Взятие сто четвертого(Повесть)
Шрифт:
Как видите, элементарно просто.
Но — вы ждали этого «но», и я спешу вознаградить вас за ожидание — как заставить ядро плутония добровольно поглотить электрически заряженный атом — ион? Разумеется, реакция происходит не за письменным столом. Реакция идет в машине — в циклотроне, весь смысл которого в том и состоит, чтобы разогнать ионы и, как снаряды, буквально вонзить их в ядра плутония. Физики называют это: бомбардировать, — на добровольных началах здесь ничего не получится.
Когда-то много и упорно спорили: какую машину лучше применять для поисков новых элементов, линейный ускоритель или циклотрон? Идея применения циклотрона, между прочим, принадлежала академику Игорю Васильевичу Курчатову. В конечном итоге она и восторжествовала.
К 1957 году Флерову, который был учеником и единомышленником Курчатова, удалось ответить на принципиальный вопрос: можно ли с помощью
В циклотроне есть специальный ионный источник — сердце машины, — и этот источник не просто техника, это уже искусство. Физики порой сами до конца хорошо не понимают, как работает ионный источник. Это похоже на то, как мы, грешные, глядя на «Сикстинскую мадонну», не умеем понять, как удалось простой человеческой руке так божественно положить краски.
Ионный источник рождает целый поток заряженных атомов-снарядов, и это очень важно, чтобы был поток, а не один ион, так как из десяти миллиардов попаданий точно в ядро плутония лишь в одном-единственном случае получается ядро нового элемента.
С таким выходом «готовой продукции» циклотрон, будь он на хозрасчете, давно протянул бы ноги. Еще ни один физик в мире не видел собственными глазами даже грамма фермия или эйнштейния. Впервые полученный плутоний занимал место величиной с булавочный укол. Элемент менделевий физики считали просто в атомах: семнадцать штук, и, как говорится, ни пол-атома больше. Лоуренсий получили вообще в символических дозах. А один атом 104-го рождался за пять-шесть часов непрерывной работы циклотрона. Помножьте на сто пятьдесят — на количество атомов, полученных группой Флерова, — и вы узнаете, как безжалостно расходовал эксперимент время ученых.
К сожалению, союз «но» один из самых вместительных союзов. Разговор о трудностях только начинается: получить новый элемент гораздо легче, чем зафиксировать это обстоятельство и доказать, что получен именно тот элемент, который искали. Потому что ядра радиоактивных элементов гибнут прежде, чем их успевают «поймать», — чем дальше они стоят в таблице за ураном, тем меньше они живут на белом свете. Фермий — 23 часа, менделевий — уже один час, а 102-й элемент — всего восемь секунд, которых, правда, как утверждает Юрий Лобанов, «за глаза хватит», чтобы поймать…
Каков же век 104-го?
Сегодня мы знаем: 0,3 секунды. Но когда шли опыты, это было неизвестно. Существовала только одна-единственная гипотеза шведского ученого Юханссена: он доказывал, что 104-й будет жить 0,013 секунды, то есть мгновение. А это означало, что получить элемент, может, и удастся, но зафиксировать это обстоятельство — нет.
Флеров все же решил попробовать. Игнорировать полностью предсказание Юханссена было невозможно, но и полностью доверять ему тоже нельзя: расчеты шведского ученого не были безукоризненными, хотя и не имели пока опровержения. Потом выяснилось, что Юханссен грубо ошибся. Флеров между тем не жалеет, что решил двигаться вперед, держась за предсказание шведа, как за веревочку в метель и пургу. Потому что эта веревочка хоть и не могла привести точно к цели, а все же позволила двигаться не вслепую, не наобум, а в том направлении, в котором, пожалуй, и следовало идти.
Однако сейчас, когда все трудности позади, никто не возьмет на себя смелость категорически сказать, чего более принесла гипотеза шведа нашим поискам — вреда или пользы. Казалось бы, вреда, ибо наслоила новые трудности на те, которые и без того были, и отодвинула тем самым достижение результата. Но, может быть, и пользы, ибо позволила до предела усовершенствовать аппаратуру и методологию. Так спортсмен тренируется в сверхтяжелой обуви, чтобы на официальных соревнованиях чувствовать себя увереннее и легче.
Когда гипотеза Юханссена была отвергнута, усовершенствованная методология сыграла свою решающую роль, облегчив открытие нового элемента.
Подобное часто происходит в научных поисках: тратя время и силы на опровержение фальшивых гипотез, ученые оттачивают оружие для рождения гипотез новых и более состоятельных. Самозатачивающийся кинжал.
