Занимательная геохимия. Химия земли - Александр Евгеньевич Ферсман

Год спустя, в 1940 году, молодые советские физики К. А. Петржак и Г. Н. Флеров открыли, что деление урана происходит и самопроизвольно, то есть что в природе существует еще один вид радиоактивного распада — спонтанное (самопроизвольное) деление, которое, однако, случается еще реже, чем обычный радиоактивный распад урана.

Если путем обыкновенного радиоактивного распада половина всех наличных атомов урана распадается через четыре с половиной миллиарда лет, то путем деления атомов урана период полураспада равен 8 тысячам триллионов лет, и, следовательно, этот второй тип распада случается в два миллиона раз реже, но зато он сопровождается гораздо большим выделением энергии, чем обычный радиоактивный распад.

При спонтанном делении урана тоже происходит образование некоторых устойчивых ядер элементов, постоянно накапливающихся в природе, наряду с образованием неустойчивых и далее распадающихся ядер.

Так, если при обычном радиоактивном распаде происходит образование и постепенное накопление атомов гелия, то при новом типе радиоактивности урана происходит образование и постепенное накопление атомов ксенона или криптона.

Путем бомбардировки изотопов урана нейтронами и заряженными частицами в 1950–1957 годах удалось получить ряд новых заурановых элементов — нептуний с атомным номером 93, плутоний — 94, америций — 95, кюрий — 96, берклий — 97, калифорний — 98, эйнштейний — 99, фермий — 100, менделевий — 101 и нобелий — 102, которые нашли свое место в таблице Менделеева.

Огромная роль таблицы Менделеева в установлении природы и предсказании свойств этих элементов была подчеркнута одним из ученых, синтезировавшим элементы № 94–101, американцем Г. Сиборгом тем, что он дал элементу № 101 имя гениального русского ученого.

Но самым интересным и важным свойством деления тяжелых ядер явилось то, что этим новым типом распада атомов можно управлять по нашему желанию.

Замечательно в этом открытии то, что человеческая техника не только вызывает эти бурные реакции, освобождающие чудовищную энергию, но и может на них воздействовать, задерживать или ускорять, заменять бурные взрывы более медленным и более спокойным выделением могучей энергии. И та блестящая мысль о внутриатомной энергии, которая еще только зарождалась в конце 1890-х годов в уме Пьера Кюри, открывшего вместе со своей женой радий, мысль, которую решались высказывать на пороге нового столетия лишь немногие ученые, сейчас стала реальностью наших дней.

Когда ученые в 1903 году рисовали картину счастливого будущего человечества, обладающего бесконечными запасами нужной для его жизни энергии, тогда эта идея казалась только красивой фантазией и не находила своего подтверждения ни в реальных фактах природы, ни в завоеваниях тогдашней техники. А вот сейчас эта мечта превращается в реальность.

Не удивительно, что металл уран сделался за последние годы объектом исключительного внимания во всех странах. Раньше это был просто отброс радиевого производства. Радиевые фирмы в Бельгии, Канаде, Америке и в других странах искали применения для этого металла после его выделения на больших радиевых заводах. Но настоящего применения не находилось, цены на него были низкие, и он шел за бесценок на окраску фарфора, кафелей и для получения дешевых зеленых стекол.

Теперь же не радий, а сам металл уран сделался объектом поисков и разведок.

Пусть требуется еще много трудов и усилий для овладения этой проблемой, пусть даже эта энергия будет вначале дороже, чем энергия, получаемая в паровых котлах, но зато какие грандиозные возможности использования этих практически вечных двигателей открываются перед человечеством!

В руках человечества оказывается новый вид энергии, более могучий, чем все, что люди знали до сих пор.

Сейчас ученые всего мира напряженно работают, чтобы возможно полнее овладеть могучей силой, скрытой в ядрах урана.

Но эта сила уже далеко не является пределом человеческих дерзаний. Наука шагает в наши дни семимильными шагами. И всего через несколько лет после высвобождения атомной энергии в процессах деления тяжелых ядер стала реальной новая — подлинно ни с чем не соизмеримая — возможность использования атомной энергии «сплавления» легких ядер в ядра гелия. Ближайшие годы должны дать возможность использовать новое атомное горючее, а именно… воду. В стакане обыкновенной воды скрыта энергия в 5000 киловатт-часов, энергия же превращения в гелий всех содержащихся в гидросфере нашей планеты ядер тяжелого изотопа водорода — дейтерия — выражается астрономической цифрой в 7 × 1024 (то есть семеркой с двадцатью четырьмя нулями) киловатт-часов.

Настанет время, и атомная энергия сделается обыденной. Мы будем иметь электростанции, помещающиеся в чемодане, моторы мощностью в несколько лошадиных сил и размером не больше карманных часов, ракетные двигатели с запасом энергии на несколько лет, самолеты, которые смогут летать месяцами без посадки.

Наступает век подчинения атомной энергии, век невиданного могущества человека.

И в свете новых идей о строении атома периодический закон Д. И. Менделеева не потерял своего значения.

Более того, для познания внутриатомных явлений он послужит такой же путеводной звездой, как и для познания химических связей между атомами. Изучение строения атома показало, что менделеевский закон является не только одним из законов химии, но и одним из величайших законов природы.

Атом и время

Трудно себе представить более простое и вместе с тем более сложное понятие, чем время. Старая финская пословица говорит, что «ничего нет в мире замечательнее, сложнее и непобедимее времени». А один из величайших философов древнего мира, Аристотель, писал за четыре столетия до нашей эры, что среди неизвестного в окружающей нас природе самым неизвестным является время, так как никто не знает, что такое время и как им управлять.

Уже на ранних ступенях культуры человека занимала мысль о начале времени, о конце мира, о том, когда создалась окружающая нас природа, каков возраст Земли, планет и звезд и как долго будет светить на небе солнце.

По древним персидским сказаниям, мир существует всего лишь двенадцать тысяч лет.

Астрологи Вавилона, гадавшие по небесным светилам, находили, что мир очень стар, что ему больше двух миллионов лет. А Библия говорила, что прошло всего шесть тысяч лет с того момента, когда в шесть дней и шесть ночей, по воле Бога, был создан мир.

Проблемой времени в течение многих тысячелетий продолжали заниматься величайшие умы, и на смену древним сказаниям и фантазиям астрологов постепенно стали приходить точные методы определения возраста нашей Земли.

Первым сделал попытку вычислить возраст Земли астроном Галилей в 1715 году, а затем лорд Кельвин, который в 1862 году вычислил возраст Земли, исходя из теории ее охлаждения, и получил казавшуюся тогда грандиозной цифру в сорок миллионов лет.

Потом на смену пришли геологические методы. В Швейцарии, Англии, Швеции, России и Америке геологи стали подсчитывать, сколько