Вторую сотню химических элементов в таблице Менделеева открывает элемент, названный в честь её создателя. Увлекательную и захватывающую историю открытия 101-го элемента рассказали Альфред Гиорсо, Беруэлл Харви, Грегори Чоппин и Стенли Томпсон — сотрудники Гленна Сиборга, получившего в 1951 г. Нобелевскую премию за изучение химических свойств трансурановых элементов.
«Новый элемент — менделевий был получен путём бомбардировки эйнштейния, 99-го элемента, ядрами гелия. Ядерная реакция предельно проста: 25399Es+42He ®256101Md+10n. Мы осуществили её в циклотроне, где пучок ядер гелия ударяется о небольшую мишень. Мишень — это кусочек очень тонкой золотой фольги, на заднюю поверхность которой нанесён электролитическим способом неразличимый простым глазом слой эйнштейния — не более, чем несколько миллиардов атомов. Если некоторые атомы эйнштейния превратятся в результате бомбардировки в менделевий, то они должны покинуть мишень, будучи выбиты из неё при соударении с ядрами гелия. Позади мишени расположена ещё одна золотая фольга, которая захватывает атомы нового элемента, как только они вылетают из мишени. Ядра гелия, обладающие большой скоростью, были получены на старом полутораметровом циклотроне, расположенном на спортивной площадке Калифорнийского университета в Беркли. Если позволить мощному потоку ядер гелия пройти мимо мишени и вырваться наружу, в воздух, то его можно увидеть — это узкий голубой пучок света. Его даже можно сфотографировать через полутораметровый слой воды, который служит смотровым окном, ведущим в помещение, где расположен циклотрон. Это и есть тот самый пучок, который падает на мишень и, прибавляя два протона гелия к 99 протонам эйнштейния, превращает последний в менделевий.
В реальных условиях эксперимента — во время бомбардировки мишени всё помещение, где расположен циклотрон, было наглухо закрыто. Харви и Гиорсо находились снаружи, за „водяной дверью" — большим баком на роликовых катках, наполненным водой. Оставалось лишь ожидать стартового выстрела, чтобы начать эту необычную скачку с препятствиями. Мы рассчитывали в нашем первом опыте получить всего только один или, может быть, два атома 101-го элемента. И эти один или два атома нужно было выделить из миллиардов атомов эйнштейния и идентифицировать менее чем за полчаса. Как только был подан сигнал отбоя, Харви и Гиорсо немедленно отодвинули „водяную дверь" и ринулись внутрь. Гиорсо быстро вынул из мишени „держатель", Харви снял двумя пинцетами вторую золотую фольгу и
запихнул её в пробирку. Затем он помчался по коридорам и вверх по лестницам в комнату, предназначенную для временной лаборатории. В этой, с позволения сказать, лаборатории Харви передал фольгу Грегори Чоппину, который стал нагревать её в растворе, с тем чтобы золото растворилось. В итоге мы получили жидкость, содержащую золото, смесь некоторых других элементов и, возможно, несколько атомов менделевия...
Остальные необходимые химические операции надо было производить за милю от циклотрона, на вершине холма, в Радиационной лаборатории. Гиорсо уже сидел за рулём автомашины возле здания циклотрона, готовый сорваться с места и с бешеной скоростью мчаться на холм.
У нас имелось — мы надеялись, что это так, — несколько атомов элемента № 101, и наша задача заключалась в том, чтобы выделить и идентифицировать их раньше, чем они успеют распасться. Менделевий является настолько короткоживущим элементом, что половина любого количества его распадается приблизительно за полчаса, превращаясь в изотоп фермия, который в свою очередь распадается путём самопроизвольного (спонтанного) деления. Драгоценные капли раствора были привезены на холм Беркли в корпус ядерной химии. Чоппин и Харви бросились в лабораторию, где их ожидал Стенли Томпсон с аппаратурой, предназначенной для отделения 101-го элемента от эйнштейния и всех других элементов, которые могут присутствовать в растворе. Вначале жидкость была пропущена через ионообменную колонку, чтобы избавиться от золота. Золото задерживается в колонке, в то время как раствор, содержащий менделевий, капает со дна её. Эти капли были высушены и вновь растворены, после чего Томпсон пропустил их через вторую колонку для отделения менделевия от любых других элементов, которые всё ещё могли оставаться в растворе. Эти капли, падающие со дна колонки, последовательно принимались на небольшие платиновые пластинки, которые затем подставлялись по нагревательную лампу и высушивались. Далее пластинки были перенесены в „счётную комнату", где Гиорсо поместил их в специальные счётчики — каждую пластинку в свой счётчик. Если какое-то количество менделевия присутствовало в одной из исследуемых капель, то его можно было бы выявить по характеру радиоактивного распада. Когда атом нового элемента распадается, то образовавшиеся при этом осколки создают в счётчике „вспышку" сильной ионизации. Этот импульс тока вызывает скачок пера на регистрационной ленте записывающего прибора. Характерным для этих неуловимых тяжёлых элементов является то, что мы не можем положительно идентифицировать атом до тех пор, пока он не перестанет быть именно этим элементом и не распадётся в какой-то иной атом. Это несколько напоминает человека, который считает деньги только тогда, когда расстаётся с ними. Во время первого эксперимента нам пришлось ждать более часа, прежде чем перо подскочило до середины шкалы и упало обратно, нарисовав линию, что означало распад впервые открытого атома менделевия. Поскольку произошло чрезвычайное событие в жизни Радиационной лаборатории, мы подключили к счётчикам пожарный звонок, находящийся в коридоре, так что каждый раз, когда распадался атом элемента №101, раздавался сигнал тревоги. Это был наиболее эффектный способ оповещения о важном событии в мире атомного ядра, но вскоре он был заменён более совершенным средством связи, не противоречившим предписаниям пожарной охраны. Мы обнаруживали приблизительно по одному атому менделевия в каждом из наших первых экспериментов. Было поставлено около дюжины опытов, и наш общий итог составил 17 атомов нового элемента!». В книге Г. Сиборга и Э. Вэленса «Элементы вселенной», откуда взят этот отрывок, помешена фотография части ленты самописца, на которой зарегистрированы несколько резких отклонений пера, а около них — довольно чёткие пометки экспериментаторов. Вначале стоит дата: 2.19.55 (19 февраля 1955 г.) и запись: «Начало отделения 101 — 100», т.е. момент отделения менделевия и продукта его распада — фермия от других элементов. У первого пика — восклицание: «Hooray» («Ура!») и приписка: «впервые — 256Mv» (в современной таблице символ менделевия — Md). У второго пика записано: «Двойное ура», у третьего: «Тройное ура», и после окончания опыта — заключительная запись на ленте: «Этот эксперимент убедительно доказывает химическую идентификацию элемента 101» и подписи: A. Ghiorso, В. Harvey. В год открытия Гиорсо исполнилось 40 лет, Харви — 63. В настоящее время получено уже 14 изотопов менделевия — от 247Md до 260Md. Последний оказался и самым долгоживущим: период его полураспада составляет 27,8 суток. В заключение выдержка из книги Э. Хайда, И. Перлмана и Г. Сиборга «Трансурановые элементы»: «Для нового элемента было предложено наименование „менделевий"... в знак признания заслуг великого русского химика Д. И. Менделеева, который первый использовал для предсказания химических свойств неоткрытых элементов периодическую систему элементов, принципы которой явились ключом для открытия большинства трансурановых элементов».
Похожие статьи