Текст книги "Рассказы о металлах"

Автор книги: Сергей Венецкий

сообщить о нарушении

Текущая страница: 17 (всего у книги 18 страниц)

Поскольку тетраэтилсвинец очень ядовит, этилированный бензин окрашивают в розовый цвет, чтобы отличить от обычного. К сожалению, значительные количества яда выбрасываются автомобильными двигателями с выхлопными газами. Любопытный подсчет произвели ученые Калифорнийского технологического института (США). Выяснилось, что над головами жителей больших городов носятся целые тучи свинца (как видите, литературный эпитет «свинцовые тучи» может иметь и буквальный смысл): за год только над океанами и морями северного полушария выпадает около 50 тысяч тонн этого металла, образующегося главным образом из добавок к бензину (вот вам и 1 грамм на литр!). Свинец «автомобильного происхождения» был обнаружен даже в снегах Арктики. Видимо, нужно срочно подыскивать замену тетраэтилсвинцу, но пока без него не обойтись.

В электротехнической промышленности свинец служит надежной и достаточно эластичной оболочкой кабелей. Значительные количества его расходуются для изготовления припоев.

На химических заводах и предприятиях цветной металлургии распространена освинцовка внутренней поверхности камер и башен для производства серной кислоты, труб, травильных и электролитных ванн.

Подшипниковые сплавы свинца с другими металлами можно встретить во многих машинах и механизмах. Вместе с сурьмой и оловом он входит в состав типографского сплава – гарта, из которого изготовляют шрифты для книг, газет и журналов.

В стекольной и керамической промышленности этот металл необходим для производства хрусталя, специальных лазурей. Окислы и соли свинца применяют в лакокрасочной промышленности. Краски, содержащие этот элемент, были известны еще в старину. Свинцовые белила, например, умели изготовлять еще три тысячи лет назад. Крупнейшим поставщиком белил считался в те времена остров Родос. Способ, по которому здесь изготовляли краску, был далеко не совершенным, но достаточно надежным. В бочку наливали раствор уксуса, сверху укладывали ветки кустарника, а на них – куски свинца, после чего бочки плотно закупоривали. Когда спустя некоторое время их открывали, свинец оказывался покрытым белым налетом. Это и были белила. Их соскабливали с металла, упаковывали в тару и вывозили в различные страны.

Однажды в Афинском порту Пирее, где стоял корабль с грузом свинцовых белил, вспыхнул пожар. Поблизости в этот момент находился художник Никий. Зная, что на горящем корабле имеются краски, он поднялся на него, в надежде спасти хоть один бочонок: краски тогда стоили дорого, да и достать их было порой нелегко. К удивлению Никия, в обуглившихся бочонках он увидел не белила, а какую-то густую массу яркокрасного цвета. Схватив один из бочонков, художник покинул корабль и поспешил в свою мастерскую. Содержимое бочонка оказалось отличной краской. Впоследствии ее назвали суриком и стали получать, пережигая свинцовые белила.

Со временем картины и иконы, написанные свинцовыми красками, темнеют. Но стоит протереть изображение слабым раствором перекиси водорода или уксуса, как краски вновь становятся светлыми, яркими. Зная об этом, церковники дурачили верующих. На глазах изумленных прихожан происходило чудо: иконы «оживали».

В медицине соединения свинца используют как вяжущие, болеутоляющие и противовоспалительные средства. Уксуснокислый свинец, например, известен как «свинцовая примочка». За сладковатый вкус ее иногда называют свинцовым сахаром. Но ни в коем случае нельзя забывать, что этот «сахар» может вызвать сильное отравление организма.

Не случайно в цехах и лабораториях, где человек имеет дело со свинцом или его соединениями, принимают специальные меры предосторожности. Врачи-гигиенисты и инженеры по охране труда постоянно следят за тем, чтобы содержание свинца в воздухе не превышало допустимой нормы – 0,00001 миллиграмма на литр. Если в недалеком прошлом свинцовые отравления были профессиональным заболеванием рабочих свинцовоплавильных заводов и типографий, то в наше время, благодаря совершенствованию технологии производства, мероприятиям по вентиляции и обеспыливанию, об этих болезнях практически забыли.

Любопытно, что человек не только защищается от свинца, но и защищается... свинцом.

