Взятие сто второго

БИТВА ЗА ЭЛЕМЕНТЫ
Взятие сто второго

ЭПИГРАФЫ:

Главное в жизни — это работа, вернее, степень её интересности.
Всё остальное — сопутствующие явления.
Олег Куваев

Учёный — это человек, который в чём-то почти уверен.
Жюль Ренар

Если бы люди заботились об успехах науки более, чем о своей известности,
легко было бы им понять, что высшая заслуга их состоит в производстве опытов,
в собирании наблюдений, что не следует составлять теорий,
не проверив предварительно, насколько они подтверждаются фактами.
Роберт Бойль,
«Химик-скептик»


Первая попытка синтезировать 102-й элемент, вошедшая в историю трансуранов как «Стокгольмское фиаско», была предпринята в 1957 году. 15 лет в Беркли спокойно занимались своим делом, выдавая на-гора один трансуран за другим, не чувствуя за спиной горячего дыхания конкурентов, — и вот два радиохимика из Аргоннской лаборатории, вдохновлённые примером Беркли, где в 1955 году при облучении  109 атомов эйнштейния ускоренными альфа-частицами было получено 17 атомов 101-го элемента, решили тоже попытать счастья на этом поприще — получить 102-й, облучая кюрий ионами углерода.

Это был первый опыт синтеза нового элемента с помощью тяжёлых ионов, и он многому научил. Кюрий в Аргоннской лаборатории был, мишени умели делать в Харуэлле, а подходящий ускоритель нашёлся в Нобелевском институте в Стокгольме — так родилась та самая «стокгольмская группа», которую для краткости потом стали называть просто «шведы».

Первые же результаты внушили «шведам» такой оптимизм, а желание обойти Беркли было так велико, что они, утруждая себя излишними проверками, отправили сообщение в «Physical Review» — и ИЮПАК быстро утвердил предложенное авторами название «нобелий» и номенклатуру 102-го элемента No.

В Беркли повторили «шведский» эксперимент — и ничего из того, о чём сообщали «шведы», не обнаружили. Затратив много времени и энергии, в Беркли были искренне огочены: «Когда Гиорсо изучил исходные данные, он был потрясён тем, насколько они были плохими». Авторам предложили отозвать название, они отказались... Как писали потом авторы книги «Трансурановые люди», первопроходцы Территории Трансуранов Гленн Сиборг и Альбер Гиорсо, а также их младшая современница и сподвижница Дарлин Хоффман (которая, видимо, и писала эту книгу), единственное, что осталось от «открытия» «шведов», это название элемента 102 и его номенклатура «No», которая у Гиорсо ещё долго ассоциировалось со словом «nobelievium».

Команда из Беркли опубликовала свои данные по 102-му, в том же году опубликованы и результаты, полученные в Курчатовском институте в Москве, но ошибки на этом не закончились; как объясняли потом «трансурановые люди», эта полоса неудач была вызвана переходом к новым, ещё неопробованным методикам. Об ошибках Беркли будет ниже, а теперь заглянем в Курчатовский институт, в сектор № 7 Георгия Николаевича Флёрова. Из «Книги о нас» участника событий тех лет В. А. Карнаухов (даётся в сокращении):

«Первый же результат вызвал бурю энтузиазма: были обнаружены две неизвестные линии в спектре альфа-частиц с энергиями примерно 9 и 12 МэВ. Однако буря сменилась тихой задумчивостью, когда установили, что эти необычные частицы наблюдаются и в фоновых опытах без плутониевой мишени.

Вскоре мы поняли, что они возникают в результате реакций на примеси свинца. Была необходима стерильная по свинцу химическая посуда. Кто-то из химиков подсказал, что пробки для шампанского делаются из французского полиэтилена, который очень хорош для нашего дела. На задание по сбору пробок по кабакам направили меня, как ответственного за изготовление мишеней, и Юру Оганесяна, как человека повышенного обаяния. В результате свинцовой фон удалось понизить, и была опубликована статья в «Докладах Академии наук» о наблюдении 102-го элемента.

