Юрий Фиалков - Девятый знак
Одна стотысячная доля миллилитра… По сравнению с объемом жидкости в стакане воды это то же, что один метр в сравнении с половиной экватора. И этот объем измеряют с точностью до одного процента! Иными словами, отмеряют объемы жидкостей еще в сто раз меньше. Это то же, что измерить окружность экватора с точностью до двух миллиметров. Представьте себе, что кто-либо заявил что-нибудь вроде: «От города Обояни до Сан-Франциско четырнадцать тысяч сто шестьдесят восемь километров девятьсот сорок четыре метра пятнадцать сантиметров и три миллиметра». Вы бы тотчас же ответили этому гражданину, чтобы он оставил шутки. Но когда химик пишет аналогичные вещи, мы хотя и удивляемся, но принимаем эти вещи как должное. Вот это и есть осязаемые чудеса атомного века!
Теперь представим себе, как протекает работа с подобными количествами веществ. Стаканы и пробирки имеют такие размеры, что их удобнее захватывать не пальцами, а особыми пинцетами. Разные приспособления, вроде воронок для фильтрования, палочек для перемешивания растворов и прочей обычной химической утвари, имеют такой размер, что подковы, которые изготовил для блохи лесковский Левша, в сравнении с ним поражали бы своими громадными размерами. Жидкости, находящиеся в этих сосудах, тщательно переливают из одного сосуда в другой, следя, чтобы не пролилось ни капли. Впрочем, о какой тут капле может идти речь? Ведь капля в тысячи раз больше всего наличного объема раствора!
Ну, а весы, как выглядят они? Коромысло этих весов сделано из чистого кварца толщиной в человеческий волос. Большинство частей этих весов вообще не видно невооруженным глазом, настолько тонки и невесомы эти детали. Такие весы уже в комнате не поставишь. Даже на самой прочной и неподвижной подставке они будут подвержены большим колебаниям. Пройдет по улице рядом с домом, где находится лаборатория, человек — и весы уже соврут на несколько знаков; проедет по улице грузовик — и на весах целая свистопляска!
Такие весы стоят в глубоком подвале. Приближаются к ним с осторожностью канатоходца. В этом помещении не положено громко разговаривать, нельзя сильно размахивать руками, производить резкие движения. Даже чихать здесь пришлось бы в специальную отдушину. И, уж конечно, упаси вас боже сказать при этом «будьте здоровы!».
А прибегают ко всем этим ухищрениям только для того, чтобы можно было взвешивать с точностью до 0,000001 грамма. Вот что такое шестой десятичный знак и чего он стоит исследователям!
Исследователям трансурановых элементов приходилось работать с чрезвычайно малыми количествами веществ. Дело в том, что искусственные элементы возникают при обстреле элементарными частицами соответствующих мишеней в таких количествах, которые могут быть уловлены только при работе вот такими методами.
Теперь, когда пишут или говорят о многих из заурановых элементов, то счет ведут не на килограммы и не на граммы. Даже миллиграммы и те являются слишком большой единицей измерения веса.
Для трансурановых элементов пришлось выдумать новую единицу измерения: микрограммы — одна миллионная доля грамма, величина в тысячу раз меньшая, чем миллиграмм.
Так вот, нептуний впервые был выделен в количестве десяти микрограммов, плутоний — двадцати микрограммов. Долю полученного впервые америция мы уже видели на рисунке. В таких же количествах был вначале добыт и кюрий.
Для элементов же берклия и калифорния и микрограммы — слишком большая единица измерения. Они были выделены в индивидуальном состоянии в десятых, а то и сотых долях микрограмма — это соответственно десятимиллионные и стомиллионные доли грамма!
Однако эти обстоятельства не смогли явиться помехой подробному исследованию химических и физических свойств заурановых элементов. Более того, интерес, проявленный к заурановым элементам, был настолько велик, что теперь мы о свойствах этих элементов знаем больше, чем об иных, обычных.
Сейчас передо мной лежит книга, в которой сведены результаты исследований только лишь шести (от нептуния до калифорния) заурановых элементов. Это толстый фолиант, в котором около тысячи страниц и не меньше двух килограммов весу.
Микрохимия — так назвали этот раздел химии, позволяющий исследовать свойства ничтожных количеств веществ. Это название является до некоторой степени и буквальным: ведь за всеми превращениями, происходящими в пробирках, химику необходимо наблюдать в микроскоп.
