Книга Лиза Мейтнер. Расщепление ядра - Роджер Корхо Оррит

Несмотря на этот опыт, Ган продолжал заниматься разработкой новых видов газа. В качестве добровольца и даже рискуя жизнью он участвовал в экспериментах, позволяющих проверить надежность противогазов.

В своей автобиографии ученый останавливается на некоторых анекдотических ситуациях, произошедших с ним во время войны. Например, однажды один полковник представил его высшему начальнику, прибавив, что Ган является открывателем мезотория, на что тот ответил: «Я понимаю, что лейтенант Ган химик, но какое это имеет отношение в допотопной фауне?» Он спутал химический элемент с вымершим видом млекопитающих, имеющих схожее название. Ископаемые этого вида как раз были найдены в тот период.

Я никогда не думала, что это может быть так ужасно. Эти несчастные, которые останутся калеками, страдают от ужасной боли. Их крики и стоны слышатся со всей отчетливостью, видны и их страшные раны...

Лиза Мейтнер о своем опыте во время Первой мировой войны

В 1915 году Мейтнер также записалась в армию. Она прошла курс в больнице и могла работать техническим специалистом по рентгеновской диагностике. Лизу отправили в госпиталь недалеко от линии фронта, и она занималась тем же, чем и Мария Кюри с дочерью Ирен на стороне французов. Так как работа ассистента лучевой диагностики не требовала много времени, Мейтнер выполняла и обязанности медсестры. Она посмотрела в лицо ужасам войны. «Так как мы были в 40 км от фронта, к нам привозили самых тяжелых раненых — так я говорила, утешая сама себя», — писала Мейтнер впоследствии. Для нее это был очень тяжелый опыт, поэтому она на всю жизнь сохранила отвращение к войне и, верная своим принципам, отказалась участвовать в разработке атомной бомбы.

В 1917 году Мейтнер вернулась в Институт кайзера Вильгельма. Она вспоминала:

«За исключением нашего небольшого отдела, остальные помещения института были переданы в распоряжение профессора Габера и его группы для военных целей».

Нужно было уберечь материалы, над которыми они работали. Гана в то время также направили в Берлин, так что он периодически мог заходить в институт, и они с Мейтнер, как прежде, работали в команде. Один из их экспериментальных проектов привел к открытию протактиния.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ЭЛЕМЕНТОВ

Периодическая таблица — способ классификации химических элементов. Профессор Санкт-Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) заметил, что достаточно полного учебника по общей химии не существует, но такой учебник был необходим ему для занятий, поэтому исследователь приступил к его созданию. Науке были известны 72 элемента. Менделеев поставил перед собой задачу классифицировать их на основании четких критериев.

С одной стороны, между элементами существовало химическое сходство, позволяющее объединять их в семьи и группы. С другой стороны, еще одним критерием для создания таблицы должен стать атомный вес. Эти два критерия по отдельности не могли помочь в разработке классификации, но вместе давали ключ к пониманию свойств разных веществ. Можно было расположить элементы по их атомному весу, и с определенной периодичностью их химические характеристики повторялись.

Дмитрий Менделеев в 1897 году.

Заполняя пустые графы

Во время работы над таблицей Менделеев столкнулся с двумя проблемами. Во-первых, некоторые элементы не подходили для таблицы, во-вторых, оставались пустые графы. Ученый решил, что у неподходящих элементов может быть неправильно рассчитан атомный вес. Он также предсказал, что в будущем недостающие элементы будут найдены и добавлены в пустые графы. По своей таблице Менделеев даже смог предположить, какими химическими свойствами и атомным весом будут обладать эти еще неизвестные элементы. В 1871 году он дал детальный прогноз потрем из них. Четыре года спустя был найден галлий, который прекрасно подошел под предсказанные характеристики. Таблица была существенно дополнена после открытия благородных газов. В 1895 году Уильям Рамзай вместе с лордом Рэлеем открыли аргон — инертный газ, не вступавший в химические реакции с другими элементами. Впоследствии Рамзай открыл гелий, неон и ксенон. Кроме того что эти газы были инертны, стало очевидно, что в периодической таблице нет графы, соответствующей их весу. Для решения этой проблемы в 1900 году Менделеев предложил изменить таблицу и добавить в нее новую колонку — специально для группы благородных газов.

ПРОТАКТИНИЙ

С одной стороны, было известно, что в периодической таблице элементов между ураном и торием существовала пустая графа. С другой стороны, Ган внимательно изучал актиний, очень редкий радиоактивный элемент голубоватого цвета, открытый в 1899 году французским физиком и химиком Андре-Луи Дебьерном (1874-1949). Было известно, что этот элемент легко распадается. Так как актиний можно было обнаружить в минералах вместе с ураном, логично предположить, что он относился к какому-то из рядов распада. Связь между ураном и актинием не была ясна до конца; казалось, для полноты картины не хватает какого-то элемента.

Еще до начала войны Ган и Мейтнер начали искать новый элемент в урановой смолке — минерале, в котором впервые был обнаружен уран, а Кюри нашли там же полоний и радий. Война заставила отложить исследования, но в начале 1917 года Мейтнер решительно собиралась довести дело до конца, пусть даже в одиночку. Это была трудная задача для одного человека. Мейтнер много переписывалась с Ганом и в одном из писем объясняла ему, оправдываясь за медленное продвижение работы:

«Поверь мне, это не зависит от моего желания, это просто нехватка времени. Я не могу делать ту же работу, которую мы делали втроем».

Лиза приступила к растворению урановой смолки в кислоте. Далее она отделила химическим способом уже известные радиоактивные элементы, такие как радий. Изучая полученный результат, она пришла к выводу, что в нем «содержится новое вещество», испускающее сильное и специфическое альфа-излучение. В это время Ган также был в лаборатории и внес в открытие свой вклад, химически описав новое вещество и некоторые его свойства.

Исследование длилось несколько месяцев, результаты были опубликованы в 1918 году. В тот же году война закончилась поражением Германии. Были восстановлены научные обмены, и, к огромному удивлению Гана и Мейтнер, пришло известие, что команда из Великобритании, в которую входили Фредерик Содди и Джон Кранстон, также опубликовала статью об открытии нового элемента. Однако британцы не смогли с такой точностью описать его характеристики, и научный комитет отдал приоритет открытия Гану и Мейтнер. Обсуждение названия нового элемента также было очень длительным (предлагали назвать его лизониумом — в честь Лизы Мейтнер). В конце концов выбрали вариант «протактиний» (Ра), элемент занял место № 91 в периодической таблице.