Металлический свинец оказался одним из самых «непрозрачных» материалов для всех видов радиоактивных и рентгеновских лучей. Если вы возьмете в руки фартук врача-рентгенолога или его перчатки, то вас поразит их тяжесть: в резину, из которой они изготовлены, введен свинец – он задерживает рентгеновские лучи, защищая тем самым организм от их губительного действия. В кобальтовых пушках, используемых для лечения злокачественных опухолей, крупинка радиоактивного кобальта надежно упрятана в свинцовую оболочку-грушу.

Свинцовые экраны применяют в атомной энергетике, в ядерной технике. От радиоактивного излучения защищает и стекло, в состав которого входят окислы свинца. Такое стекло позволяет наблюдать за обработкой радиоактивных материалов с помощью «механических рук» – манипулятора. В атомном центре в Бухаресте имеется иллюминатор из свинцового стекла толщиной 1 метр. Весит он более полутора тонн.

В земной коре содержится сравнительно немного свинца – в тысячи раз меньше, чем алюминия или железа. Но несмотря на это, он стал известен человеку еще в глубокой древности – примерно за 7000 – 5000 лет до н. э. В отличие от многих других металлов, свинец имеет низкую температуру плавления (327°С) и находится в природе в виде довольно непрочных химических соединений. Это обусловливало возможность даже случайного его получения.

Известен, например, случай, когда богатое свинцовое месторождение было обнаружено в Америке в результате... лесного пожара: на месте сгоревшего леса под слоем золы были найдены крупные слитки свинца. Пожар «выплавил» его из руд, находившихся под корнями деревьев. Вероятно, таким путем первый свинец и попал в руки доисторических обитателей нашей планеты. Самым древним дошедшим до нас образцом свинца считают египетскую фигуру, хранящуюся в Британском музее. Ее относят к 3800 году до н. э. В Испании сохранились древнейшие отвалы свинцовых шлаков: здесь еще в третьем тысячелетии до н. э. финикийцы разрабатывали свинцово-серебряное месторождение Рио-Тинто.

В библиотеке ассирийского царя Ашшурбанипала (VII век до н. э.) найдены копии вавилонских рукописей, относящихся примерно к 2000 году до н. э. В одной из них содержится гимн богу огня Гибилю: «О Гибиль, ты расплавляешь медь и свинец, ты очищаешь золото и серебро». При раскопках города Ашшура была обнаружена свинцовая глыба весом 400 килограммов. Археологи полагают, что она относится к 1300 году до н. э.

Кстати, именно со свинцом связан и один из способов определения возраста горных пород и археологических находок. Большинство пород и минералов содержит в незначительных количествах радиоактивные элементы. В природе на протяжении тысячелетий постоянно происходит распад одних элементов и возникновение других. В результате длительного превращения, претерпеваемого некоторыми металлами, образуется радий, который, в свою очередь, постепенно распадается, превращаясь в итоге в свинец. Зная, сколько в данной породе содержится радия и сколько из него ежегодно образуется свинца, можно подсчитать ее возраст. Так, например, было установлено, что каменноугольные отложения Донбасса образовались около 300 миллионов лет назад.

На территории нашей страны следы древних свинцовых разработок находят на Алтае, в Забайкалье, на Дальнем Востоке. На их месте сейчас нередко заново открывают рудные залежи этого металла.

К XIII веку относятся сведения об использовании свинца для церковной кровли и для печатей, подвешиваемых к грамотам.

Первые попытки промышленного получения свинца были сделаны в конце XVII века Строгановыми, которые отыскали его руды на берегу Тобола. Известно, что в 1695 году образцы найденных ими в Сибири руд были посланы в Германию для опробования.

Мощный подъем в развитии горнорудного дела и металлургии произошел в эпоху Петра I, который всячески поощрял деятельность рудознатцев и горнопроходцев. В 1704 году в Нерчинском крае (Забайкалье) удалось обнаружить значительные запасы свинцово-серебряных руд, а в 1708 году в этом районе уже давал продукцию первый казенный завод. В XVIII веке было открыто несколько месторождений свинца, серебра, цинка на Алтае – Змеиногорское, Зыряновское и другие, что послужило толчком к созданию в этом районе ряда новых заводов. Так, в 1732 году выдал первый металл свинцовоплавильный завод в Барнауле. Вскоре Алтай стал играть заметную роль в мировой горной промышленности как по масштабам производства, так и по уровню техники. Здесь трудились многие крупные специалисты того времени. Для работы на алтайских рудниках Россия пригласила мастеров из саксонского города Фрейберга, который уже тогда славился своей Горной академией. Именем немецкого мастера Филиппа Риддера было названо открытое им в 1786 году месторождение свинцовых руд (это же название получил и город, выросший на этом руднике; в 1941 году он был переименован в Лениногорск). К концу XVIII века алтайские заводы выплавили более 63 тысяч тонн свинца.

