Клаус Гофман - Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов
К их числу принадлежит Отто Хан. Его обуревали сомнения, правильно ли он поступил, когда открыл человечеству путь к получению атомной энергии.
Хан, открывший вместе с Штрасманом деление атомного ядра, считал, что наилучшим выходом как для энергетики, так и для политики является ядерный синтез гелия из легких элементов. В таком термоядерном реакторе не образуется ни твердых радиоактивных продуктов распада, ни взрывчатого вещества плутония. В своем докладе "К истории деления урана и последствиям этого достижения", сделанном в 1958 году. Хан высказался следующим образом: "В настоящее время у нас есть водородная бомба -- грозный призрак взрывчатого превращения водорода в гелий. Однако на нашем Солнце идет совсем другой процесс: саморегулирующийся синтез гелия из водорода, протекающий уже миллиарды лет, которому мы обязаны тем, что наша Земля еще обитаема и не охладилась до мертвой груды камней... Наши дети и внуки, должно быть, овладеют этим процессом; они принесут Солнце на Землю -- если им разрешат до этого дожить".
Солнце на Земле -- это не только научная проблема. В переносном смысле это означает победу прогресса человечества. В настоящее время осуществление управляемой термоядерной реакции -- первоочередное требование, которое поставлено перед наукой и техникой. А как считали прежде?
В 1897 году Клеменс Винклер, старейшина химии, выразился по поводу этой проблемы весьма своеобразно: "Мы, обитающие на Земле, приковываем свой взгляд к сверкающим небесным светилам над нашими головами; мы следим за их движением, даже рассчитываем его с поразительной точностью, однако наше горячее желание проникнуть в суть их происхождения, в их сущность и назначение остается неутоленным. По отношению к загадкам Космоса все мы являемся вопрошающими детьми".
Для ученого это поразительно поэтические слова. Винклер считал, что можно лишь гадать о том, что происходит на Солнце, наблюдая раз в году солнечное затмение. Тогда "на несколько минут нам приоткрывается картина грандиозного движения материи, химического и механического разрушения, которое бушует на Солнце и не имеет себе равного на Земле".
Какая древняя космическая сила орудует здесь? Физики Аткинсон и Хоутерман во время своего учения в Геттингене, то есть уже в 1927/28 годах, развили знаменитую теорию возникновения солнечной энергии: жар Солнца и свечение звезд вызваны атомной энергией: она выделяется в результате превращения элементов, слияния ядер атомов самого легкого элемента -водорода -- с образованием гелия. Фриц Хоутерман с удовольствием вспоминал эти годы в Геттингене и любил рассказывать следующую историю: "Я гулял с хорошенькой девушкой, а когда стемнело, появились яркие звезды, одна за другой.-- Как прекрасно они сверкают!-- воскликнула моя спутница. А я ударил себя кулаком в грудь и сказал: со вчерашнего дня я даже знаю, отчего они сверкают..."
Несколько лет спустя Карл фон Вейцзекер и Ганс Бете интерпретировали ядерные реакции на Солнце как круговой процесс. Начинаясь с углерода-12, этот цикл протекает далее с выделением энергии через стадию образования изотопов углерода, азота и кислорода и вновь возвращается к исходному изотопу. По балансу четыре атома водорода соединяются в гелий. Разность их атомных масс выделяется в форме энергии.
Упомянутые исследователи были не единственными и не первыми из тех, кто занимался загадкой солнечной энергии, искал решений и находил правильные ответы. Сегодня мы знаем, какие мощные усилия предпринимаются в высокоразвитых промышленных странах, чтобы осуществить на Земле процессы, протекающие на Солнце. По осторожным оценкам, термоядерные реакторы начнут работать лишь в 2000-м году. Такая оценка мало понятна, ибо в специальной литературе прошлых лет уже были сообщения о том, что проблема термоядерного синтеза разрешена или разработаны пути ее разрешения. Быть может, здесь тот же случай: давно известный процесс превращения водорода в гелий будет покоиться в забвении прошлого и надо будет воскрешать его вновь,-- так же, как в свое время тайный рецепт алхимиков для получения золота?
Выдающийся химик Эмиль Фишер, скончавшийся в 1919 году, вспоминал, что еще в 1898/99 годах он вместе с физиком Фридрихом Кольраушем проводил опыты, которые имели своей целью ни больше, ни меньше, как превращение элементов друг в друга. Оба ученых уже тогда предполагали, что такого рода превращения элементов осуществляются на Солнце. Они хотели подтвердить эту гипотезу экспериментом. Фишер и Кольрауш воздействовали катодными лучами на водород при пониженном давлении и надеялись с помощью спектрального анализа обнаружить его превращение в благородный газ гелий. К сожалению, они не достигли определенного результата.