Надо сказать, что фон всё-таки оставался, и 100%-й уверенности, что кроме него наблюдался новый элемент, не было, но Георгий Николаевич был уверен, или делал вид, что уверен. Он выступил на Научно-техническом совете отдела с предложением выдвинуть работу по 102-му элементу на Государственную премию. Сейчас я не исключаю, что это был «тактический» приём...

На НТС председательствовал сам Борода. Элита отдела весьма скептически отнеслась к нашим результатам. Профессор А. Б. Мигдал так прокомментировал неубедительно малое количество зарегистрированных атомов нового элемента: «Один волос, но густой!» Георгий Николаевич был возмущён...

Борода на флёровский «гипноз» не поддался, похвалил коллектив за настойчивость и успехи, но отметил, что на премию идти рановато. После НТС Георгий Николаевич собрал нас и раздражённо комментировал неудачу. Про Игоря Васильевича говорил, имея в виду недостаточную поддержку наших требований на ускорительное время: «Сидит, с красной шеей… но мы и на него найдём управу!». После этого мне, как человеку «с лёгким пером» поручалось сочинять докладные записки с изложением свежих идей по синтезу новых элементов, которые затем шли в оборонный отдел ЦК с просьбой о поддержке».

102-й элемент, о синтезе которого объявили сначала в Стокгольме в 1957 году, а потом в Беркли в 1958-м и в том же году в Курчатовском институте в Мосвке, по-настощему был открыт в Дубне — в 1963 году, молодыми сотрудниками Лаборатории ядерных реакций Е. Д. Донцом, В. А. Щёголевым и В. А. Ермаковым. Первый директор ОИЯИ Д. И. Блохинцев сказал: «Пожалуй, это первая дубненская работа, в которой невозможно указать на какую-нибудь погрешность». Далее — история самого открытия, изложенная от первого лица на заседании историко-научного семинара музея ОИЯИ в феврале 2019 года.

— Поскольку я буду рассказывать о событиях более чем полувековой давности, — начал Евгений Денисович, — это примерно середина прошлого века, то я бы приветствовал вас так: «Здравствуйте, товарищи». — И, выждав, когда стихнут аплодисменты, продолжил: — Мне бы хотелось говорить не только о физике, может быть даже и не столько о физике, сколько о людях, которые  делали всё то, о чём я буду говорить. И о той обстановке, которая была тогда — у нас в стране, на международной арене, чтобы как-то почувствовать атмосферу... Раз «от первого лица», то я буду рассказывать как очевидец событий тех лет.

Середина прошлого века. В Советском Союзе — лавина достижений в космонавтике и в ядерной отрасли. Первый спутник. Первый космонавт. Первое испытание водородной бомбы в 1953 году. Первая атомная станция в 1954-м. И, я бы сказал, очень большой интерес к ядерной физике...

Мне, из далёкой кубанской деревни, довольно таки просто удалось поступить в Ленинградский политехнический институт, на физико-механический факультет — центр подготовки учёных для работы в ядерной области, в экспериментальной ядерной физике — тот самый факультет, который Георгий Николаевич Флёров окончил в тридцатых годах.

1958 год. Период подготовки к дипломной работе. К нам на факультет из Москвы, из ЛИПАНа (так назывался Курчатовский институт),приезжает  Аршавир Саркисович Карамян — набирать сотрудников для работы в секторе Георгия Николаевича Флёрова. Услышав, что можно поехать в институт, который возглавляет Курчатов, легендарная личность совершенно, а набирает Георгий Николаевич Флёров, тоже легендарная личность, все заволновались — всем хотели поехать.  А он отобрал четверых, по-моему, или пятерых. И я оказался в их числе.

Оформление тянулось очень долго, и только к маю мы смогли оказаться в этом легендарном институте. И сразу же мне пришлось столкнуться с синтезом новых изотопов — пока что — не элементов, изотопов. Я расскажу, о чём речь. (Специалистам всё это, конечно, хорошо известно, но газету читают не только специалисты — А. Р.). Вот  ускоренное лёгкое ядро — на самом деле, ион какой-нибудь — углерод, кислород, азот, неон... Вот некое ядро — это может быть уран, торий, калифорний, кюрий... Вот они в ускорителе сближаются; достаточно высокая энергия... Перед сближением ядро меняет форму: здесь оно, вы видите, круглое, а здесь уже яйцеобразное... Это значит, что барьер для слияния повышается... Образуется составное ядро; оно — кипящее, потому что привнесена большая энергия; часть её уходит на распаковку нуклонов, которые здесь упакованы плотно, а здесь уже не так плотно... Тем не менее, ядро всё ещё очень горячее, и из него испаряются нейтроны...