Итак, Юханссен предсказал век 104-го, измеряемый тысячными долями секунды. Между тем способ регистрации нового элемента, то есть способ его «поимки», основан как раз на учете времени его жизни. В специальном пробнике — приборе, вставленном в циклотрон, — была движущаяся лента в сорок микрон толщиной. Она была устроена так, что принимала
на себя ядра нового элемента, образовавшиеся в результате бомбардировки ядер плутония ионами неона. Вместе с лентой эти ядра, как на эскалаторе, ехали к специальным стеклам — детекторам. И расчет физиков был прост: если, проезжая мимо стекол-детекторов, ядра погибнут, разделившись на два осколка, то осколки, в свою очередь, стукнутся о стекла и оставят на них следы столкновения — грубо говоря, «дырки». По этим следам, хорошо видимым в микроскоп, и можно будет впоследствии сосчитать количество полученных атомов и провести весь комплекс необходимых исследований.Но судите сами: если никто не знает, сколько времени живет ядро, никто не сможет определить, какой должна быть и скорость ленты. Где гарантия, что ядра разделятся, точно поравнявшись с детектором, а не раньше или позже? Нет и нет на стеклах следов, и что там происходит внутри циклотрона, одному богу известно — возможных комбинаций столько, что не хватит и двух жизней целому коллективу ученых, чтобы их перепробовать.
Естественно, пришлось прежде всего «подогнать» под гипотезу Юханссена скорость ленты, чтобы успеть доставлять новые ядра к стеклам-детекторам за 0,013 секунды. Такой скорости достигли — 110 километров в час. Но никакая лента ее не выдерживала: рвалась. Пробовали применить нержавеющую сталь, медь, — из чего только не пытались сделать сорокамикронную ленту! — рвалась. Наконец после сложных и мучительных поисков, доводящих до отчаяния, удалось придумать «хитрый» сплав, и лента «пошла», как сказал Юрий Лобанов, — «пошла» только для того, чтобы убедить измученных экспериментаторов в бесплодности их мучений, в ненужности «хитрого» сплава, в никчемности такой скорости хода — в ошибочности гипотезы Юханссена.
Право же, это было очень жестоко со стороны самой гипотезы, но, к сожалению, это была не единственная жестокость, перенесенная и пережитая физиками во время поисков нового элемента.
Мешал еще так называемый «фон». Там, где, кроме 104-го, больше вообще ничего не ждали, вдруг посыпались ядра других, уже известных элементов: 102-го, 100-го, 95-го и т. д., которые почему-то образовывались параллельно со 104-м. И отделить новый элемент от уже известных — это называлось у них «выделить из фона» — было неимоверно трудно. Само по себе явление — образование фона — уже было открытием, и довольно любопытным, но отодвигало поиск 104-го в далекое и неизвестное будущее.
Чем больше они предпринимали попыток избавиться от фона, тем более затуманивалась картина. Все элементы, как и 104-й, оставляли на стеклах следы своего распада, а по величине «дырок» никак невозможно было определить, какому из распавшихся ядер они принадлежат, потому что осколки всех ядер с одинаковой скоростью вонзались в стекла. Во всяком случае, разница в скорости была столь незначительна, что тонкости аппаратуры не хватило, чтобы ее уловить. Оставалась возможность «сортировать» осколки по их массе. Пришлось самим строить массепаратор — он занял одну четвертую часть всего циклотрона — и пытаться с его помощью отделить осколки 104-го от всех прочих. Но тут выяснилось, что осколки одного и того же ядра могут иметь разные массы: делятся ядра не равно, не пополам! Что за напасть!
И вновь пришлось совершенствовать аппаратуру, вновь ломать голову над методологией, чтобы преодолеть и это «но», — не зря Флеров считает освобождение от мешающего фона не «ступенькой» в своем восхождении к 104-му элементу, а безусловным «лифтом».
А мишень? Разве создание плутониевой мишени не «лифт»? Представьте себе алюминиевую пластинку в шесть микрон толщиной, на которую специальным способом нанесен один микрон плутония. Смысл мишени таков. Ее ставят в циклотрон «тылом» к потоку ионов, вылетающих из ионного источника. Поток должен пробить алюминий — он легко пробивает стомикронную толщину, а тут всего шесть, так что подавно, — и затем должен бомбардировать плутоний. Если ион пролетал мимо ядра плутония, это означало промах — «молоко». Тогда ничего не получалось. А если сталкивался с ядром плутония и при этом сливался с ним, и получалось новое ядро с суммой масс двух слившихся ядер — вы помните, это происходит один раз на миллиарды столкновений, — и новое ядро вылетало из мишени, «выбивалось» из нее, и, хоть и с несколько погашенной скоростью, попадало на движущуюся ленту, которая, к счастью, теперь не рвалась и доставляла ядро к детектору, прежде чем оно разваливалось на осколки, и осколки оставляли на стеклах следы, и никакой фон не путал картину, и по этим следам специальным методом удавалось зарегистрировать по два осколка от каждого развалившегося ядра — ох, дайте перевести дух! — то это самое ядро можно наконец предположить ядром нового элемента.