В середине XIX века одним из центров серебро-свинцового производства стал Кавказ, где начались разработки Садонского месторождения, известного еще во времена царицы Тамары. Невдалеке от Садонского рудника был сооружен Алагирский серебро-свинцовый завод, который сыграл заметную роль во время Крымской кампании.

В 1898 году началось строительство свинцово-цинкового завода во Владикавказе (ныне город Орджоникидзе), которое было завершено в 1909 году. К этому же периоду относится разработка богатых свинцово-цинковых руд в Тетюхе (Дальний Восток).

Перед первой мировой войной большинство предприятий цветной металлургии было сдано в концессию иностранным капиталистам. Тетюхинское месторождение оказалось в руках немцев, алтайские заводы и рудники поступили в распоряжение англичан, на Кавказе хозяевами стали бельгийцы. Хищническая эксплуатация недр привела производство свинца к полному упадку. В 1913 году заводы России лишь на 1,5% удовлетворяли нужды страны в этом металле.

В годы Советской власти была создана мощная свинцовая промышленность, которая не только полностью обеспечила потребности народного хозяйства в свинце, но и позволила экспортировать его в другие страны. Отечественным и зарубежным металлургам хорошо известна сегодня продукция с маркой «УКСЦК» (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат им. В. И. Ленина). Свинец этого предприятия зарегистрирован на Лондонской бирже цветных металлов как коммерческий эталон качества (такая же честь оказана и кадмию). Отличный металл производит и Чимкентский свинцовый завод. На этом предприятии был внедрен разработайный казахскими учеными метод так называемого амальгамного рафинирования, который позволил впервые в мировой практике получить сверхчистый свинец: на долю примесей в нем приходится лишь 0,00001%. Это значит, что в тонне такого свинца едва удается «наскрести» десятую долю грамма всех посторонних элементов, вместе взятых! Металлу столь высокого качества всегда найдется работа в полупроводниковой промышленности и лазерной технике.

На зтом можно было бы и закончить рассказ о свинце, но мы еще ничего не сказали о названии этого элемента. Слово «свинец» происходит, видимо, от слова «свинка» – так раньше называли слитки этого металла (да и сейчас еще их именуют чушками). Но прежде чем стать свинцом, металл успел пожить под другими именами.

Вы помните чудесную сказку С. Я. Маршака о том, как кошку назвали сначала солнцем, потом тучей, ветром, мышкой, а в конце концов нарекли кошкой? Нечто подобное произошло и со свинцом.

Загляните в толковый словарь Даля и вы узнаете, что в поговорке «слово – олово» имеется в виду не олово, а свинец – металл более тяжелый, более весомый. А сама поговорка и употребляется, когда речь идет о слове веском, верном, надежном. Но зачем же такая «конспирация»? Проще было бы сказать прямо: «слово – свинец». Оказывается, в старину на Руси свинец называли оловом. Настоящее же, если так можно выразиться, олово появилось позднее, причем первое время его ошибочно принимали за свинец (свойства этих металлов, действительно, в какой-то степени сходны). Когда, наконец, их научились различать, то старое название закрепилось за новым металлом, а его предшественника назвали свинцом.

Однако эта путаница оставила след в языке. По-украински карандаш называется «оливец», или «оловец», хотя карандаши никогда не делали из олова, в то время как свинцовыми палочками пользовались в старину для письма.

Эти металлы путали, например, и древние римляне. Свинец они называли «плюмбум-нигрум» (свинец темный), а олово – «плюмбум-кандиум» (свинец кандийский). Олово в Древний Рим поступало с острова Кипр, который у римлян назывался Кандий.

«Фамильные» узы связывают свинец еще с одним металлом – молибденом. В переводе с греческого «молибден» означает «свинец». Оказывается, древние греки путали минералы этих металлов – галенит и молибденит, называя и тот и другой «молибденой». Когда же спустя много веков из молибдена был получен новый элемент, он отобрал у свинца его древнегреческое название.