Но главным процессом является деление; кипящее, высоко возбуждённое ядро в основном делится, и новое тяжёлое ядро появляется примерно в одном из 107 или 106  вариантов... 105, в лучшем случае. Как говорил Ярослав Голованов, который к нам приезжал, может быть, вы о нём слышали, это похоже на то что сталкиваются два «Москвича» — и однажды, раз в 107 случаев, рождается новая «Волга»...  Потому что в основном это осколки деления. Вот это то, с чем я столкнулся сразу как приехал.

Нас, будущих выпускников, а тогда дипломников, встретил Георгий Николаевич. Он сказал: вы должны нам помочь. Большой честью для нас было слышать это; мы были смущены. А в чём дело? Они в это время пытались получить 102-й элемент, и его нужно было идентифицировать. Есть однозначный способ идентификации. Вновь образованное ядро испытывает альфа-распад; если, к примеру, это был 102-й элемент, то после распада это будет уже 100-й. По альфа-частице идентифицировать практически невозможно. Во многих случаях достоверную информацию удаётся получить, если возможно химическое выделение, но и тут случаются ошибки. А по дочернему ядру, по его заряду Z, можно практически однозначно установить, что был материнский продукт с зарядом Z+2. И Георгий Николаевич решил попытаться получить 102-й с массой 253 и зарегистрировать его по дочернему продукту — фермию-249, который в то время был неизвестен.

Мне была поставлена задача обнаружить фермий-249 и посмотреть его свойства, чтобы потом, если будет получен 253102, по фермию-249 его идентифицировать. Это была тема моей дипломной работы. К концу года  нам удалось в реакции уран + кислород обнаружить фермий-249 и определить его период полураспада — 150 секунд, как сейчас помню; позже это было подтверждено, и если вы  посмотрите в справочнике, то найдёте там эти 150 секунд. А вот энергия оказалась завышенной; измерения делались с помощью фотоэмульсий, а точность их далека от желаемой... Тут мне хотелось бы вспомнить Перелыгина Владимира Павловича, Химчинову — к сожалению, я забыл её имя-отчество... Бориса Николаевича Макова, Анатолия Степановича Пасюка и Василия Максимовича Плотко — всех тех, кто обеспечивал ядерные фотоэмульсии и ионный источник...

Мне было предложено подумать, нельзя ли переделать ионный источник, чтобы получить зарядность 5, а лучше бы 6 — это позволило бы продвинуться по энергии выше и снимать функцию возбуждения, чтобы всё было более точно. У меня возникла идея ионной ловушки, и тогда я впервые столкнулся с плазмой...

В это время американцы сообщили, что в ядерной реакции C-12 + кюрий получается 102-й элемент с массой 254 — он испускает альфа-частицу с периодом 3 секунды и даёт дочерний продукт фермий-250, который они регистрировали по периоду альфа-распада — 30 минут. Через какое-то время они сообщили, что этот изотоп испытывает спонтанное деление, и появился гнетущий пессимизм: если 102-й обладает такими свойствами, то вряд ли можно будет продвинуться  по элементам дальше, их периоды полураспада будут очень малы... Всё это не вызывало АБСОЛЮТНО НИКАКИХ СОМНЕНИЙ.

Когда в Дубне был построен новый циклотрон, Георгий Николаевич с коллегами, учитывая что 102-й открыт, а в Беркли объявили уже и о 103-м, решил переключиться на синтез 104-го. А нам, трём молодым людям,— мне, Виктору Андреевичу Ермакову и Владиславу Александровичу Щёголеву — он предложил подумать, будем ли мы дальше заниматься 102-м элементом, и если нет, то тогда переключиться на другие работы. Мы — по молодости, по глупости — решили, что всё-таки мы попробуем синтезировать 256102, который по предсказаниям должен жить одну-две сотых секунды.

