Юрий Фиалков - Как там у вас, на Бета-Лире?

Напомним, что период полураспада урана 4,5 миллиарда лет, по случайному совпадению — ровно столько, сколько времени существует Земля (на этот раз совпадение действительно случайное, потому что через миллиард лет наша планета будет насчитывать уже 5,5 миллиарда лет жизни, а период полураспада урана останется все гем же). А это означает, что сегодня на планете урана всего вдвое меньше того количества, каким она была наделена при рождении.

Перейдя урановую границу, элементы начинают катастрофически, именно катастрофически, «слабеть». Период полураспада 93-го элемента, нептуния, уже 2 миллиона лет, причем я выбрал самый долгоживущий изотоп этого элемента — остальные распадаются с куда большей скоростью.

Плутоний живет подольше, но и это время ничтожно по сравнению с жизнью урана — ничтожно коротко: наиболее долгоживущий изотоп 94-го элемента имеет период полураспада примерно 75 миллионов лет. Число вроде бы внушающее уважение, но и оно (до чего же все-таки все относительно!) — миг по сравнению с возрастом Земли.

Дальше величины периодов полураспада как бы катятся вниз по очень крутой горке: только у 96-го элемента, кюрия, в величине периода полураспада появляется слово «миллион» (кюрий-247 распадается наполовину за 15 миллионов лет). Соседи кюрия слева (95-й элемент америций) и справа (97-й элемент берклий) — всего лишь подпоручики в этой табели о рангах, где генеральские звания присвоены торию и урану. Период полураспада 95-го и 97-го элементов — всего тысячи лет.

Но определение «всего» покажется явно несправедливым, если перейти к следующим заурановым элементам. Калифорний-249 (наиболее долгоживущий изотоп 98-го элемента) имеет период полураспада около 500 лет, и это единственный сержант в семействе заурановых, потому что дальше следуют… солдаты? Нет, солдат здесь немного: всего два заурановых элемента имеют периоды полураспада, выражающиеся в сутках: у эйнштейния (№ 99) в днях — 480 дней, у фермия (№ 100) тоже в днях — четыре с небольшим дня. Один элемент — менделеевий (№ 101) — может быть удостоен звания «суворовец»: у него период полураспада исчисляется часами (1,5 часа). А дальше счет идет на минуты; впрочем, всего для одного элемента, 102-го, может быть применена эта единица времени (период полураспада 3 минуты). Всюду далее будут применяться уже только секунды.

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.