Так свинец стал свинцом. И теперь он уже может быть спокоен за свое имя: «кошку назвали кошкой».

Ce

Pr

Nd

Pm

 

Th

Pa

U

Np

ТОПЛИВО XX ВЕКА

В честь седьмой планеты. – Мозаика древних римлян. – Карты спутаны. – Гениальное предвидение. – Беккерель ждет солнца. – Открытия в заброшенном сарае. – В энциклопедии ошибка? – Сенсационные сообщения. – Идея «мальчуганов». – Откуда -взялся лантан? – Случай в парикмахерской. – Где раздобыть нейтроны? – Полезная «жадность». – «Спичка» есть! – На станции метро «Динамо». – Капля в море. – В старом Чикаго. – «Идемте-ка завтракать!». – Нервный шофер. – Ферми прячет улыбку. – День, ставший черным. – Первый шаг. – Атомоход рушит льды. – «Морской» уран. – «Посылка» на Солнце. – Сказочные перспективы.

Трудно сказать, какое имя дал бы немецкий ученый Мартин Клапрот открытому в 1789 году элементу, если бы за несколько лет до этого не произошло событие, взволновавшее все круги общества: в 1781 году английский астроном Вильям Гершель, наблюдая с помощью самодельного телескопа звездное небо, обнаружил светящееся облачко, которое он поначалу принял за комету, но в дальнейшем убедился, что видит новую, неизвестную дотоле седьмую планету солнечной системы. В честь древнегреческого бога неба Гершель назвал ее Ураном. Находившийся под впечатлением этого события, Клапрот дал новорожденному элементу имя новой планеты

Спустя примерно полвека, в 1841 году, французский химик Эжен Пелиго сумел впервые получить металлический уран. Промышленный мир остался равнодушным к тяжелому, сравнительно мягкому металлу, каким оказался уран. Его механические и химические свойства не привлекли ни металлургов, ни машиностроителей. Лишь стеклодувы Богемии да саксонские мастера фарфоровых и фаянсовых дел охотно применяли окись этого металла, чтобы придать бокалам красивый желто-зеленый цвет или украсить блюда затейливым бархатно-черным узором.

О «художественных способностях» урановых соединений знали еще древние римляне. При раскопках, проведенных близ Неаполя, удалось найти стеклянную мозаичную фреску удивительной красоты. Археологи были поражены: за два тысячелетия стекла почти не потускнели. Когда образцы стекол подвергли химическому анализу, оказалось, что в них присутствует окись урана, которой мозаика и была обязана своим долголетием. Но, если окислы и соли урана занимались «общественно полезным трудом», то сам металл в чистом виде почти никого не интересовал.

Даже ученые, и те были лишь весьма поверхностно знакомы с этим элементом. Сведения о нем были скудны, а порой совершенно неправильны. Так, считалось, что его атомный вес равен приблизительно 120. Когда Д. И. Менделеев создавал свою Периодическую систему, эта величина путала ему все карты: уран по своим свойствам никак не хотел вписываться в ту клетку таблицы, которая была «забронирована» за элементом с этим атомным весом. И тогда ученый, вопреки мнению многих своих коллег, решил принять новое значение атомного веса урана – 240 и перенес элемент в конец таблицы. Жизнь подтвердила правоту великого химика: атомный вес урана 238,03.

Но гений Д. И. Менделеева проявился не только в этом. Еще в 1872 году когда большинство ученых считало уран на фоне многих ценных элементов своего рода «балластом», создатель Периодической системы сумел предвидеть его поистине блестящее будущее: «Между всеми известными химическими элементами уран выделяется тем, что обладает наивысшим атомным весом... Наивысшая, из известных, концентрация массы весомого вещества, ... существующая в уране, ... должна влечь за собою выдающиеся особенности... Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особо тщательно заниматься урановыми соединениями».