Несколько раньше для этого была создана ионизационная камера, позволявшая мерить альфа-частицы  с высокой точностью. Электронику обеспечивал Герман Германович Кун, сотрудник из ГДР, я отвечал за физическую часть.Мы использовали метод идентификации материнского ядра по дочернему продукту. Эта методика известна ещё с начала прошлого века.  При распаде альфа-частица летит в одну сторону а ядро отдачи, слегка заряженное, — в другую, и если поставить отрицательно заряженную пластинку, то ядра на ней будут собираться; потом их можно будет взять, химически идентифицировать, определить энергию распада, период полураспада...

Американцам при синтезе 102-го приходилось тащить продукты реакции из плазмы, которая возникает, когда интенсивный пучок проходит через газ, а мы, зная, что плазма — вещь неуправляемая, постарались в своей конструкции этой проблемы избежать. Вот часть устройства, которое, должно быть, есть в этом музее. Этот экспонат долго хранился в Политехническом, а когда в 1990-х всё начало разваливаться, Слава Щёголев, спасибо ему, вспомнил об этом, взял его, и теперь его можно посмотреть...

Американцы при работе с кюрием сожгли мишень, и на полтора года эта часть лаборатории выбыла из работы, потому что надо было очищать всё от кюрия, а у нас мишень охлаждалась за счёт плотного контакта с некоторой сеткой, и все вмятины убирались давлением газа (400 тор), чего нельзя достичь, если сжимать между двумя пластинами... Мы могли работать с одной мишенью практически всё время — не только в опытах по 102-му, но и по 103-му.

Период полураспада этого изотопа фермия — 25 часов с лишним, и мы могли работать долго, обычно облучение длилось 10-15 часов. Можно было накапливать, накапливать... Потом серебряная фольга растворялась в химическом реагенте... — всё это знал Виктор Андреевич Ермаков; он растворял, выделял оттуда с помощью  ионообменных методов фермий... О нём я ещё скажу, он уехал потом в Мелекесс, где создавались тогда редкие изотопы; когда он ушёл, мне звонили оттуда и сказали, что это был радиохимик от Бога...

В первом же опыте мы обнаружили 80 атомов фермия-252. В начале 1963-го мы окончательно убедились, что при облучении урана-238 неоном-22, мы получаем 102-й элемент с массой 256, с испарением 4 нейтронов. Проведена была химическая идентификация, определён период полураспада, измерена энергия альфа-частиц фермия-252 и получена функция возбуждения. Период полураспада 102-го оказался, как мы написали, около 8 секунд; дальнейшие опыты (не у нас) показали 3,5 секунды...

Нас смущала маленькая статистика. Мы Георгию Николаевичу об этом сказали, он говорит: да это неважно! Вы с чем воевали? С сотой долей секунды! А вы будете думать, восемь это или пять, три или десять?.. Это неважно. Надо думать о чём-то другом*.

И 20 мая о наших экспериментах объявило Центральное  телевидение**... А через несколько дней, совершенно неожиданно, во всяком случае, для меня,  у нас в Лаборатории появились Сиборг и Гиорсо — те самые первооткрыватели 254102. Гленн Сиборг в то время был председателем Комиссии по атомной энергии США, третьим или четвёртым лицом в правительстве Джона Кеннеди, но как учёный, узнав что по 102-му получен другой, неожиданный результат*, он решил убедиться в этом сам. Мы показали наше оборудование, Сиборг зашёл даже в ту часть, что была облучена. Они убедились, что у нас всё правильно, и уехали.

А мы подумали: раз они ошиблись в  своих предсказаниях, то надо проверить, а всё ли правильно с этим 254102, о котором они говорили? Вместо урана поместили 243Am и облучали его 15N.  То же самое сделали, облучая уран-238 неоном-22... И что мы обнаружили? Они давали период полураспада 3 секунды, а он оказался НАМНОГО больше — около 50 секунд.

