12276 (Радий - В грамм добыча, в год труды)

Радий - "В грамм добыча, в год труды"

С.И. Венецкий

История науки хранит немало примеров того, как гениальные идеи внезапно осеняли ученых, как буквально в считанные секунды рождались великие открытия. Если верить древней легенде, однажды Архимед решил принять ванну, и пока его бренное тело занималось вытеснением жидкости, в голове великого грека уже созрел едва ли не важнейший закон гидромеханики. А вот Ньютону якобы достаточно было увидеть в саду падающее с дерева яблоко, как физика обогатилась одним из основных своих постулатов-законом всемирного тяготения...

В результате легкомысленного, а порой и обывательского "понимания" того, как открываются великие законы науки, создавались эти легенды. Но еще Ходжа Насреддин говорил: "Дичь видишь потому, что охотишься". На многих падало яблоко с дерева, но только для Ньютона оно оказалось воистину золотым. Все мысли ученого были заняты этим "будущим" законом - пока еще в предположениях и наблюдениях; вот почему маленькое яблоко стало подобно тому первому камешку в горах, который вызывает обвал. Да ведь для обвала-то надо кое-что "иметь", кроме этого первого камешка.

Порой, чтобы достичь цели, ученые трудились долгие месяцы и даже годы, проводили эксперимент за экспериментом, совершая при этом настоящий научный подвиг. И, пожалуй, самым ярким примером такого подвига может служить открытие и получение Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри одного из удивительных металлов мироздания - радия. Вот почему рассказ о радии - это и рассказ о двух замечательных ученых, об их бескорыстном титаническом труде на благо науки.

...Поезд идет уже третьи сутки. Где-то далеко позади осталась родная Польша, отсчитана не одна сотня километров по земле Германии, впереди - Париж. Что ждет там скромную польскую девушку, решившую поступить в знаменитую Сорбонну? Она мечтает, закончив университет, вернуться на родину - работать учительницей физики. Ни она сама и ни один человек в мире еще не знает, что не сбудется эта робкая мечта. Судьбе угодно было распорядиться иначе: сев в этот поезд, Мария Склодовская сделала первый шаг на долгом и тернистом пути, который обессмертит ее имя, поставит его в ряд величайших имен человечества.

Всеобщее признание, слава, почет - как нескоро еще придет все это... А пока она может тратить только три франка в день - на еду, одежду, жилье, тетради, книги. Всего три франка!.. Расходы на омнибус - непозволительная роскошь: в холод и дождь Мария идет в университет пешком. Чтобы сэкономить керосин для освещения, как только начинает темнеть, она бежит в библиотеку Сен-Женевьев, где можно просидеть до закрытия - до десяти часов вечера. А потом до двух ночи при свете керосиновой лампы Мария занимается дома - в крохотной комнатушке под крышей. На протяжении многих недель дневной рацион ее - чай да хлеб с маслом, а порой - лишь пучок редиски или немного вишен.

Но вот, наконец, с блеском окончен курс Сорбонны, получены сразу два диплома - физика и математика.

В это время в одном из писем брату Мария Склодовская делится с ним мыслями: "Жизнь, как видно, не дается никому из нас легко. Ну, что же, надо иметь настойчивость, а главное - уверенность в себе. Надо верить, что ты на что-то годен и этого "что-то" нужно достигнуть во что бы то ни стало".

Вскоре, в 1895 году, произошло событие, сыгравшее важную роль в судьбе Марии, - она стала женой уже известного в то время физика Пьера Кюри. С этого момента совместная работа стала для них смыслом жизни. До открытия радия оставалось немногим более трех лет...

Даже рождение дочери не могло помешать Марии заниматься любимым делом. Молодая женщина успевает и вести хозяйство, и ухаживать за крохотной Ирэн, и трудиться в лаборатории Пьера Кюри, в подготовительной школе физики при Сорбонне. В том же году Мария Склодовская-Кюри приступает к работе над диссертацией. Ей предстоит выбрать тему. Больше всего молодого ученого волнует открытое незадолго до этого Анри Беккерелем загадочное излучение урана и его соединений. Именно в этом направлении и решено было на семейном совете продолжать научный поиск.

С помощью созданного мужем прибора, позволявшего количественно оценивать поток таинственных лучей, Мария Кюри исследовала тысячи образцов. Работа велась в неимоверно тяжелых условиях, в сыром не приспособленном для опытов помещении, на примитивном оборудовании. В один из зимних дней в научном дневнике появилась запись, покоряющая своей педантичной точностью: "Температура 6,25 °С!!".