Предсказание великого ученого сбылось менее чем через четверть века: в 1896 году французский физик Анри Беккерель, проводя эксперименты с солями урана, совершил открытие, которое по праву относится к величайшим научным открытиям, когда-либо сделанным человеком. Вот как это произошло. Беккерель давно интересовался явлением фосфоресценции (т. е. свечения), присущей некоторым веществам. Однажды ученый решил воспользоваться для своих опытов одной из солей урана, которую химики называют двойным сульфатом уранила и калия. На обернутую черной бумагой фотопластинку он поместил вырезанную из металла узорчатую фигуру, покрытую слоем урановой соли, и выставил ее на яркий солнечный свет, чтобы фосфоресценция была как можно более интенсивной. Через четыре часа Беккерель проявил пластинку и увидел на ней отчетливый силуэт металлической фигуры. Еще и еще раз повторил он свои опыты – результат был тот же. И вот 24 февраля 1896 года на заседании французской Академии наук ученый доложил, что у такого фосфоресцирующего вещества, как двойной сульфат уранила и калия, выставленного на свет, наблюдается невидимое излучение, которое проходит через черную непрозрачную бумагу и восстанавливает соли серебра на фотопластинке.

Спустя два дня Беккерель решил продолжить эксперименты, но как на грех погода была пасмурной, а без солнца какая же фосфоресценция? Досадуя на непогоду, ученый спрятал уже приготовленные, но так и не подвергшиеся освещению диапозитивы вместе с образцами солей урана в ящик своего стола, где они пролежали несколько дней. Наконец, в ночь на 1 марта ветер очистил парижское небо от туч и солнечные лучи с утра засверкали над городом. Беккерель, с нетерпением ожидавший этого, поспешил в свою лабораторию и извлек из ящика стола диапозитивы, чтобы выставить их на солнце. Но, будучи очень педантичным экспериментатором, он в последний момент все же решил проявить диапозитивы, хотя логика, казалось бы, подсказывала, что за прошедшие дни с ним ничего не могло произойти: ведь они лежали в темном ящике, а без света не фосфоресцирует ни одно вещество. В этот миг ученый не подозревал, что через несколько часов обычным фотографическим пластинкам ценой в несколько франков, суждено стать бесценным сокровищем, а день 1 марта 1896 года навсегда войдет в историю мировой науки.

То. что Беккерель увидел на проявленных пластинках, буквально поразило его: черные силуэты образцов резко и четко обозначились на светочувствительном слое. Значит, фосфоресценция здесь ни при чем. Но тогда, что же это за лучи испускает соль урана? Ученый снова и снова проделывает аналогичные опыты с другими соединениями урана, в том числе и с теми, которые не обладали способностью фосфоресцировать или годами лежали в темном месте, и каждый раз на пластинках появлялось изображение.

У Беккереля возникает пока еще не вполне ясная мысль, что уран представляет собой «первый пример металла, обнаруживающего свойство, подобное невидимой фосфоресценции».

В это же время французскому химику Анри Муассану удалось разработать способ получения чистого металлического урана. Беккерель попросил у Муассана немного уранового порошка и установил, что излучение чистого урана значительно интенсивнее, чем его соединений, причем это свойство урана оставалось неизменным при самых различных условиях опытов, в частности при сильном нагревании и при охлаждении до низких температур.

С публикацией новых данных Беккерель не спешил: он ждал, когда Муассан сообщит о своих весьма интересных исследованиях. К этому обязывала научная этика. И вот 23 ноября 1896 года на заседании Академии наук Муассан сделал доклад о работах по получению чистого урана, а Беккерель рассказал о новом свойстве, присущем этому элементу, которое заключалось в самопроизвольном делении ядер его атомов. Это свойство было названо радиоактивностью.

Открытие Беккереля ознаменовало собой начало новой эры в физике – эры превращения элементов. Отныне атом уже не мог считаться единым и неделимым – перед наукой открывался путь в глубины этого «кирпичика» материального мира.

Естественно, что теперь уран приковал к себе внимание ученых. Вместе с тем их интересовал и такой вопрос: только ли урану присуща радиоактивность? Быть может, в природе существуют и другие элементы, обладающие этим свойством?

Ответ на этот вопрос смогли дать выдающиеся физики супруги Пьер Кюри и Мария Складовская-Кюри. С помощью прибора, сконструированного мужем, Мария Кюри исследовала огромное количество металлов, минералов, солей. Работа велась в неимоверно тяжелых условиях. Лабораторией служил заброшенный деревянный сарай, который супруги подыскали в одном из парижских дворов. «Это был барак из досок, с асфальтовым полом и стеклянной крышей, плохо защищавшей от дождя, без всяких приспособлений, – вспоминала впоследствии М. Кюри. – В нем были только старые деревянные столы, чугунная печь, не дававшая достаточно тепла, и классная доска, которой так любил пользоваться Пьер. Там не было вытяжных шкафов для опытов с вредными газами, поэтому приходилось делать эти операции на дворе, когда позволяла погода, или же в помещении при открытых окнах». В дневнике П. Кюри есть запись о том, что порой работы проводились при температуре всего шесть градусов выше нуля.