В 1971 году они получили несколько изотопов 102-го, изучили их свойства и признали: да, мы ошиблись — на самом деле то, что мы приняли за 102-й с массой 254, был 102-й с массой 252... Но при этом им пришлось признать, что радиохимия у них была никуда не годная, несмотря на то, что Сиборг, автор, лауреат Нобелевской премии — радиохимик. Они сказали, что они ПЕРЕПУТАЛИ фермий с калифорнием... Когда впоследствии решался вопрос о приоритете, комиссию ИЮПАК эти объяснения не убедили, и приоритет был закреплён за Дубной, причём, стопроцентно. Но название оставили нобелий, хотя мы предлагали жолиотий.

Вот такая история. Люди несерьёзно подошли к своей работе. Старались поскорее открыть — и вот что получилось. А мы готовились фактически с 1959 года по 1962-й включительно, и весь 1963-й год шли эксперименты. Я помню, я катался на лыжах, а у меня ещё сомнения возникали: вдруг что-то не так? У меня перед глазами был яркий пример — когда было признано, что «шведы» ошиблись, и они даже не стали возражать, я понял, что быть автором или соавтором, это никакие не премии, не награды, не что-либо ещё, это прежде всего ГРУЗ ОТВЕТСТВЕННОСТИ...

А теперь коротко о 103-м. В 1961 году они объявили, что открыли 103-й элемент. У них не было никакой химии, никаких ядер отдачи, они просто получили альфа-спектры и сказали: вот альфа-линия, которую мы не можем приписать ничему, кроме 103-го.

Мы решили подойти к этому более серьёзно. Пользуясь той же методикой,  мы облучали америций-243 кислородом-18 и получили 103-й элемент с массой 256. Регистрировали по тому же фермию-252: 103-й либо испытывает электронный захват и превращается в 102-й с массой 256, либо испытывает альфа-распад, и  превращается в менделевий-252, о котором точно известно, что он тоже испытывает электронный захват.

Был определён период полураспада, замерена функция возбуждения, энергия альфа-частиц — всё как и для 102-го. «Пичок», который показали американцы, без каких-либо других доказательств, выглядел не очень убедительно, мы же показали всё, но не указали, каков основной тип распада.

И комиссия разделила приоритет между Беркли и Дубной. Таким образом, один элемент был открыт стопроцентно у нас, а второй — фифти-фифти...

— А у меня возникла мысль, — продолжал Евгений Денисович, —  столкнуть два ядра урана... Деление должно привести к трансурановым элементам, и какие-то из них могут оказаться очень тяжёлыми. В это время в Лаборатории высоких энергий были ускорены дейтроны, и возникла необходимость получать «голые» ядра — неона, аргона, углерода — чтобы их можно было ускорять на дубненском синхрофазотроне. И я решил, что может быть надо заняться ионным источником.

Должен с горечью признать, что к тому времени в Лаборатории ядерных реакций сложилась какая-то странная ситуация, мне до сих пор непонятная. Нашей небольшой группе... кстати, я не ещё упомянул Тинькова Алексея, который делал нам всю механику...  Нам вдруг перестали давать время на ускорителе.

Почему, я не знаю. Может быть, потому что мы решили попробовать 105-й элемент синтезировать. Нам даже дали возможность сделать два облучения.  В первом облучении мы обнаружили два случая, во втором — ноль. И всё, больше возможности у нас не было. А это конец 1965 года. Представляете?

Мы поняли, что нам тут больше делать нечего. Мне было хорошо, у меня была эта идея — создать источник, и была Лаборатория высоких энергий, которая нуждалась в таком источнике, то есть, я был обеспечен интересной работой. Виктор Ермаков должен был уехать, бросить все эти дела — хотя очень интересные дела были! С большой горечью и Слава Щёголев должен был бросить это дело; он занялся ядерными фильтрами — задача, конечно, хорошая, важная, но... не передний край науки. Группа распалась, и я ушёл в Лабораторию высоких энергий.

По окончании лекции один из коллег — тех, кому тоже посчастливилось попасть в флёровский призыв 1958 года, задал Евгению Денисовичу вопрос, действительно ли он не знает, почему перестал заниматься трансурановыми элементами? «Может быть, ты знаешь?»  — спросил Евгений Денисович. И, выслушав ответ, заметил: «Но это уже не от первого лица».

Фото Юрия Туманова.

http://proza.ru/2022/09/24/1119