Великий физик Резерфорд также не сомневался в том, что такое превращение водорода в гелий может происходить; это можно увидеть из его обращения к British Association[74] в сентябре 1923 года в Ливерпуле. По словам Резерфорда, источником энергии Солнца и звезд является синтез гелия из водорода. Обнаруживаемый при этом дефект массы должен выделяться в виде энергии. Хотя Резерфорд был вполне уверен в реальности такого превращения элементов, он мало верил в то, что подобный космический процесс можно будет воспроизвести на Земле. Было бы "очень сложно, даже невозможно получить гелий из водорода в лабораторных условиях".
Не прошло и трех лет, как эта проблема, казалось, была решена. Панету и Петерсу из Химического института Берлинского университета удалось провести такое превращение в лаборатории! В своих рассуждениях оба ученых исходили из энергетического баланса следующей реакции:
4*1,008 г (Н) 4,003 г (Не) + 0,029 г
Дефект массы в 0,029 г, который испытывает водород при превращении в моль атомов гелия приводит к выделению энергии -- около 2,7*10[9] кДж по формуле Эйнштейна. Таким образом, при синтезе 4 г (1 моль атомов) гелия из водорода выделяется столько же энергии, сколько при сгорании более 80 т высококачественного каменного угля. Поэтому оба химика сделали вывод, что вряд ли надо вообще подводить энергию для того, чтобы заставить идти эту реакцию. Атомы Н должны превратиться в гелий просто с помощью катализатора, например палладия. Образовавшийся гелий можно обнаружить спектральным путем уже в количестве 10[-8] -- 10[-10] мл.
Оба исследователя приступили к работе. Опыт был так продуман, чтобы гарантировать невозможность проникновения в вакуумную аппаратуру природного гелия из воздуха. Панет и Петерс получили положительные результаты, то есть обнаружили гелий. В августе 1926 года они сообщили, что найденный гелий образовался в результате воздействия палладия на водород. Было ли это разрешением вопроса, первым шагом к появлению искусственного Солнца на Земле? Сообщения в прессе спешили указать на практическую сторону открытия: неограниченная возможность получения редкого гелия могла явиться неожиданным стимулом для воздухоплавания, ибо этот негорючий газ можно безопасно использовать для заполнения воздушных шаров и аэростатов.
Однако, куда же девалась та огромная энергия, которая выделяется при синтезе гелия? Берлинские исследователи, к своему великому сожалению, ее не обнаружили: ни теплоты, ни радиоактивного излучения. Это было их слабым местом. Профессор Панет и его сотрудники занимались этим вопросом в течение двух лет. В начале 1927 года, уже через несколько месяцев после первой публикации, они сообщили о некоторых сомнениях: асбест -- основа для палладиевого катализатора -- содержит, как все минералы, следы гелия. Даже стекло аппаратуры содержит гелий. В вакууме все эти следы благородного газа должны диффундировать в реакционный сосуд. К сожалению, появление гелия в их опытах следует объяснить попаданием естественной примеси. Позднее Панет с сотрудниками обнаружили даже неон, который никак не должен был образоваться при синтезе. В своей последней работе от сентября 1928 года разочарованные ученые объявили, что результаты их многочисленных опытов являются неверными: наличие неона доказывает, что в аппаратуру проникли следы воздуха.
26 марта 1951 года. Возбуждение в Буэнос-Айресе. Президент Хуан Перон собрал всю мировую прессу, чтобы объявить, что Аргентина имеет намерение стать атомной державой. Несколько недель тому назад в центре атомных исследований страны была якобы в промышленном масштабе осуществлена термоядерная реакция. Рядом с диктатором с самодовольной улыбкой на устах находился австрийский физик Рональд Рихтер, отныне государственный подданный Аргентины. Это был тот человек, который уже много лет по поручению Перона работал над проблемой ядерного синтеза и теперь обнародовал эту блестящую победу. В ответ на вопросы журналистов Рихтер гордо объявил: "Я умею вырабатывать атомную энергию без урана". На глазах у собравшихся пресс-атташе президент прикрепил ему на грудь высший знак отличия страны: медаль Перониста.
