Как там у вас, на Бета-Лире?

Когда ряд новых заурановых элементов стал уже достаточно протяженным, представилась возможность сопоставить скорости их распада. И тут стало понятным, что природа совсем не случайно — впрочем, повторим это: природа ничего и никогда не делает случайно — поставила уран у верхней естественной границы периодической системы.

Напомним, что период полураспада урана 4,5 миллиарда лет, по случайному совпадению — ровно столько, сколько времени существует Земля (на этот раз совпадение действительно случайное, потому что через миллиард лет наша планета будет насчитывать уже 5,5 миллиарда лет жизни, а период полураспада урана останется все гем же). А это означает, что сегодня на планете урана всего вдвое меньше того количества, каким она была наделена при рождении.

Перейдя урановую границу, элементы начинают катастрофически, именно катастрофически, «слабеть». Период полураспада 93-го элемента, нептуния, уже 2 миллиона лет, причем я выбрал самый долгоживущий изотоп этого элемента — остальные распадаются с куда большей скоростью.

Плутоний живет подольше, но и это время ничтожно по сравнению с жизнью урана — ничтожно коротко: наиболее долгоживущий изотоп 94-го элемента имеет период полураспада примерно 75 миллионов лет. Число вроде бы внушающее уважение, но и оно (до чего же все-таки все относительно!) — миг по сравнению с возрастом Земли.

Дальше величины периодов полураспада как бы катятся вниз по очень крутой горке: только у 96-го элемента, кюрия, в величине периода полураспада появляется слово «миллион» (кюрий-247 распадается наполовину за 15 миллионов лет). Соседи кюрия слева (95-й элемент америций) и справа (97-й элемент берклий) — всего лишь подпоручики в этой табели о рангах, где генеральские звания присвоены торию и урану. Период полураспада 95-го и 97-го элементов — всего тысячи лет.

Но определение «всего» покажется явно несправедливым, если перейти к следующим заурановым элементам. Калифорний-249 (наиболее долгоживущий изотоп 98-го элемента) имеет период полураспада около 500 лет, и это единственный сержант в семействе заурановых, потому что дальше следуют… солдаты? Нет, солдат здесь немного: всего два заурановых элемента имеют периоды полураспада, выражающиеся в сутках: у эйнштейния (№ 99) в днях — 480 дней, у фермия (№ 100) тоже в днях — четыре с небольшим дня. Один элемент — менделеевий (№ 101) — может быть удостоен звания «суворовец»: у него период полураспада исчисляется часами (1,5 часа). А дальше счет идет на минуты; впрочем, всего для одного элемента, 102-го, может быть применена эта единица времени (период полураспада 3 минуты). Всюду далее будут применяться уже только секунды.

Именно при синтезе 104-го элемента, названного затем курчатовием и период полураспада которого 0,1 — одна десятая! — секунды, ученым под руководством академика Г. Н. Флерова пришлось проводить эксперименты, побудившие меня вспомнить диалог, с которого начинался раздел о заурановых элементах. Еще бы, за доли секунды химики успели не только отделить курчатовий от других радиоактивных элементов, образующихся вместе с ним, но и определить, что он первый из всех заурановых элементов принадлежит не III, а IV группе периодической системы, прикинуть температуру кипения соединения курчатовия с хлором, констатировать значительную схожесть курчатовия с его ближайшим соседом по группе элементов гафнием и установить еще десятки других деталей химии 104-го.

Все эти данные с полной определенностью поясняют, почему естественная граница периодической системы проходит через уран. 93-й и 94-й элементы, не говоря уж о более тяжелых, попросту не сохранились. Как видим, время расправляется не только с биологическими видами, вымирают не только птеродактили и индрикотерии, не только споровые деревья и гигантские папоротники, но и химические элементы.

Сведения о продолжительности жизни заурановых элементов, которые были только что сообщены, наводят на размышления, от которых так и веет здоровым скептицизмом: стоит ли биться над синтезом следующих заурановых элементов, ведь совершенно очевидно, что дальше будет идти счет на сотые, тысячные, а там, глядишь, и миллионные доли секунды. Элемент, который живет одну миллионную секунды! Это же абсурд!

