ГЛАВА 1.29. И ВСЕ ЖЕ - ЗОЛОТО ИЗ РТУТИ ("АТОМНОЕ ЗОЛОТО").
1.29.1. Многие старые "школьные" опыты по физике и химии
замечательны своей наглядностью, простотой, наивностью и...
опасностью. В старых учебниках можно встретить "заниматель-
ные опыты" и "показательный фокусы" со всевозможными взрыва-
ми, воспламенениями, излучениями и тому подобным, то есть
именно то, чего современный школьный или "вузовский" препо-
даватель боится, как огня. Вот один из примеров тому.
"Внешность обычных солей радия, этого чудодея в области
физики и химии, не представляет ничего особенного, - сооб-
щал, например, учебник "Физика для всех"(Дрентельн Н.С. Л.:
Госизд, 1925): - обыкновенного вида кристаллические вещест-
ва, сперва белого цвета, но с течением времени окрашивающие-
ся. Из солей получен и чистый металлический радий - сереб-
ристо-белый еталл, очень легко изменяющийся в воздухе и при
соприкосновении со многими веществами.
Соли радия слабо светятся в темноте(флуоресцируют) под
действием радиевых излучений. Гораздо сильнее светится от
них тот щит, который обычно служит для обнаружение Регтгено-
вых лучей(экран с синеродистым барием и пр. - А.А.).
Притом почти все равно, будет ли радиевая соль в свинцовой
коробочке открыта или покрыта слюдой, папкой, тонкой дощеч-
кой или алюминиевой пластинкой; только дотаточный слой свин-
ца уничтожает действие. О влияниии на фотографическую плас-
тинку мы уже упоминали: можно получать такие же "теневые"
снимки предметов, как помощью Рентгеновых лучей, но хуже
очерченные.
Из многих чудес, являеых радием, нельзя не упомянуть еще
одного: его излучения, проникая сквозь многие "непрозрач-
ные" тела, способны возбуждать зрительные центры нашего го-
ловного мозга сквозь кости черепа, совершенно помимо наруж-
ных частей органа зрения - глаз.
Если вы в темноте, плотно обвязав глаза несколькими
оборотами полотенца, станете подносить к голове с разных
сторон препарат радия, то получите впечатление окружающего
вас неопределенного сияния, как бы зарева отдаленного пожа-
ра..."
В другой книге, в фокусах подобного рода предлагалось зри-
телю "спрятать коробочку с радием, например, в карман брюк",
после чего фокусник находил ее с завязанныи глазами. Естест-
венно, чем плотнее глаза завязывали, тем более было темно и
тем больше облегчались условия поиска...
1.29.2. А теперь - обратимся к какому-либо пособию по
Атомной(ядерной) физике и выясним, нельзя ли, все-таки ее
способами произвести то, что столько столетий пытались про-
извести античные и средневековые алхимики, а именно - обра-
тить ртуть в золото, но - путем ядерных реакций?
Долго искать не придется. Для этого достаточно - облучить
ртуть нейтронами. Процесс этот произвели Шерр, Бейнбридж и
Андерсон, еще в 1941 году, бомбардируя атомы ртути быстрыми
нейтронами и получив радиоактивное золото.
Впрочем, для большей доступности, возьмем все же, не курс
"Атомной физики", а какое-либо распространенное учебное по-
собие, например, многочисленный "Сборник задач по медицинс-
кой и биологической физике"(Ремизов А.Н., Исакова Н.Х., Мак-
сина А.Г. М.: Высшая школа, 1987). для медвузов.
Задача 7.11 в разделе "Ядро.Радиоактивность" звучит на
редкость лаконично и требовательно:
"Как получить из ртути золото?"
