Читать книгу "Элементы: замечательный сон профессора Менделеева - Аркадий Курамшин"

108. Хассий

В 1984 году произошло много событий: первый выход женщины-космонавта в открытый космос — это сделала Светлана Савицкая с борта орбитальной космической станции «Салют-7», в продажу поступил первый Apple Macintosh, а кинотеатры США порадовали зрителей премьерой фильма «Терминатор». Для химии же и Периодической системы этот год стал известен тем, что в 1984 году учёные дармштадтского Центра по изучению тяжёлых ионов впервые синтезировали элемент № 108, ныне известный как хассий (Hs); период полураспада самого стабильного нуклида хассия — 277Hs составляет около 12 минут.

Правда история элемента № 108 началась немного ранее, как у многих элементов — с ошибочного открытия. Впервые сообщения об открытии элемента № 108 появились в 1970 году и были совершенно неожиданными на фоне накапливаемой физиками-ядерщиками информации о том, что увеличение порядкового номера и атомной массы атома приводит к понижению его стабильности. Экспедиция группы советских учёных в пустынном районе вблизи полуострова Челекен у Каспийского моря под руководством Виктора Викторовича Чердынцева, специалиста в области геохимии изотопов, ядерной геофизики и радиогеологии, человека, впервые обосновавшего происхождение тяжёлых химических элементов в массивных звёздах, наблюдала необычные треки распада на образцах минерала молибденита. На основании этих наблюдений был сделан вывод об обнаружении элемента 108 с атомной массой 267 в природе, информация об этом открытии попала в научно-популярные (но не научные) журналы и даже обсуждалась на заседаниях геохимических и физических институтов АН СССР. Конечно, научная достоверность заключения была оспорена как недостаточно доказанная, но, говоря современным языком, свой медийный отклик заключение получило, в очередной раз доказав, что от ошибок в своей области знания не застрахован даже специалист — главное уметь их признавать и исправлять, а не упорствовать.

Итак, на самом деле элемент № 108 был получен в 1984 группой Петера Амбрустера и Готтфрида Мюнценберга. Для этого исследователи бомбардировали мишень из свинца 208Pb пучком ионов железа 58Fe на Универсальном линейном ускорителе UNILAC. В результате эксперимента было синтезировано 3 ядра 265Hs, образование которых было надёжно подтверждено по параметрам цепочки α-распадов (Zeitschrift für Physik A Atoms and Nuclei. 1984, 317, 2, Р. 235–236). В то же время и независимо, эта же реакция слияния исследовалась и в дубнинском ОИЯИ, однако нашим учёным, увы, не удалось зарегистрировать распад самого ядра элемента № 108, хотя дочерние ядра, продукты его распада наши физики тоже наблюдали. Открытие немецких физиков показало, что к трём площадкам для синтеза сверхтяжелых ядер (ОИЯИ, Национальная лаборатория имени Лоуренса и Нобелевского Института в Стокгольме) добавилась четвёртая.

До 1998 года элемент № 108 назывался унилоктием (сто восьмым). Амбрустер и Мюнценберг предложили назвать его оттоганий (Oh) в честь Отто Гана, в 1994 году ИЮПАК рекомендовал назвать его «ганием» (чтобы как с нильсборием включить в название только фамилию человека, а не его имя), но в 1997 году элементу было дано окончательное название — хассий в честь федеральной немецкой земли Гессен (княжество Гессен, столицей которого был Дармштадт, на латыни называлось Hassia).

Химические свойства хассия удалось изучить только спустя восемнадцать лет после его открытия — в 2002 году. Для этого хассий получали, бомбардируя кюрий 248Cm ядрами магния 26Mg — так было получено семь атомов хассия (смесь изотопов 269Hs и 270Hs, время жизни которых составляло 10 и 4 секунды соответственно). Изучение химических свойств этих семи атомов (если так можно выражаться), показало, что они быстро взаимодействуют с кислородом, образуя тетроксид хассия HsO4 (Nature, 2002, 418, Р. 859–862). Эти результаты (пусть и недостаточные для большой статистики) всё же позволяют говорить, что элемент ведёт себя подобно осмию, в одной группе с которым он находится — очередной атом, подчиняющийся Периодическому закону.