«Совершенно очевидно», «абсурд»… Подобная категоричность (а последняя, как известно, почти всегда соседствует с ограниченностью) несомненно проистекает из предпосылки, что периоды полураспада должны уменьшаться с увеличением порядкового номера синтетического тяжелого элемента.

Разумеется, если прибегнуть к приему, который в науке называется экстраполяцией, то не приходится сомневаться, что элементы с порядковыми номерами, большими, чем 105, и впрямь будут иметь периоды полураспада в тысячные, а затем и в миллионные доли секунды. Тут уж задумаешься: существует ли такой элемент или это скорее «неосязаемый чувствами звук».

Все это было бы правильным, если бы экстраполяция в науке, да и не только в науке, всегда оправдывалась. В связи с этим мне вспомнилась не лишенная достоверности. история о том, как новобранцу в английской армии офицер задает вопросы на сообразительность (тесты, как их сейчас называют):

— Джонсон, скажите, что это такое: один каблук, один носок, восемь дырочек и шнурок?

— Не могу знать, сэр!

— Болван, это башмак. Ну, а что такое два каблука, два носка, шестнадцать дырочек и пара шнурков?

— И этого не могу знать, сэр!

— О господи, мне, по-видимому, специально присылают таких отборных… сократов! Это два башмака! Ну ладно. Может быть, хотя бы сейчас скажете, что это: белые и черные клавиши, три ножки и черная доска?

— Три башмака, сэр!

Как видим, экстраполяция креп ко подвела беднягу Джонсона. Может экстраполяция подвести и в предсказывании величин периодов полураспада еще не полученных заурановых элементов.

Посмотрите на картинку, что нарисована здесь, на этой странице. В общем-то, довольно заурядный пейзаж островков с пальмами. Похоже на широко распространенный жанр юмористических рисунков, где обыгрывается ситуация: человек на необитаемом острове. Ничего юмористического в той ситуации, о которой хотим сейчас рассказать, нет. А эти острова имеют самое непосредственное отношение к проблеме заурановых элементов.

Начать с того, что эти районы суши, окруженные водой, так и называются: «острова устойчивости» — термин, который сейчас в физике прочно завоевал право на гражданство. Не случайно рисунок окантован рамочкой, на которой изображены какие-то числа. Хотя почему «какие-то»? Ба, ведь это наши старые знакомые — «магические числа»! Да, рамка эта — координатные оси, одна из которых отвечает числу нейтронов, а другая — числу протонов в ядре атома. Если, как мы уже говорили, те ядра, которые состоят из «магических чисел» нуклонов (протонов и нейтронов) отличаются повышенной прочностью, то особая устойчивость должна быть присуща «дважды магическим» ядрам — тем, которые содержат «магические числа» и протонов и нейтронов. Вот эти ядра и называются островами устойчивости.

Организуем небольшую «географо»-физическую экспедицию, задачей которой будет раскрытие тайны возникновения островов устойчивости.

Не помню точно, где именно видел я один необычный рельефный глобус. Наряду со знакомыми очертаниями известных горных массивов на глобусе тянулись какие-то неведомые хребты с незнакомыми вершинами. Лишь потом, обратив внимание на области, где проходят эти необычные хребты, вы замечаете, что все они располагаются на дне морей и океанов. Именно так выглядит глобус, изображающий рельеф всей земной поверхности. Если бы сравнение не было таким мрачным, можно было бы сказать, что глобус этот изображает земной шар, из которого внезапно улетучилась вся вода.

Попробуем на короткое время «осушить» и наш рисунок с островами устойчивости. Что же получается? Как и следовало ожидать, острова превратились в вершины, расположенные вдоль «Хребта Устойчивости». Попробуем назвать эти вершины. Ломать, впрочем, голову над придумыванием названий не придется. Вот первая (на рисунке справа внизу) вершина «26–30», то есть 26 протонов и 30 нейтронов. Впрочем, можно было бы эту вершину окрестить более благозвучно: «Пик Железа», потому что элемент, в ядре атома которого 26 протонов, может быть только и только железом.