И - все. После этого "озадаченный" студент может легко пе-
ревернуть несколько страниц, увидеть уравнение реакции и
прочитать удивительный для среднеекового алхимика ответ(на-
помним, верхний индекс обозначает - атомную массу [A], ниж-
ний индекс - порядковый номер, заряд [Z]). Ответ звучит так:
"Так как нейтроны редко попадают в ядра ртути, затраты
энергии в этом процессе очень велики. Таким образом, процесс
получения золота бомбардировкой ртути нейтронами экономичес-
ки невыгоден".
-----------------------------------------------------------¬
¦ ¦
¦ Ртуть Нейтрон Золото ¦
¦ ¦
¦ 198 1 199 198 1 ¦
¦ Hg + n -----> Hg ---> Au + H ¦
¦ 80 0 80 79 1 ¦
¦ ¦
L-----------------------------------------------------------
Но для алхимика, сжигающего тонны угля и перегоняющего ве-
щества днями и ночами речь об "экономической выгоде" попрос-
ту - не шла. И, в данном случае он явно заинтересовался бы
другим: где взять эти самые... "нейтроны"?!
1.29.3. Однако нейтроны "добыть" оказывается - совсем нет-
рудно. Во все тех же старых учебниках физики можно найти
описание простейшего опыта по смешиванию порошка бериллия и
радиоактивной соли. При этом появляется - нейтронное излуче-
ние. Исторически открытие этого эффекта происходило примерно
в такой последовательности.
В 1930 году немецкие ученые В.Боте и Г.Беккер встали в ту-
пик перед явлением, совершенно противоположным тому, который
они ожидали и хотели получить. При изчении взаимодействие
различных элементов с альфа-частицами, были бомбардированы
литий, бериллий, бор(Li, Be, B). Эти элементы - одни из са-
мых легких, их ядра содержат меньше протонов, чем ядра боль-
шинства других элементов.
Аналогичный эффект был обнаружен, почти в это же время,
супругами Фредериком и Ирен Жолио-Кюри(Франция). Они, смешав
в трубочке порошок бериллия с радием обнаружили появление
исходящих из трубочки очень "жестких" лучей.
-----------------------------------------------------------¬
¦ ¦
¦ Бериллий + Радий = (Бериллий + Радий) + Нейтроны ¦
¦ ¦
L-----------------------------------------------------------
Позже, развивая эксперимент, они, с целью проверки, поста-
вили на пути исследуемых лучей парафин, вещество, содержащее
водород и обнаружили, что излучение не является гамма-луча-
ми, поскольку из парафина выбивались ядра водорода(протоны).
У гамма-лучей для этого не хватало энергии.
Лишь спустя два года, в 1932 году, Дж.Чедвик(Англия) дока-
зал что полученнное излучение не имеет ничего общего с гамма
-лучами. Это были предсказанные ранее - нейтроны. Из-за от-
сутствия электрического заряда они обладали колоссальной
проникающей способностью и, соответственно, не обнаруживалиь
камерой Вильсона из-за отсутствия ионизирующей спсобности!
Схема с превращением бериллия и с появлением нейтрона, как
выяснилось впоследствии, такова.
-----------------------------------------------------------¬
¦ ¦
¦ Бериллий Альфа-частица Углерод Нейтрон ¦
¦ ¦
¦ 9 4 12 1 ¦
¦ Be + He -----> C + n ¦
¦ 4 2 6 0 ¦
¦ ¦
L-----------------------------------------------------------
Ядро бериллия, массой в 9 единицы и зарядом в 4 единицы,
после столкновения с Альфа-частицей превращалось в ядро с
массой 13 и зарядом 6. Но из этого ядра немедленно вылетает
нейтрон. В результате заряд не изменяется, но меняется масса
и становится равной 12 единицам. Иными словами, ядро берил-
лия в соединении с ядром гелия дает ядро углерода и нейтрон.
