Лев Власов - Занимательно о химии

Химики и физики давно уже спорят: имеет ли таблица Менделеева логический конец? Или, проще говоря, какой порядковый номер должен иметь самый последний элемент?

Лет сорок назад на страницах специальных серьезных статей и книг по физике замелькало число 137. Один крупный ученый даже написал брошюру, которую прямо так и озаглавил «Магическое число 137».

Чем же оно примечательно?

В атомах самая близкая к ядру электронная оболочка не располагается всегда на одном и том же расстоянии от него. Растет ядерный заряд, и радиус оболочки становится меньше. В атоме урана она куда ближе к ядру, чем, скажем, в атоме калия. В конце концов должен наступить момент, когда и ядро и ближняя к нему оболочка будут одного размера. А что произойдет в этом случае с ее электронами?

Они «упадут» на ядро, поглотятся им. Но когда в ядро извне проникает отрицательный заряд, общий положительный заряд ядра уменьшается на единицу. Стало быть, образуется элемент, порядковый номер которого на единицу меньше.

Вот он — предел числа элементов. Самой последней в Большом доме оказывается квартира номер 137.

Потом, лет десять назад, физики убедились в ошибке. Они проделали более точные расчеты. И показали: электрон рухнет на ядро с зарядом что-то около 150.

Видите, сколь радужны перспективы достройки Большого дома! Сколько новых элементов, сколько неожиданных открытий поджидает химиков в будущем! Более сорока квартирантов ожидают ордера на въезд в здание, заложенное Менделеевым.

Увы, пока это лишь сказка, заманчивая, но еще несбыточная фантазия.

Вычисляя порядковый номер самого последнего элемента, ученые не принимали во внимание одного существеннейшего обстоятельства. Не потому, что забыли. Просто хотели посмотреть, что было бы, если бы…

Если бы не было явления радиоактивности. Если бы ядра с очень большими зарядами были так же устойчивы, как ядра весьма многих элементов, обитающих на Земле.

Радиоактивность — полновластный хозяин среди элементов тяжелее висмута. Только одним она определяет долгие жизненные сроки, другим отводит мгновения.

У сто четвертого элемента, курчатовия, период полураспада всего три десятых секунды.

У сто пятого, сто шестого? Наверное, и того меньше. И где-то недалеко печальный барьер: ядро нового элемента погибнет, едва успев родиться. Хорошо еще, если им окажется сто десятый…

Сама природа, ее строгие физические закономерности повинны в том, что здание таблицы Менделеева остается недостроенным.

Но ведь сколько было примеров, когда человек побеждал природу!

Злосчастных алхимиков средневековья пытали по всем правилам испанской инквизиции и сжигали на кострах.

Современных «ядерных» алхимиков с почтением цитируют и награждают Нобелевскими премиями.

Те верили слишком во многое, не ведали, что творят. Их «теорией» были заклинания и молитвы да слепая убежденность в чудесных свойствах таинственного философского камня.

Эти не верят ни в бога, ни в черта. Они верят в силу человеческого разума и бесконечную изобретательность рук человеческих. Они признают добротную, строгую физическую теорию, где много физики, много математики и еще больше дерзких предположений и гипотез.

Алхимики наших дней хотят пробиться в область очень тяжелых элементов.

Но не уподобляются ли они строителям воздушных замков? Ведь только что мы упомянули, что для элементов с порядковыми номерами около 110 радиоактивность определяет более чем жесткие сроки существования.

Так-то оно так, да не совсем. Великий датский физик Нильс Бор высказался однажды о пользе «сумасшедших» идей. Только они, по мнению ученого, способны перевернуть бытующие представления о мироздании.

Есть такие идеи и у создателей сверхтяжелых элементов. Только, пожалуй, «сумасшедшего» в этих идеях не больше, чем, скажем, в теории относительности. Они глубоко продуманы, имеют под собой прочный физический фундамент, выверены тщательными математическими расчетами.

И суть их такова: в области ядер с большими зарядами должны существовать своеобразные «островки устойчивости». Это не значит, что расположенные на них элементы вовсе не будут подвержены радиоактивному распаду. Они просто окажутся более живучими, чем соседи, и просуществуют такой отрезок времени, что удастся не только синтезировать эти элементы, но и исследовать их основные свойства.

Один из таких «островков» — элемент с порядковым номером 126.

Пока все это теория. Теперь дело за практикой. Как изготовить сто двадцать шестой?

Обычные методы ядерной химии бессильны. Ни нейтроны, ни дейтроны, ни альфа-частицы, ни даже ионы легких элементов — аргона, неона, кислорода — здесь не помогут. Потому что нет подходящего элемента-мишени. Все доступные слишком далеко отстоят от номера 126.

И приходится изобретать необычайные методы.

Вот какой оригинальный способ обсуждают сейчас ученые: обстрелять уран ураном. Разогнать ионы урана на специальном ускорителе и обрушить их потом на урановую мишень.

Что получится? Два ядра урана сольются в одно чудовищно сложное ядро. Уран несет заряд, равный 92. Значит, ядро-гигант будет обладать зарядом 184. Оно не имеет не только возможности существовать, но даже права на существование. И моментально развалится на два осколка, с разными массами и разными зарядами. Весьма вероятно, что один из них окажется ядром с зарядом 126…

Такова идея. Было бы ошибкой не верить в то, что она осуществится. Ибо такова жизнь.

Когда это случится, неизвестно. Но случится. Человек одержит великую победу над природой, быть может, самую большую за всю свою историю.

Он научится управлять радиоактивностью. Неустойчивые элементы сумеет сделать устойчивыми. И наоборот, заставит распадаться самые что ни на есть прочные ядра.

Эту гипотезу пока не взяли на вооружение авторы научно-фантастических романов. А ученые все еще недоуменно пожимают плечами: сейчас они еще не видят практических и теоретических путей к обузданию радиоактивной стихии.

Но мы убеждены, что когда-нибудь эти пути будут найдены. Пусть самым неведомым способом. Таким же неведомым, как атомная электростанция для питекантропов, как метко выразился однажды автор одной научно-популярной книги.

Предположим: желаемое, наконец, осуществилось. Тогда синтез сверх тяжелых элементов перестанет быть проблемой. Ученые получат в свое распоряжение десятки новых обитателей Большого дома. Химики яростно примутся за их изучение.

И столкнутся с неожиданным.

Впрочем, «неожиданным» не совсем то слово. В чем эта неожиданность будет заключаться, известно даже сейчас.