Как были открыты изотопы?

Ради этой стройности и ясности Менделеев подправил значения атомных весов для 9 тогда известных элементов и поместил в таблицу 11 «дырочек», пустых мест, в которых в будущем должны были появиться тогда еще неизвестные элементы, дав им условные названия типа «экаалюминий» или «экайод». А что произошло дальше?

Некоторое время его методика подвергалась ожесточенной критике, мол, что за ученый, коли ради интересов собственной теории начал переписывать значения, которые были найдены и просчитаны не им? Критиковали его до тех пор, пока не пересчитали атомные веса элементов, поправленные Менделеевым, — и он во всем оказался прав.

А когда были открыты галлий (экаалюминий Менделеева), скандий (экабор Менделеева) и германий (экасилиций Менделеева), «двителлур» — полоний, «экайод» — астат — и все остальные, предсказанные русским ученым, Периодический Закон Менделеева стал общепризнанным.

Со временем, по мере развития физики, выяснилось, что номера элементов периодической таблицы — это заряд ядра атомов данного элемента. А атомный вес — это сумма весов всех изотопов данного элемента, помноженных на их процентное содержание.

В начале XX века перед учеными встала серьезная проблема.

В 1841 году был открыт элемент уран. История урана весьма интересна. Еще в Древнем Риме природную окись урана использовали для изготовления желтой посуды. В 1789 году немецкий ученый Клапрот сумел извлечь из руды, добытой в Саксонии, новое металлоподобное вещество. Он назвал его ураном в честь новой планеты Солнечной системы, открытой незадолго до этого астрономом Гершелем.

Уран Клапрота 50 лет считали металлом. А в 1841 году французский химик Э. Пелиго доказал, что это не металл, а оксид металла. Он сумел восстановить из оксида чистый металл — настоящий уран.

Атомный вес элемента довольно долго считали равным 120, но в таблицу Менделеева он при этом попадал не в то место, куда хотел бы Менделеев — и ученый почти удвоил его атомный вес. А через 12 лет опыты немецкого ученого Циммермана подтвердили эту догадку Менделеева, атомный вес урана был определен как 238.

Так вот. При исследовании свойств урана в 90-е годы XIX века было установлено, что он испускает некую «эманацию», проникающее излучение. Это явление было открыто Беккерелем в 1896 году. Изучение нового явления продолжалось.

Ученые начали открывать и другие радиоактивные вещества и обнаружили, что они со временем превращаются в другие элементы.

Так в уране начинал появляться элемент торий. Ну, тут очень просто: атом урана, элемента номер 92, испускал альфа-частицу, ядро атома при это теряло 2 протона и атом урана превращался в атом тория — элемента 90.

Химическим путем торий можно было отделить от урана. Однако это был какой-то странный торий.

Торий был открыт Берцелиусом в 1828 году. Этот элемент практически стабилен, его период полураспада, вычисленный учеными впоследствии, составляет 14.5 миллиарда лет. Но это верно для 232Th. А при распаде урана-238 получается изотоп тория 234Th. А его период полураспада составляет около 24 суток. Вначале торий, полученный из урана 238 в результате альфа-распада, даже называли «уран Х1», не понимая, что именно происходит с ураном.

В наше время известны десятки изотопов одного только тория — от 208Th до 239Th. И длительный период полураспада имеет только 232Th, у остальных он от микросекунд до нескольких суток.

А тогда ученые просто понимали, что происходит нечто непонятное. Совсем недавно клеймили позором алхимиков, говорили, что атом един и неделим, что превращение свинца в золото — жульничество и только. А тут один элемент постепенно превращался в другой.

И пока ученые ядерной физики не разобрались в ситуации, ученые не знали, что делать с изотопами тория, которые они называли:

• 227Th — радиоактиний;
• 228Th — радиоторий;
• 230Th — ионий;
• 231Th — уран Y;
• 234Th — уран X1.

В 1912 году физик Дж. Дж. Томсон произвел эксперимент. Он создал пучок ионов неона и подверг его воздействию магнитного поля. Зная их скорость и напряженность поля, можно было уточнить атомный вес ядер атомов неона. Ученый рассчитывал получить на фотопластинке, фиксирововавшей попадания атомов, засвеченное пятнышко, а получил два пятнышка. Одно — большое, другое — маленькое.

Результат опыта показал, что неон имеет минимум два изотопа с разным атомным весом. И по соотношению размеров пятен засветки можно было определить процентное соотношение изотопов неона в природе и их атомные веса.

Методика опыта Дж.Дж.Томсона позволила создать масс-спектрометр. И тут ученые с удивлением и восторгом обнаружили, что все элементы имеют несколько изотопов.

Все эти изыски в исследованиях ученых сначала были просто невинной попыткой удовлетворить человеческое любопытство, двинуть вперед науку.

До тех пор, пока не были проведены опыты по облучению урана нейтронами и не было обнаружено, что если в ядро атома U-235 попадал медленный нейтрон, то ядро атома урана распадалось на барий и криптон с выделением большого количества энергии и нескольких медленных нейтронов, в среднем их выделялось 2.4.

Когда сумели понять, что это означает, шутки сразу кончились и физики-ядерщики из бесшабашных и любопытных чудаков вдруг превратились в создателей самого страшного оружия массового поражения. Надо было лишь придумать способ отделить изотоп U-235 от изотопа U-238…

Говорят, будто Энрико Ферми сразу после испытания первой атомной бомбы процитировал Бхагават-Гиту:

Если блеск тысяч солнц
Разом вспыхнет на небе,
Человек станет Смертью,
Угрозой Земле.

Откуда древние индусы могли такое знать? Может быть, человечество — и впрямь не первая цивилизация разумных на Земле? И все они в своем развитии дошли до изобретения способа разделить изотопы урана, а потом…