Из истории ядерной физики

Битва за элементы

(Продолжение. Начало в №43)

Главное в жизни - это работа,
вернее, степень ее интересности.
Все остальное - сопутствующие явления.

Олег Куваев

Учёный - это человек, который в чем-то почти уверен.

Жюль Ренар

Глава 2. Взятие сто второго

Об открытии 102-го элемента первый директор ОИЯИ Д.И.Блохинцев сказал: "Пожалуй, это первая дубненская работа, в которой невозможно указать на какую-нибудь погрешность".

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, вдохновленные 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 тяжелых ионов, и он многому научил - в частности тому, как надо работать. Кюрий в Аргоннской лаборатории был, мишени умели делать в Харуэлле, а подходящий ускоритель нашелся 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, не 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 скорее порадовались за братьев своих меньших, чем огорчились, но когда повторили эксперимент и ничего из того, о чем сообщали "шведы", не обнаружили, то скорее огорчились, чем обрадовались. Затратив много энергии, в том числе электрической, в Беркли пришли к выводу, что "шведы" грубо ошиблись: "Когда Гиорсо изучил исходные данные, он был потрясен тем, насколько они были плохими". Авторам предложили отозвать название, они отказались, надеясь, как студенты на экзамене, "проскочить"... 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", хотя еще долго это "No" у Гиорсо ассоциировалось с "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, еще не опробованным методикам. Об ошибках Беркли будет ниже, а теперь заглянем в Курчатовский институт, в сектор Георгия Николаевича Флерова. Из "Книги о нас" участника событий тех лет В.А.Карнаухова (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 свинцовый фон удалось понизить, и была опубликована статья в "Докладах Академии наук" о наблюдении 102-го элемента.

Надо сказать, что фон все-таки оставался, и стопроцентной 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" прием...

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 возмущен...

Борода на флеровский "гипноз" не поддался, похвалил коллектив за настойчивость и успехи, но отметил, что на премию идти рановато. После НТС Георгий Николаевич собрал нас и раздраженно 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 найдем управу!". После этого мне как человеку "с легким пером" поручалось сочинять докладные записки с изложением свежих идей по синтезу новых элементов, которые затем шли в оборонный отдел ЦК с просьбой о поддержке".

Соавторы открытия 102 и 103-го элементов Е.Д.Донец и В.А.Щеголев. Фото Юрия ТУМАНОВА, 1966 год.

По-настоящему 102-й был открыт в 1963 году, уже в Дубне. Открыли его молодые физики Е.Д.Донец и В.А.Щеголев и радиохимик В.А.Ермаков. История этого открытия, в изложении одного из его авторов, прозвучала на одном из заседаний 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 все то, о чем 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.

Е.Д.Донец рассказывает об открытии 102 и 103-го элементов.
Музей ОИЯИ. Семинар "История открытий - от первого лица". Февраль, 2019 год.

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 далекой кубанской деревни, довольно таки просто удалось поступить в Ленинградский политехнический институт, на физико-механический факультет - центр подготовки ученых для работы в ядерной области, в экспериментальной ядерной физике - тот самый факультет, который Георгий Николаевич Флеров 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 Флерова. Услышав, что можно поехать в институт, который возглавляет Курчатов, совершенно легендарная личность, а набирает Георгий Николаевич Флеров, 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 чем речь. (Специалистам все это, конечно, хорошо известно, но газету читают не только специалисты - А.Р.). Вот ускоренное легкое 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 ее уходит на распаковку нуклонов, которые здесь упакованы плотно, а здесь уже не так плотно... Тем не менее, ядро все еще очень горячее, и из него испаряются нейтроны...

Но главным процессом является деление; кипящее, высоко возбужденное ядро в основном делится, и новое тяжелое 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 нем 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 чем 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 удается 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.

(Окончание следует.)

Александр РАСТОРУГЕВ