Зимой 1934 года Ирен Кюри и Фредерик Жолио сообщили об открытии искусственной радиоактивности. Они описали опыт, в результате которого алюминий, облученный альфа-частицами, превращался в радиоактивный фосфор. Это сообщение вызвало большой интерес. А что, если попробовать облучать уран? Не получится ли следующий трансурановый элемент с порядковым номером 93. У него, так же как и у урана, при делении ядер получаемая энергия должна была превосходить затраченную. Представляете себе задачу — отыскать еще один делящийся элемент! Заманчиво…
Такую задачу поставил перед своими молодыми сотрудниками, «мальчиками», как сам их называл, итальянский физик Энрико Ферми. Он предложил облучать урановую мишень нейтронами. Поскольку электрического заряда у нейтрона нет, шансы пробиться сквозь зарядовый барьер к ядру у него самые большие. А уж угодив в ядро, что-то он там обязательно натворит. Что именно?.. Ферми рассчитывал, что ядро урана с массовым числом 238 захватит нейтрон и перейдет в искусственный радиоактивный изотоп — уран 239. Тот, в свою очередь, испустит бета-частицу, превратится в изотоп трансуранового элемента с атомным номером 93.
Сначала все шло, как и намечалось. Облученный уран становился радиоактивным. «Мальчики» исследовали мишень за мишенью, но… вожделенного 93-го элемента почему-то не находили.
Примерно тогда же американский физик из Калифорнийского университета Эдвин Макмиллан собирался приступить к измерениям расстояний, которые пробегали осколки ядер после деления. Это была вполне добротная научная работа по тем временам. Чтобы заняться задуманным экспериментом без помех, следовало дождаться лета. Когда большинство коллег ушли на каникулы, в распоряжении Макмиллана остался шестидесятидюймовый университетский циклотрон. И вот эксперимент…
Прежде всего он поставил на машину мишень из бериллия, направив на нее поток дейтронов из ускорителя. Дейтроны выбивали из бериллия нейтроны, которые Макмиллан предполагал использовать для облучения второй мишени из урана. Как ее сделать? Американский физик сложил гармошкой длинный лист папиросной бумаги и покрыл первую его страничку окисью урана. Нейтроны будут разбивать его ядра, радиоактивные осколки которых, в зависимости от своей энергии, станут проникать на разную глубину «гармошки». По активности отдельных листочков он сможет судить о том, сколько осколков куда добрались.
Простое и остроумное решение. Однако уже на первых порах исследователь столкнулся с результатами, которых не сумел объяснить. В ураново-бумажном «бутерброде» после облучения обнаружились два радиоактивных изотопа. Один — с периодом полураспада 23 минуты. Он сомнений не вызывал — уран-239. Это доказали еще немцы в 1936 году. А вот второй?..
Дни проходили за днями, второй изотоп расшифровке не поддавался. Макмиллан был в отчаянии. Он чувствовал, что «зацепил» что-то любопытное. Но чтобы состоялось открытие, таинственного незнакомца следовало тщательно изучить, определить все его химические свойства. А Макмиллан был физиком и был один. Ему просто не хватало рук. Впрочем, тем, кто по-настоящему увлечен своим делом, судьба непременно посылает какую-нибудь удачу. Надо только вовремя ухватить ее за хвост.
На этот раз «подарком судьбы» оказался приятель Макмиллана Филипп Эйбельсон, такой же тридцатилетний жизнерадостный физик, решивший повеселее провести свои майские каникулы и потому приехавший в Беркли.
Позже он рассказывал, что это были действительно самые «веселые» каникулы в его жизни. Если ты настоящий ученый, а приятель наткнулся на что-то интересное и просит помочь, то какой может идти разговор о планах отдыха?.. Оба сутками не вылезали из института, бегая от циклотрона в химическую лабораторию и обратно. Спали урывками, ели на ходу и что придется. Зато к концу отпуска Эйбельсона оба знали о таинственном незнакомце все! Это был девяносто третий элемент таблицы Менделеева, первый в истории искусственно созданный человеком химический элемент!
Макмиллан предложил назвать его нептунием. Поскольку в Солнечной системе за орбитой планеты Урана лежит орбита Нептуна, то пусть и в таблице химических элементов соблюдается такой же принцип.
Схема опыта Макмиллана
Не теряя времени, физики сели за стол и написали статью, в которой подробно рассказали, как уран-238 захватывает нейтрон и превращается в уран-239 с периодом полураспада 23 минуты. И как потом, в свою очередь, неустойчивый изотоп урана превращается в нептуний-239.
Сообщение было опубликовано. Его прочитали. И только после этого спохватились. Великобритания уже воевала с гитлеровским рейхом, и потому англичане первыми сообразили, какую информацию можно было извлечь из такой статьи. «Ах, эти легкомысленные янки! Да такое сообщение должно быть архисекретным!» Разгневанный сэр Д. Чедвик, тот самый, который открыл нейтрон в 1932 году, потребовал от своего правительства заявить США решительный протест.
Трудно сегодня сказать, эта ли акция возымела действие или что-то другое, но буквально через несколько дней на сообщения о ядерных исследованиях в Америке была введена цензура.
Между тем исследования в Калифорнийском университете продолжались. Каникулы кончились, и к работе Макмиллана подключили целую группу радиохимиков. Надо было, не останавливаясь, закрепить и развить достигнутый успех. И вот в декабре того же года, облучая уран ядрами тяжелого водорода, ученые обнаружили еще один неизвестный ранее продукт, излучающий альфа-частицы с периодом полураспада 90 лет. Теперь сомнений не было. Все знали, что открыт второй искусственный трансуран — 94-й элемент таблицы Менделеева.
На этот раз исследователи не спешили оповестить мир об открытии. Они даже не торопились окрестить свое детище. Странная медлительность, не правда ли? Обычно первооткрыватели торопятся назвать новый элемент, пока еще не высохли чернила на листе расчетов. А тут? Окончив рабочий день, физики и химики тихонько уходили из лабораторий, молча затворяли за собой двери и так же молча ехали домой.
Над 94-м элементом опустился занавес тайны. Пройдет год, и та же группа синтезирует второй, более важный изотоп нового элемента. Изотоп с периодом полураспада 24 000 лет. И снова ни строчки о нем не попадет в научную печать. В 1942 году химики получат первое чистое соединение элемента 94, а потом обнаружится, что он существует в природном состоянии и будет найден в урановой руде, вывезенной из Конго…
Большая судьба ждала новый элемент. Злая судьба, проклятая судьба. Только в 1948 году, когда секрет атомной бомбы перестал существовать, 94-й получил имя. Его назвали плутонием.