Как там у вас, на Бета-Лире?
Шрифт:
Краски нам потребуется очень много. Пока лишь у единичных элементов середины периодической системы не обнаружены естественные радиоактивные изотопы. «Пока» — здесь очень емкое слово, потому что имеются все основания ожидать, что, пока книга выйдет из печати, придется закрашивать и эти немногие оставшиеся «нерадиоактивными» клетки.
Прежде всего надо ответить на очевидный вопрос: как случилось, что радиоактивные свойства тяжелых элементов были открыты давно, а о естественной радиоактивности подавляющего большинства легких и срединных химических элементов узнали лишь недавно?
Ответ дать легко, и нужды нет доказывать, что легкость эта далась ценой в высшей степени кропотливых экспериментов,
При изучении радиоактивности тяжелых элементов химикам и физикам приходилось иметь дело с «умеренными» периодами полураспада. Этот эпитет относится и к радию, который распадается наполовину за 1600 лет, и к урану-238, период полураспада которого 4,5 миллиарда лет, и даже к торию, который «срабатывается» наполовину за 14 миллиардов лет. Да, по меркам специалистов в области радиоактивности полтора десятка миллиардов лет — срок умеренный.
Периоды полураспада большинства естественных радиоактивных элементов, находящихся в середине таблицы Менделеева, таковы, что могли бы служить великолепной иллюстрацией к разделам книг по занимательной математике, которые повествуют о сверхбольших числах.
Имена этим числам еще не придуманы. Скажу только, что встретить периоды полураспада в 1017, 1018 и даже 1021 лет там не редкость. Что это такое, можно понять разве только из примера.
Примером будет служить самый «короткоживущий» из этих изотопов — олово-124, период полураспада которого всего 21017 лет.
Если взять килограмм олова, то в результате радиоактивного распада за один час в нем будет появляться две бета-частицы. Всего две.
Вот и попробуйте их обнаружить. Попробуйте, если за счет присутствия естественных радиоактивных элементов только в мышцах вашей руки распадается в десятки тысяч раз больше радиоактивных атомов. Попробуйте, если килограмм олова способен поглотить и не допустить к счетчику излучения не какие-то две несчастные бета-частицы, а миллионы. Попробуйте, если даже воздух за счет находящихся там радиоактивных элементов дает в районе счетчика тысячи распадов.
И тем не менее попробовали — и удалось. Хотя нет, плохое в данном случае это слово, наводящее на мысль об удаче. Удача необходима для игры в спортлото. Здесь же, в эксперименте, все решают умение и труд. А эти два существительных помогали решить и не такие проблемы [6] .
Не приходится сомневаться, что радиоактивность — такое же общее свойство материи, как, скажем, масса.
Да, любой химический элемент радиоактивен. Каждый атом рано или поздно распадается. Можно было бы по этому поводу поморализировать: ничто, дескать, не вечно под луной. Но поговорка эта здесь как раз «не работает». Потому что иные из элементов хотя и распадаются, но так медленно, что, пока элемент покончит свои счеты с жизнью, исчезнет сама Луна — то ли ее растащут на стройматериалы, то ли она рассыплется от ветхости.
6
Интересен и пример с радиоактивностью свинца. Собственно, как вы сейчас увидите, обнаружить радиоактивность этого элемента — дело пока что непосильное. Однако физики рассчитали, что период полураспада радиосвинца должен составлять 1040 лет. А это означает, что если взять кубический… километр свинца, то в нем за счет собственной радиоактивности распадается 2 атома за 1000 лет. Но радиоактивен и свинец!
Для нас факт всеобщей радиоактивности важен по другим причинам. Считалось раньше, что представления о непременной изменчивости мира распространяются только на живую, органическую природу. Теперь же мы видим, что эта изменчивость действительно всеобщая. И было бы в высшей степени странно, если бы такой общности не наблюдалось. Это означало бы, что между живой и неживой природой стоит барьер, преодолеть который никогда и ни при каких условиях невозможно. Л раз так, то не могло живое вещество возникнуть из неживого. Следовательно, происхождение жизни — не самопроизвольное возникновение белковой молекулы, а стало возможным лишь в результате чьего-то постороннего вмешательства. Вот ведь до чего договорились.
Итак, весь материальный мир находится в состоянии непрерывной изменчивости. Вот только скорость различных процессов, которые ведут к изменению мира, существенно разнится. Вводя разнообразные системы классификаций, раскладывая наблюдающиеся в природе явления по полочкам научных терминов и представлений, человек вольно или невольно исходит из своего мироощущения, из своего удобства, наконец. Человек различает четыре времени года, и со своей точки зрения, бесспорно, прав. Бабочка-однодневка же считает, что в мире стоит всегда — понимаете, всегда — одинаково ровная температура плюс 16 градусов, и столь же непререкаемо права. С точки зрения человека, и материки стоят на месте, и горы неизменны по своей высоте. Увлекающийся же астрономией подросток четырнадцати с половиной тысяч лет от роду, что проживает на одной из планет далекой-далекой звезды, наблюдает в какой-то там свой прибор Землю и поражается: а все-таки быстро передвигаются на этой планете материки!
Время — назад!
Период полураспада радиоактивного изотопа не может быть изменен никакими внешними воздействиями, поскольку они, эти воздействия, по своей энергии значительно меньше, чем энергия межядерного взаимодействия. Поэтому период полураспада может быть отнесен к числу основных характеристик изотопа». Сказано очень сухо и, согласимся, не очень понятно. Но в формулировках академических изданий «лить воду» не принято (хотя и случается, увы), а что касается доходчивости, то эти издания предназначены для посвященных. Но зато сколько же за этими пусть и не очень понятными словами лежит труда!
Прежде чем прийти к выводу, содержащемуся в цитате, радиоактивные элементы подвергали чудовищному давлению — такому, когда сжимаемое вещество и на себя-то перестает походить; нагревали, если здесь только подходит такое элегическое определение к процессу, при котором радиоактивный металл плавится, а затем кипит, причем образующиеся пары раскаляют еще на две тысячи градусов выше температуры кипения. Все было напрасно — скорость радиоактивного распада оставалась неизменной. Понять это легко (потом понимать всегда легче): величина энергии, которая определяет течение процессов распада атомного ядра, неизмеримо выше, чем энергия, которая доставляется атому нагреванием вещества до каких-то жалких трех-четырех тысяч градусов.
Сейчас трудно установить, кого первого осенила счастливая мысль использовать постоянство скорости радиоактивного распада для создания радиоактивных часов. Можно полагать, что, как это часто бывает, до идеи радиоактивных часов одновременно додумались несколько ученых.
Рисунок, который сейчас перед вами, предельно правильно передает идею радиоактивных часов. Нет, конечно, время с помощью этих часов не определяют буквально так, как изображено на рисунке. А в остальном все сходится. Ведь из урана в самом деле «сыплется» свинец: известно, что уран, проходит несколько стадий, в каждой из которых он выбрасывает альфа-частицу и превращается в конце концов в стабильный (с той степенью приближения, с какой можно применять это слово) свинец. Количество свинца, которое образуется при распаде урана за определенный отрезок времени (год, столетие, миллион лет), строго постоянно. Вот и все вводные положения.