109. Мейтнерий

Элемент № 109 — единственный химический элемент Периодической системы, названный исключительно в честь женщины учёного — физика Лизы Мейтнер (название «кюрий» увековечивает не только Мари Кюри, но и её мужа Пьера).

Лиза Мейтнер родилась в Вене в еврейской семье; её отец Филипп Мейтнер был известным шахматистом. Родители были против её поступления в университет, однако Мейтнер настояла на своём, и 1901 году поступила в Венский университет, где начала изучать физику под руководством Людвига Больцмана и Франца Экснера. В 1905 году она первой среди женщин в университете получила степень в области физики. После этого Мейтнер отправилась в Институт кайзера Вильгельма в Берлин, где начала заниматься радиохимией. В берлинском университете она познакомилась с химиком Отто Ганом, с которым в дальнейшем долго и продуктивно сотрудничала. В 1930-х годах Мейтнер и Ган совместно изучали процессы, протекающие при бомбардировке урана нейтронами, но до завершения работ Мейтнер из-за своего еврейского происхождения (хотя она крестилась и крестилась в 1908 году, обратившись в лютеранство) в 1938 году вынуждена была сбежать из нацистской Германии. Осев в Стокгольме, она продолжила переписку с Ганом. Оба исследователя пытались интерпретировать образование бария, протекающее при облучении урана нейтронами. В декабре 1938 года Мейтнер, беседуя со своим племянником Отто Фришем, тоже физиком, поняла, что нейтроны заставляли ядро урана делиться, образуя ядро бария. Мейтнер и Фриш предположили, что вторым продуктом распада урана должен быть криптон, и Фриш, вернувшись в Копенгаген, где он работал, подтвердил предсказание.

Вторую мировую войну Мейтнер провела в Швеции, отказавшись эмигрировать в США и работать в Манхэттенском проекте, заявив: «Я не буду делать бомбу!» По её словам, эти годы были самые несчастливые для неё — в Швеции мало кто интересовался ядерной физикой, по ряду причин начался конфликт между Мейтнер и президентом международного союза чистой и прикладной физики (ИЮПАП), Нобелевским лауреатом Карлом Манне Георгом Сигбаном, в институте которого она работала. Мейтнер очень сильно переживала по поводу того, что разработанная ей теория деления атомных ядер превратилась в атомные бомбы, уничтожившие Хиросиму и Нагасаки. Не меньшим шоком для неё было то, что Нобелевской премией по химии 1944 года за теорию деления атомных ядер был награжден только её соавтор и коллега Отто Ган (хотя Гану присудили Премию в 1944 году, официальное объявление об этом было сделано в 1945 году, а саму Премию он получил только в 1946 году). Скорее всего, невзлюбивший Мейтнер Карл Манн Георг Сигбан постарался убедить Нобелевский комитет, чтобы он «забыл» про Мейтнер. Сам Отто Ган, с одной стороны, признал вклад Лизы Мейтнер в создание теории деления ядер, передав ей половину суммы от Нобелевской Премии, это признание носило частный характер — в лекциях или СМИ Ган так и не упомянул о роли Мейтнер, что не могло не ранить её. Конечно, в 1946 году Мейтнер получила американскую награду «Женщина года», в 1949 году — медаль Макса Планка, а в 1966 году — премию Энрико Ферми (совместно с Отто Ганом и Фридрихом Штрассманом). В 1960 году Мейтнер переехала в Кембридж, ближе к племяннику Отто Фришу, где умерла в 1968 году, а в 1997 году её вклад в науку был увековечен в названии элемента № 109 — мейтнерий.