Много проблем возникало и с получением нужных материалов. Урановая руда, например, была очень дорогой, и купить на свои скромные средства достаточное количество ее супруги Кюри не могли. Они решили обратиться к австрийскому правительству с просьбой продать им по невысокой цене отходы этой руды, из которой в Австрии извлекали уран, используемый в виде солей для окрашивания стекла и фарфора. Ученых поддержала венская Академия наук, и несколько тонн отходов было доставлено в их парижскую лабораторию.

Мария Кюри работала с необыкновенным упорством. Изучение разнообразных материалов подтверждало правоту Беккереля, считавшего, что радиоактивность чистого урана больше любых его соединений. Об этом говорили результаты сотен опытов. Но Мария Кюри подвергала исследованиям все новые и новые вещества. И вдруг... Неожиданность! Два урановых минерала – хальколит и смоляная руда Богемии – гораздо активнее действовали на прибор, чем уран. Вывод напрашивался сам собой: в них содержится какой-то неизвестный элемент, характеризующийся еще более высокой способностью к радиоактивному распаду. В честь Польши – родины М. Кюри – супруги назвали его полонием.

Снова за работу, снова титанический труд – и еще победа: открыт элемент, в сотни раз превосходящий по радиоактивности уран. Этот элемент ученые назвали радием, что по-латыни означает «луч».

Открытие радия в какой-то мере отвлекло научную общественность от урана. В течение примерно сорока лет он не очень волновал умы ученых, да и инженерная мысль редко баловала его своим вниманием. В одном из томов технической энциклопедии, изданном в 1934 году, утверждалось: «Элементарный уран практического применения не имеет». Солидное издание не грешило против истины, но спустя всего несколько лет жизнь внесла существенные коррективы в представления о возможностях урана.

В начале 1939 года появились два научных сообщения. Первое, направленное во французскую Академию наук Фредериком Жолио-Кюри, было озаглавлено «Экспериментальное доказательство взрывного расщепления ядер урана и тория под действием нейтронов». Второе сообщение – его авторами были немецкие физики Отто Фриш и Лиза Мейтнер – опубликовал английский журнал «Природа»: оно называлось: «Распад урана под действием нейтронов: новый вид ядерной реакции». И там, и там речь шла о новом, доселе неизвестном явлении, происходящем с ядром самого тяжелого элемента – урана.

Еще за несколько лет до этого ураном всерьез заинтересовались «мальчуганы» – именно так дружелюбно называли группу молодых талантливых физиков, работавших под руководством Энрико Ферми в Римском университете. Увлечением этих ученых была нейтронная физика, таившая в себе много нового, неизведанного.

Было обнаружено, что при облучении нейтронами, как правило, ядра одного элемента превращаются в ядра другого, занимающего следующую клетку в. Периодической системе. А если облучить нейтронами последний, 92-й элемент – уран? Тогда должен образоваться элемент, стоящий уже на 93-м месте – элемент; который не смогла создать даже природа!

Идея понравилась «мальчуганам». Еще бы, разве не заманчиво узнать, что собой представляет искусственный элемент, как он выглядит, как ведет себя? Итак – уран облучен. Но что произошло? В уране появился не один радиоактивный элемент, как ожидалось, а по меньшей мере десяток. Налицо была какая-то загадка в поведении урана. Энрико Ферми направляет сообщение об этом в один из научных журналов. Возможно, считает он, образовался 93-й элемент, но точных доказательств этого нет. Но, с другой стороны, есть доказательства, что в облученном уране присутствуют какие-то другие элементы. Но какие?

Попытку дать ответ на этот вопрос предприняла дочь Марии Кюри – Ирен Жолио-Кюри. Она повторила опыты Ферми и тщательно исследовала химический состав урана после облучения его нейтронами. Результат был более чем неожиданным: в уране появился элемент лантан, располагающийся примерно в середине таблицы Менделеева, т. е. очень далеко от урана.

