Вокруг урана
История рукотворных элементов берет свое начало в 30-х годах прошлого века. Вскоре после открытия нейтрона было обнаружено, что, облучая этими нейтральными частицами разные вещества, можно получить другие, следующие по номеру элементы таблицы Менделеева. Возник закономерный вопрос: а что произойдет, если облучить нейтронами самый тяжелый элемент — уран? Знаменитый итальянский физик Энрико Ферми предположил, что в результате должно появиться новое, дотоле неизвестное вещество, еще тяжелее урана.
Весной 1934 года Ферми и его сотрудники в Римском университете, бомбардируя нейтронами уран и торий, получили сложную смесь радиоактивных веществ и после ее исследования пришли к выводу, что в ней присутствуют новые элементы с атомными номерами 93 и 94. Их назвали аусонием и эсперием. Научное сообщество отнеслось к этому открытию с недоверием, а потом и вовсе потеряло к нему интерес, поскольку вскоре в опытах с ураном был обнаружен другой, гораздо более важный эффект: в 1939 году пришло сообщение о наблюдении «взрывного расщепления ядер урана под действием нейтронов», и начались работы по освоению ядерной энергии. На это направление были брошены все основные научные силы, и экспериментальные, и теоретические.
Один из физиков, работавших в Калифорнийском университете, Эдвин Макмиллан, решил измерить, насколько глубоко продукты деления урана могут проникать в разные материалы. Тонкий слой оксида урана, нанесенный на лист фильтровальной бумаги, облучался нейтронами. За ним располагалась ловушка для продуктов деления — стопка листков алюминиевой фольги, которую потом заменили слои папиросной бумаги, а затем и целлофана. Измеряя радиоактивность каждого отдельного слоя после облучения, можно было определить, насколько далеко проникли радиоактивные продукты деления урана. Для листков ловушки результат получился вполне предсказуемый, но сама урановая мишень вела себя странно. В ней появился не наблюдавшийся никогда ранее источник радиоактивности с периодом полураспада 2,3 дня. Что это за вещество, Макмиллан попытался выяснить у химиков. Их вердикт был таков: скорее всего, это новый изотоп одного из редкоземельных металлов, которые присутствуют среди продуктов деления урана. Казалось, вопрос был закрыт. Но, вопреки заключению химиков, Макмиллан вернулся к этим исследованиям в начале 1940 года, еще не предполагая, что десять лет спустя этот шаг по иронии судьбы принесет ему Нобелевскую премию именно по химии! «Тут мне пришлось немного заняться химией, — рассказывал он в своей нобелевской лекции, — но что бы ни думал по этому поводу Нобелевский комитет, я все-таки не химик». А будучи настоящим физиком, Макмиллан просто не мог смириться с явным противоречием: если обнаруженный им источник радиоактивности — один из продуктов деления урана, то почему он, в отличие от других, не пролетает дальше, в слои ловушки? На помощь Макмиллану пришел Филип Эйблсон, который приехал в то время в Беркли на короткие каникулы и тоже интересовался этой проблемой. Они взяли на себя смелость предположить нетрадиционное химическое поведение нового вещества и в итоге добились своего — выделили элемент 93, о чем и появилось сообщение в одном из ведущих научных журналов Physical Review. Так заново, но уже наверняка, был, наконец, открыт первый трансурановый элемент, который по предложению Макмиллана получил название в честь следующей за Ураном планеты — нептуний.