Мудрость эксперимента - Борис Иванович Смагин

Я помню удивительное волнение, которое передалось всем окружающим, когда маститый ученый, доктор наук, впервые смог невооруженным глазом посмотреть на элемент, которым он занимался добрых пятнадцать лет. Он знал о нем все подробности, изучил досконально, но, увы, до той поры никогда не видел.

«Материализация радиохимических духов» произошла в сороковых годах, когда радиоактивные элементы, выйдя из научного «подполья», стали привычными гостями самых различных лабораторий и промышленных установок, появились в медицинских клиниках и на сельскохозяйственных фермах.

Настала эра практического применения атомной энергии, когда в большом количестве появились отходы ядерных реакторов — радиоактивные изотопы. Это радикально преобразило технологию получения многих, до той поры чрезвычайно редких веществ. Они стали столь же привычными для производственников, как давно известные железо, алюминий или медь.

Работа радиохимиков Лаборатории ядерных реакций возвращает науку к ее первоначальному романтическому периоду.

Все трансурановые элементы первой сотни периодической системы теперь можно и увидеть и взвесить, так как их получают в ядерных реакторах в количествах, вполне солидных.

Для изотопов, которые синтезируют ученые ЛЯР, такая возможность исключена. Речь может идти лишь о «горстке атомов», для которой не существует само понятие веса. Их, разумеется, нельзя обнаружить никакими микроскопами. Так что здесь особая наука — химия отдельных атомов и молекул.

Всего лишь 150 атомов курчатовия и в три раза меньше частичек элемента, который пока что существует без названия под номером 105, изготовили флеров-цы. Синтезировали и провели все исследования, которые точно определили и физические, и химические свойства новых обитателей периодической системы.

Кстати говоря, таких работ не знала радиохимия первых лет ее существования. И впервые в мире новый элемент курчатовий был обнаружен чисто химическими методами.

Согласно закономерностям, установленным еще Менделеевым, курчатовий должен был быть химическим аналогом давно известного вещества гафния. И химики Дубны, пользуясь известными свойствами гафния, определили, какие именно соединения должен образовать экагафний — так именовался новый элемент по номенклатуре, предложенной Менделеевым.

Химики сумели поймать атомы экагафния, создав уже заранее известные им химические соединения, и передали физикам для измерений новый газ — хлорид курчатовия.

Как драгоценная реликвия, хранится в лаборатории установка, с помощью которой «Иво Звара и его команда» произвели операцию, фантастическую с точки зрения обычных химических методик. Как жаль, что у нас в стране нет постоянно действующей выставки изделий экспериментальной техники и сотни подобных уникальных приборов пылятся на полках. А между тем их место в музее человеческой находчивости, изобретательности, изощренного разума, если хотите.

«Ловушка для курчатовия» заперта в шкафу, а ее модификация, «пробирка для 114-го элемента», о которой говорил на совещании Звара, уже обрела стройные контуры. Новый элемент — аналог свинца. И химики собираются ловить газообразные соединения эка-свинца—114-й, разумеется, еще не имеет названия.

Сколько будет новых молекул — неизвестно. Конечно, мало, очень мало. Но ведь американские ученые пытались идентифицировать физическими способами 101-й элемент, имея в своем распоряжении всего лишь... пять атомов!

Счет на отдельные атомы пойдет и в установке, которую готовит Юрий Короткий. Счет особый, так как атомы будут самые различные. Вихрь частиц ускорителя рождает в мишени множество новых ядер — подлинный Ноев ковчег периодической системы — от железа до урана. Задача химиков — разделить их. Подобный экспресс-анализ единичных невидимок еще не встречался в практике радиохимии. Но что делать — надо.

Все операции, которые обязаны обеспечить химики, обладают еще одним в какой-то степени решающим свойством. Химическое выделение должно быть по возможности быстрым. Ведь новые атомы, новые ядра все-таки удивительно недолговечны. Их надо как можно скорее представить на суд измерительных устройств. И здесь химики пасуют. Они могут вытянуть из мишени всего лишь несколько синтезированных атомов, заставить их образовать определенные химические соединения, собрать воедино новые молекулы. Но определить их наличие, пользуясь своими собственными, чисто химическими методиками, химики не умеют. Таких методик в применение к единичным атомам и молекулам не существует. Круг замыкается. Снова нужны чисто физические, ядерные измерения, так как только по радиоактивному распаду новых ядер можно догадаться об их существовании.

В тысячах лабораторий и производственных установок трудятся радиоактивные изотопы. Щелкают механические счетчики, отсчитывающие частички, попавшие в сферу «обслуживания» регистрирующей установки, весело перемигиваются лампочки пересчетных устройств, облегчающих счет — так, чтобы фиксировалась лишь каждая сотая или даже десятитысячная частичка — столько их излучает работающий изотоп. Словом, промышленность и медицину, где используются мощные источники излучения, вполне удовлетворяет существующая измерительная и регистрирующая аппаратура. А вот для Лаборатории ядерных реакций — это одно из самых уязвимых звеньев общей исследовательской цепочки. Счет идет на отдельные атомы, которые к тому же не всегда спешат развалиться, выдать себя излучением. Излучателей мало, они предельно слабые, их очень трудно обнаружить. Тут еще так называемый фон, который создают излучатели Земли и космические лучи. Обезопаситься от него необычайно сложно. Измерения из-за этого становятся исключительно трудоемкими и не всегда надежными. В самом деле, имея дело с электронной аппаратурой, поди установи, откуда взялся один импульс-отсчет прибора-регистратора, что так радостно отозвался в сердце экспериментатора после многих часов бесплодного ожидания...

Малая активность изучаемых препаратов добавляет заботы, которые звучат порой анекдотически. Для непосвященных, конечно. Вот хотя бы такая фраза: «Потерял атом и загрязнил помещение...» Но ведь дело обстоит именно так, когда исследователи занимаются поисками трансуранов. На учете действительно одиночные атомы. Однажды американские физики, работая с калифорнием, случайно «загрязнили» здание, потеряв буквально горстку атомов, которую нельзя было обнаружить. Во всех других случаях подобная «грязь» никого бы не интересовала. Но в этом самом помещении ученые собирались вести регистрацию трансуранов. И лишний атом калифорния, попав в регистрирующую установку, мог спутать все карты. После долгих мытарств ученым пришлось перевести лабораторию в другое место и заняться чисткой аппаратуры и здания, буквально «вылизывая» пол, стены и даже потолок.

Короче говоря, флеровцам с самого начала их деятельности понадобилась полная стерильность помещения. И следят они за этим весьма строго.

Экспериментаторы вынуждены перебрать, пересмотреть все возможности регистрации микрочастиц и выбрать детекторы, способные ждать сколь угодно долго и в то же время игнорирующие все посторонние излучатели.

Рядом с радиохимиками располагается сектор кандидата химических наук Владимира Павловича Перелыгина — последняя инстанция лаборатории. Удалось ли синтезировать новый элемент или нет —