Когда те же эксперименты проделали немецкие ученые Отто Ган и Фридрих Штрассман, они нашли в уране не только лантан, но и барий. Загадка за загадкой!

Ган и Штрассман сообщили о проведенных опытах своему другу известному физику Лизе Мейтнер. Теперь уже урановую проблему пытаются решить сразу несколько крупнейших ученых. И вот, сначала Фредерик Жолио-Кюри, а спустя некоторое время Лиза Мейтнер приходят к одному и тому же выводу: при попадании нейтрона ядро урана как бы разваливается на части. Этим и объясняется неожиданное появление лантана и бария – элементов с атомным весом, примерно вдвое меньшим, чем у урана.

Американского физика Луиса Альвареса, впоследствии лауреата Нобелевской премии, это известие застало в одно январское утро 1939 года в кресле парикмахера. Он спокойно просматривал газету, как вдруг ему бросился в глаза скромный заголовок: «Атом урана разделен на две половины».

Через мгновение к изумлению парикмахера и посетителей, ожидавших очереди, странный клиент выбежал из парикмахерской, наполовину подстриженный, с салфеткой, туго завязанной вокруг шеи и развевающейся на ветру. Не обращая внимания на удивленных прохожих, физик мчался в лабораторию Калифорнийского университета, где он работал, чтобы сообщить о потрясающей новости своим коллегам. Те поначалу были ошарашены весьма оригинальным видом размахивающего газетой Альвареса, но, когда услышали о сенсационном открытии, тотчас же забыли о его необычной прическе.

Да, это была подлинная сенсация в науке. Но Жолио-Кюри установил и другой важнейший факт: распад уранового ядра носит характер взрыва, при котором образующиеся осколки разлетаются в стороны с огромной скоростью. Пока удавалось расколоть лишь отдельные ядра, энергия осколков только нагревала кусок урана. Если же число делений будет велико, то при этом выделится огромное количество энергии.

Но где раздобыть такое количество нейтронов, чтобы одновременно бомбардировать ими большое число ядер урана? Ведь известные ученым источники нейтронов давали их во много миллиардов раз меньше, чем требовалось. На помощь пришла сама природа. Жолио-Кюри обнаружил, что при делении ядра урана из него вылетает несколько нейтронов. Попав в ядра соседних атомов, они должны привести к новому распаду – начнется так называемая цепная реакция. А поскольку эти процессы длятся миллионные доли секунды, сразу выделится колоссальная энергия – неизбежен взрыв. Казалось бы, все ясно. Но ведь куски урана уже не раз облучали нейтронами, а они при этом не взрывались, т. е. цепная реакция не возникала. Видимо, нужны еще какие-то условия. Какие же? На этот вопрос Фредерик Жолио-Кюри ответить пока не мог.

И все же ответ был найден. Нашли его в том же 1939 году молодые советские ученые Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон. В своих работах они установили, что есть два пути развития цепной ядерной реакции. Первый – нужно увеличить размеры куска урана, так как при облучении маленького куска многие выделившиеся вновь нейтроны могут вылететь из него, не встретив на своем пути ни одного ядра. С ростом массы урана вероятность попадания нейтрона в цель, естественно, возрастает.

Есть и другой путь: обогащение урана изотопом 235. Дело в том, что природный уран имеет два основных изотопа, атомный вес которых равен

238 и 235. В ядре первого из них, на долю которого приходится в 140 раз больше атомов, имеется на три нейтрона больше. «Бедный» нейтронами уран-235 жадно их поглощает – гораздо сильней, чем его «зажиточный» брат, который при определенных условиях, поглотив нейтрон, даже не делится на части, а превращается в другой элемент. Это свойство изотопа ученые в дальнейшем использовали для получения искусственных трансурановых элементов. Для цепной же реакции равнодушие урана-238 к нейтронам оказывается губительным: процесс чахнет, не успев набрать силу. Зато чем больше в уране «жадных» до нейтронов атомов изотопа 235, тем энергичнее пойдет реакция.

Но, чтобы начался процесс, нужен еще и первый нейтрон – та «спичка», которая должна вызвать атомный «пожар». Конечно, для этой цели можно воспользоваться обычными нейтронными источниками, которые ученые и ранее применяли в своих исследованиях, – не очень удобно, но можно. А нет ли более подходящей «спички»?