1.29.4. Отклоняясь немного от "золотоносной" темы можно
упомянуть еще один эпизод истории мировой науки, случившийся
незадолго до второй мировой войны в 1934 году. Речь идет об
"незарегистрированном" открытии - расщеплении ядра атома
урана, произведенном группой атомщиков Энрико Ферми, кото-
рое, однако, было столь необычно по своей природе, что, на
какое-то время попросту осталось непонятым даже ими.
В очень известной в свое время книге "Люди и атомы"(М.:
Атомиздат, 1967), ее автор, американский журналист У.Л.Лоу-
ренс, единственный представитель прессы, наблюдавший и взрыв
первой атомной бомбы и сброс бомбы на Хиросиму, пишет:
"С содроганием думаешь о том, что мир находился буквально
на порге катастрофы, когда молодой Ферми и его небольшая
группа из четырех человек - Эдуардо Амальди, Оскар д'Агости-
но, Франко Разетти и Эмилио Сегре - стояли в изумлении, со-
зерцая странные продукты, образовавшиеся в результате бом-
бардировки незначительного количества урана при помощи
нейтронной пушки.
Ею служила стеклянная трубка длиной 12,5 сантиметров, из
которой вылетал поток нейтронов, выбиваемых из атомов берил-
лия мощными ядерными "пулями" радия. Если бы они поняли, что
происходит в их доольно простой экспериментальной камере,
секрет как атомной, так и водородной бомбы был бы открыт еще
в мае 1934 года, а это могло дать Гитлеру уже тогда такое
грозное оружие..."
Все великое - гениально просто.
1.29.5. Впрочем, вернемся к "ядерному" получению золота.
Вот что пишут авторы книги "От водорода до... нобелия"(Та-
убе П.Р., Руденко Е.И. М.: Высшая школа, 1961):
"Отсутствие электрических зарядов чрезвычайно облегчает
внедрение нейтронов в атомные ядра других элементов, делая
нейтрон эффективным "снарядом" атомной артиллерии для осу-
ществления ядерных реакций.
Простейшим источником нейтронов может служить стеклянная
ампула с порошком бериллия в смеси с небольшим количеством
радия. Наличие в такой ампуле 0,1 грамма соли радия обеспе-
чивает получение нескольких сот тысяч нейтронов в каждую се-
кунду".
Итак, задачу, наконец-то, можно попытаться решить. Условия
относительно просты:
1) В алхимическом тигле имеется "некоторое количество"
ртути, например, 200 граммов(напомним, атомная масса Hg -
200,59)содержащее "некоторое количество" атомов ртути(для
удобства пересчета с молями, числом Авогадро и т.п., здесь
можно принять, что речь идет об ртутных испарениях). Нагре-
вание ртути приводит к постоянному перемещению вещества что
важно для "равномерного" облучения.
2) В тигель добавлено "некоторое количество" порошкообраз-
ных бериллия и радия, позволяющее получать "некоторое коли-
чество" выбиваемых нейтронов, например, как сказано, 100.000
нейтронов в секунду.
3) В сутках 60 х 60 х 24 = 74.400 секунд, значит, за сут-
ки, при благоприятных условиях, нейтронами будет поражено не
менее 74.400 х 100.000 = 7.440.000.000 атомов ртути.
-----------------------------------------------------------¬
¦ ¦
¦ Получение нейтронов ¦
¦ ¦
¦ 9 4 12 1 ¦
¦ Be + He -----> C + n ¦
¦ 4 2 6 0 ¦
¦ ¦
¦ ¦
¦ "Использование" нейтронов ¦
¦ ¦
¦ 198 1 199 198 1 ¦
¦ Hg + n -----> Hg ---> Au + H ¦
¦ 80 0 80 79 1 ¦
¦ ¦
L-----------------------------------------------------------
Спрашивается, сколько же суток нужно "варить" 200 г ртути,
чтобы она полностью "дозрела" и превратилась в золото?!
Занятно, что алхимик согласился бы и на годы - лишь бы все
получилось.
Он знал, что это - Великое Делание!
Next