Клаус Гофман - Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов
Еще одно значительное открытие было сделано в эти годы в физической лаборатории Резерфорда в Манчестерском университете. Молодой сотрудник Г. Мозли, работавший у Резерфорда с 1910 года, занялся определением частот рентгеновского излучения, испускаемого различными химическими элементами. Волновая природа Х-лучей была установлена в 1912 году работами Макса Лауэ и физиков отца и сына Брэггов. Был также найден способ определения их длин волн при прохождении через решетки кристаллов. Отсюда можно было рассчитать частоту излучения.
Опыты Мозли заслуживают более подробного описания. Они могут дать некоторое представление о той классической простоте, с которой физики-экспериментаторы делали в то время фундаментальные открытия. Чтобы получить желаемое рентгеновское излучение, нужно было катодные лучи, возникающие в эвакуированной газоразрядной трубке, направить на антикатод, изготовленный из соответствующего элемента или его соединений. Уже эта проблема была практически не простой. Кроме того, Мозли предполагал брать один за другим различные антикатоды, чтобы легче было сравнивать спектры испускаемого рентгеновского излучения. Как это осуществить?
После многих попыток Мозли наткнулся на оригинальное решение. Он изготовил разрядную трубку из стеклянного цилиндра длиной около 1 м и диаметром 30 см. Эвакуировать воздух из трубки таких размеров было весьма затруднительно, учитывая маломощные вакуумные насосы того времени. Это удалось Мозли лишь после многих неудач. В трубку Мозли запаял рельсы игрушечной железной дороги! Пробы исследуемых веществ он поместил в маленькие вагончики, которые можно было передвигать взад и вперед и тем самым по желанию подвергать действию катодных лучей. Рентгеновское излучение, возникающее под воздействием последних, проходило через окошко, заклеенное фольгой, и падало на кристалл. Спектр рентгеновского излучения физик фиксировал непосредственно на фотопластинке.
При расшифровке рентгеновских спектров различных материалов молодой исследователь получил весьма неожиданный результат: каждому элементу можно было приписать характеристическое рентгеновское излучение, частота которого прямо пропорциональна квадрату порядкового номера соответствующего химического элемента. Когда Мозли сопоставил частоты рентгеновского излучения элементов с порядковым номером оказалось, что они возрастают от элемента к элементу на постоянную величину. В декабре 1913 года в своей первой работе "О высокочастотных спектрах элементов", опубликованной в "Философикл мэгэзин", физик писал: "Мы получили доказательство, что атом обладает какой-то основной характеристикой, которая равномерно возрастает при переходе от одного элемента к другому. Эта величина может быть только зарядом положительного ядра".
Во второй статье в апреле 1914 года Мозли указал уже на всеобщую применимость новой закономерности: для всех элементов можно однозначно определить порядковый номер на основе их рентгеновского спектра. Даже трудноразделимые редкоземельные элементы, столь схожие друг с другом, что зачастую ученые не знали, какой порядковый номер им принадлежит в периодической системе, Мозли надеялся теперь классифицировать. Он с воодушевлением сообщал Резерфорду: "Я не сомневаюсь, что мне удастся каждый редкоземельный элемент засунуть в свою дырку". Действительно, с помощью открытой Мозли фундаментальной закономерности удалось ограничить число редкоземельных элементов до 14 -- элементы от 57 до 71-го.
Повсюду, где в периодической системе недоставало элементов, обнаруживались и пустоты в диаграмме Мозли: между 42-м элементом (молибденом) и 44-м (рутением), между 60-м (неодимом) и 62-м (самарием), между 71-м (лютецием) и 73-м (танталом), 74-м (вольфрамом) и 76-м (осмием). К этим еще не известным элементам с порядковыми номерами 43, 61, 72, 75 позднее добавились еще элементы с номерами 85, 87 и 91. Теперь их можно было бы очень точно обнаружить с помощью линий рентгеновского спектра. Все сделанные раньше сообщения о новых открытиях также можно было точно проверить с помощью закона Мозли. Английский физик нашел решающий критерий для классификации элементов. Бор высказал одобрение: "Работу Мозли по ее важности и значению можно поставить в один ряд с открытием периодической системы, в некотором отношении она даже более фундаментальна". Резерфорд присоединился к этому мнению. Французский химик Ж. Урбэн, открывший некоторые редкоземельные элементы и хорошо знавший всю сложность их природы, заявил, пораженный: "Закон Мозли заменяет несколько романтичную классификацию Менделеева точным научным понятием[56]".
