой странице. В общем-то, довольно заурядный пейзаж островков с пальмами. Похоже на широко распространенный жанр юмористических рисунков, где обыгрывается ситуация: человек на необитаемом острове. Ничего юмористического в той ситуации, о которой хотим сейчас рассказать, нет. А эти острова имеют самое непосредственное отношение к проблеме заурановых элементов.
Начать с того, что эти районы суши, окруженные водой, так и называются: «острова устойчивости» — термин, который сейчас в физике прочно завоевал право на гражданство. Не случайно рисунок окантован рамочкой, на которой изображены какие-то числа. Хотя почему «какие-то»? Ба, ведь это наши старые знакомые — «магические числа»! Да, рамка эта — координатные оси, одна из которых отвечает числу нейтронов, а другая — числу протонов в ядре атома. Если, как мы уже говорили, те ядра, которые состоят из «магических чисел» нуклонов (протонов и нейтронов) отличаются повышенной прочностью, то особая устойчивость должна быть присуща «дважды магическим» ядрам — тем, которые содержат «магические числа» и протонов и нейтронов. Вот эти ядра и называются островами устойчивости.
Организуем небольшую «географо»-физическую экспедицию, задачей которой будет раскрытие тайны возникновения островов устойчивости.
Не помню точно, где именно видел я один необычный рельефный глобус. Наряду со знакомыми очертаниями известных горных массивов на глобусе тянулись какие-то неведомые хребты с незнакомыми вершинами. Лишь потом, обратив внимание на области, где проходят эти необычные хребты, вы замечаете, что все они располагаются на дне морей и океанов. Именно так выглядит глобус, изображающий рельеф всей земной поверхности. Если бы сравнение не было таким мрачным, можно было бы сказать, что глобус этот изображает земной шар, из которого внезапно улетучилась вся вода.
Попробуем на короткое время «осушить» и наш рисунок с островами устойчивости. Что же получается? Как и следовало ожидать, острова превратились в вершины, расположенные вдоль «Хребта Устойчивости». Попробуем назвать эти вершины. Ломать, впрочем, голову над придумыванием названий не придется. Вот первая (на рисунке справа внизу) вершина «26–30», то есть 26 протонов и 30 нейтронов. Впрочем, можно было бы эту вершину окрестить более благозвучно: «Пик Железа», потому что элемент, в ядре атома которого 26 протонов, может быть только и только железом.
Пик Железа очень высокий, что, конечно же, удивлять не должно: в предыдущей главе мы столько говорили об устойчивости этого элемента.
Нас, впрочем, интересует последняя из изображенных на рисунке вершин «Хребта Устойчивости», — вершина «114–184». 114 протонов… Стало быть, 114-й элемент. А такой элемент, как знают все, еще не получен. Так что вершина эта пока не покорена. Вол ее того, мы не знаем точно высоты этой вершины. Подплыв к острову устойчивости и бросив пока якорь на точке с географическими координатами «106–162» (106-й элемент уже получен физиками), ученые могут констатировать, что вершина эта покрыта густыми облаками.
Интересно, что, несмотря на недоступность (будем надеяться, временную) «пика 114», многие свойства 114-го элемента известны очень хорошо. 114-й — весьма похожий по химическим свойствам на свинец, металл, располагающийся в IV группе периодической системы Менделеева. Он обладает высокой плотностью (почти такой же, как ртуть), сравнительно легко плавится (при 70°) и кипит (при 150°). Известно еще множество подробностей: размеры атома и ионов, энергия, которую требуется затратить, чтобы превратить атом в ион, теплота плавления, теплота парообразования и многое другое. Надеюсь, никто не заподозрит меня в мистификации: сказав, что 114-й элемент не получен, я привел столько «интимных» подробностей о нем, что можно подумать — этот элемент изучен в десятках лабораторий. Никакого чуда здесь, разумеется, нет. Менделеев более ста лет назад, основываясь на открытом им законе, предсказывал с удивительной точностью свойства многих не открытых еще к тому времени химических элементов.
Но знать, пусть с высокой степенью доскональности, свойства элемента — это одно, а вот получить элемент — совсем другое.
Арифметика возможных путей получения 114-го элемента совсем простая. Берут какую-либо мишень, то есть определенный элемент, и обстреливают его ионами другого элемента. При этом необходимо, чтобы порядковые номера мишени и снаряда в сумме давали 114. Комбинаций можно придумать сколько угодно: уран (92) + титан (22), плутоний (94) + кальций (20), торий (90) + хром (24) и т. д., причем ясно, что это «д» будет достаточно длинным.
Но, к сожалению, дело решает не только арифметика, но и множество других наук. Как известно, одноименные заряды отталкиваются. Нелегко поэтому заставить выступить в качестве заряда даже протон; для того чтобы он мог преодолеть отталкивающее действие ядра-мишени, надо его разогнать до очень высокой скорости; собственно, для этого и придуманы различные ускорители. Но для того чтобы принудить выступить в роли атомного снаряда ядро с зарядом +20, нужна такая тяжелая артиллерия, какой физики далеко не всегда располагают. Кроме того, нужно еще столько благоприятных условий для осуществления стрельбы, что, в общем, и поныне проблема получения 114-го элемента остается проблемой. Да, не случайно корабль физиков дрейфует у острова устойчивости 114-го элемента, не имея пока возможности высадить экипаж.
Но, быть может, представится случай хотя бы прикинуть высоту окруженного облаками пика «114–184»? Может быть, физики смогут рассчитать период полураспада этого вожделенного элемента? Как известно, физики сейчас научились рассчитывать многое, а прикинуть, пожалуй, могут всё, даже наиболее вероятное время прилета на Землю корабля из скопления галактик в созвездии Северной Короны. Прикидка показала: период полураспада 114-го элемента должен быть не меньше миллиона (106) лет, но и, пожалуй, не больше миллиона миллиардов (1015) лет.