Как видим, одна из основных трудностей, возникшая при работе с заурановыми элементами, — чрезвычайно ничтожное количество их — была успешно преодолена.
Но не так просто быть «алхимиком» в наши дни! Если бы необходимость прибегать к методам микрохимии составляла единственную сложность работы с заурановыми элементами, то это было бы еще полбеды или даже, выражаясь точнее (а химия — наука точная!), четверть беды. Ну, получили один раз 10 микрограмм, другой раз еще столько же, третий раз, четвертый, пятый… Глядишь — и есть уже одна десятитысячная грамма. А там и с десятую грамма набрать можно. А десятая грамма — это уже величина!
Сложность была в другом. Уже упоминалось, что все элементы Периодической системы, начиная с элемента полония, являются радиоактивными. И вот оказалось, что радиоактивность трансурановых элементов необычайно велика.
Один микрограмм плутония испускает в минуту сто сорок тысяч альфа-частиц. Это очень большое число. Если какую-либо соль плутония растворить в воде, то в ней сейчас же начинает образовываться перекись водорода: альфа-частицы, выделяющиеся при распаде плутония, вызывают в воде сложные химические процессы.
Радиоактивность америция — больше в десятки раз. Один микрограмм этого элемента испускает в минуту семьдесят миллионов альфа-частичек. Однако и это ничто в сравнении с радиоактивными свойствами соседа америция — элемента кюрия. Кюрий испускает за такое же время десять миллиардов альфа-частиц на один микрограмм.
А эти десять миллиардов означают вот что. При растворении в воде даже ничтожного количества соли кюрия раствор начинает интенсивно разогреваться. И вскоре закипает. Стоит этот стакан с раствором соли кюрия под стеклянным колпаком, а из стакана бурно валит пар, хотя поблизости нет никакого источника тепла. Таким источником является сам кюрий, или, вернее, испускаемые им радиоактивные частицы. Благодаря этому обстоятельству никогда не удастся изготовить более или менее заметный кусок металлического кюрия, так как такой кусок немедленно бы разлетелся из-за саморазогрева.
Сильная радиоактивность заурановых элементов неприятна еще и тем, что радиоактивное излучение чрезвычайно вредно влияет на человеческий организм. Не один из тех, кто работал с сильно-радиоактивными веществами, не соблюдая необходимых мер предосторожности, умер от тяжких заболеваний, вызываемых радиоактивными лучами. Еще сегодня в японских городах Хиросиме и Нагасаки, которые стали объектом атомного нападения в 1945 году, продолжают умирать люди, подвергшиеся во время взрыва атомной бомбы облучению.
Все эти обстоятельства заставляют исследователей, работающих с заурановыми элементами, прибегать к особым мерам предосторожности.
Обычно радиоактивные препараты заурановых элементов помещают за пластмассовым экраном. Этим самым исследователь защищает лицо и тело от действия радиоактивных лучей. На руки надевают специальные перчатки, которые также в значительной степени задерживают излучение.
Однако такие меры помогают, когда количество радиоактивного вещества небольшое либо интенсивность излучения данного элемента невелика. Если приходится работать с большими количествами, то «удлиняют» руки с помощью манипуляторов. Это разнообразные инструменты: пинцеты, щипцы, захваты, которые укреплены на длинной ручке. Таким образом, исследователь может держаться от радиоактивного вещества на почтительном расстоянии.
Но если имеешь дело с такими излучателями, как америций или кюрий, то и ручные манипуляторы не спасают. Тогда приходится конструировать дистанционные манипуляторы. Один из таких манипуляторов можно видеть на Выставке достижений народного хозяйства СССР. Я полагаю, что ловкости рук такого манипулятора мог бы позавидовать любой фокусник. Хотя, как видно из рисунка, каждая рука манипулятора имеет всего по два «пальца», эти руки способны выполнять самые тонкие операции. За манипулятор, который стоит на выставке, несколько раз в день садится оператор, и столпившиеся вокруг зрители с изумлением наблюдают, как металлические руки раскрывают коробок спичек, вынимают одну спичку, зажигают ее и преподносят прикурить кому-либо из посетителей выставки. Тот сначала испуганно отстраняется, а затем с довольным видом прикуривает. После этого «рука» аккуратно бросает в урну обгоревшую спичку.