Если атомы разлетятся на куски...
Удивительно, что при столь хвалебных гимнах имя Мозли нельзя найти в числе нобелевских лауреатов тех лет. О нем вообще не было слышно. Трагическая причина заставила замолчать этого молодого талантливого ученого. Борьба между империалистическими державами за новый раздел мира, спровоцированная самым разбойным их представителем -- германским монополистическим капитализмом, переросла в 1914 году в тяжелый кризис: разразилась первая мировая война. Эта война грубо вторглась в мирный труд интернациональной семьи исследователей атома. Мозли был призван на военную службу и погиб в 1915 году в боях за Галлиполис при Дарданедлах. Наука потеряла многообещающего талантливого ученого.
Мировая война велась с небывалым ожесточением, применялось новое оружие уничтожения -- ядовитые газы. Со времени изобретения динамита мир не знал другого такого средства, полученного в научных лабораториях, которое использовалось бы столь ужасным образом для уничтожения человеческих жизней. Это была война с применением оружия, разработанного на основе естественных наук. Однако уже в те годы ученые чисто теоретически размышляли о разрушительной силе гигантских размеров-- об атомной энергии. В статье Содди "Matter and Energy" ("Материя и энергия") 1912 года читаем: "Сильнейшие взрывчатые вещества, которые мы знаем, содержат едва ли миллионную часть той энергии, которая высвободится, если атомы разлетятся на куски". К счастью, рассуждал далее ученый, в наше время человечество не более компетентно в использовании атомной энергии, чем дикарь, который хочет запустить паровую машину, а не знает даже, как получить огонь.
Фредерик Содди нисколько не преуменьшал те трудности, которые стоят на пути человечества в деле использования на Земле атомного огня и возможности контроля над ним: "Вероятно, человечеству придется трудиться много лет, быть может, даже столетий, чтобы найти это средство; однако цель уже у всех на виду и исследователи идут к ней самыми разными путями". Разразившаяся первая мировая война поколебала веру Содди в достижение рая на земле с помощью ядерных сил: "Можно себе представить, как бы выглядела современная война, если бы было открыто такое взрывчатое вещество!".
Что делали другие исследователи атома во время войны? Отто Хан узнал войну со всеми ее ужасами на фронте; после откомандирования в специальную химическую часть он время от времени занимался научной работой. Хан советом и делом поддерживал свою сотрудницу Лизу Мейтнер, работавшую в химическом институте Общества кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме. Совместно им удалось в 1918 году успешно закончить работу, начатую еще до войны и прерванную военной службой Хана, по поискам "праотца" радиоактивного элемента актиния. Было несомненно, что такой исходный элемент должен существовать, ибо актиний сам не является долгоживущим элементом. Учитывая период полураспада актиния, равный 13,5 годам. Хан пришел к выводу, что он давно бы "вымер", если бы постоянно не образовывался вновь из другого элемента.
Было сделано предположение, что неизвестный радиоактивный элемент следует искать в остатках после переработки урановой смолки; это блестяще подтвердилось. В этой весьма трудно растворимой породе, окрещенной в промышленности "серая нечисть". Хан и Мейтнер нашли долгожданный радиоактивный элемент. К удивлению, это оказался не просто неизвестный радиоактивный изотоп, а вообще новый химический элемент, который занял пустую клетку 91 в периодической системе. Элемент, столь упорно скрывавшийся от их преследований. Хан и Мейтнер в шутку называли абракадабра, теперь же они окрестили его протактинием.
А другие атомщики? Чем занимались они?
Рамзай, умерший в 1916 году, до конца оставался верен своей любимой идее о превращении элементов посредством радиоактивного излучения. Мимо него также не прошли волнения военных лет, Большой патриот Англии, он резко оборвал все прежние дружественные контакты с немецкими коллегами.
Резерфорд был подчеркнуто сдержанным. В 1916 году в лекции "Излучения радия" в Манчестерском университете он заявил: конечно, человечество стремится найти пути для использования мощных энергий, скрытых в радии; ведь из 1 кг радия за тысячелетия образовалось бы столько же энергии, сколько выделяется ее при сжигании 100 миллионов килограммов угля. Однако я надеюсь, продолжал ученый, что этот путь не будет найден до тех пор, пока люди не научатся жить в мире со своими соседями.