Но Мария Кюри трудилась с необыкновенным упорством. Тщательное изучение разнообразных материалов подтверждало правоту Беккереля, считавшего, что чистый уран обладает большей радиоактивностью, чем любое его соединение. И хотя об этом говорили результаты сотен опытов, исследованию подвергались все новые и новые вещества. И вдруг... Неожиданность! Два урановых минерала - хальколит и смоляная руда Богемии - гораздо активнее действовали на прибор, чем уран. Вывод напрашивался сам собой: в них содержится какой-то неизвестный химический элемент (возможно, и не один) с еще более высокой степенью радиоактивности. По крупицам анализируя оба минерала, супруги Кюри приходят к заключению, что в них "прячутся" два незнакомца. И вот, наконец, открыт один из них. В честь Польши-родины Марии - его решено назвать полонием.

Снова за работу, снова титанический труд - и еще одна победа: обнаружен элемент, в миллион раз превосходящий по радиоактивности уран. За эту неиссякаемую способность к излучению ученые назвали его радием ("радиус" по-латыни - луч). Произошло это в 1898 году.

Итак, полоний и радий открыты, но их пока никто не видел. Чтобы показать миру эти элементы, чете Кюри понадобилось еще четыре года напряженного труда, долгих четыре года...

Даже в наиболее радиоактивных продуктах присутствуют лишь следы новых элементов. Значит, для их выделения придется обработать тонны сырья! Для этого нужны средства и немалые. Где их взять?

Ученые решили обратиться к одному из австрийских физиков с просьбой помочь им приобрести по доступной цене отходы урановой руды (из нее в Богемии извлекали уран, используемый в виде солей для окрашивания стекла и фарфора).

Тем временем нужно подыскать подходящее помещение: та небольшая мастерская, где начинались поиски неведомого элемента, слишком уж тесна для предстоящей работы. Руководство Сорбонны "не видит возможности" помочь ученым. В соседнем дворе они находят старый заброшенный сарай, у которого имелось одно весьма сомнительное достоинство: он был настолько плох, что на него не зарился никто другой. "Хоромы" поступают в полное распоряжение Пьера и Марии Кюри.

Дощатые стены, асфальт вместо пола, стеклянная крыша, протекавшая во время дождя, несколько грубо сколоченных столов, печка с проржавевшей трубой да классная доска - вот "штрихи к портрету" той лаборатории, где ученым предстояло провести не один год, прежде чем они добьются своей цели - выделят крупицы лучезарного радия. "Но как раз в этом никудышном, старом сарае прошли лучшие и счастливейшие годы нашей жизни, всецело посвященные работе", - скажет впоследствии М. Кюри.

Пока супруги осваивали свои новые владения, пришли добрые вести из Австрии: по ходатайству Венской академии наук австрийское правительство дало указание директору рудника отправить в Париж несколько тонн отходов урановой руды.

Вскоре, в одно прекрасное утро (если бы шел проливной дождь с градом и ветер срывал с домов крыши, все равно это утро показалось бы Марии и Пьеру прекрасным), к зданию, где помещалась школа физики, подошла конная повозка и рабочие начали выгружать мешки. Мария не может скрыть свою радость: она стала обладательницей несметных сокровищ! Ведь в этих мешках содержится не просто бурая порода, похожая на дорожную пыль, - здесь таится ее радий. Проще, правда, найти иголку в стоге сена, чем добыть хотя бы крупицы этого металла. И все же - за работу, сейчас же, немедленно...

Первое время супруги совместно трудятся над химическим выделением радия и полония. Однако постепенно они приходят к выводу, что целесообразно разделить "обязанности": Мария продолжает обработку руд, чтобы получить чистые соли радия, Пьер ставит тонкие опыты по уточнению свойств нового металла.

В сарае нет вытяжных шкафов, а при работе выделяются вредные газы, поэтому Марию чаще можно было увидеть во дворе, окруженную клубами дыма. Зимой же и в непогоду она трудилась в сарае, при открытых окнах. "Мне приходилось обрабатывать в день до двадцати килограммов исходного вещества, - вспоминала М. Кюри, - и в результате весь наш сарай был заставлен большими сосудами с осадками и растворами; это был изнурительный труд - переносить мешки, сосуды, переливать жидкости и часами перемешивать железным прутом кипящую массу в чугунном котле". (Когда впоследствии кто-то назовет в присутствии М. Кюри ее деятельность подвижничеством, она возразит: "Какое это подвижничество, господа, когда все это было так интересно!")

Иногда ученые на несколько минут отрываются от приборов и склянок и начинают мечтать о том дне, когда они увидят, наконец, свой радий. "Пьер, ты каким представляешь его себе?" "Видишь ли, Мари, мне бы хотелось, чтобы у него был красивый цвет".

К великому восторгу обоих через несколько месяцев они обнаруживают, что у радия есть нечто большее, чем красивый цвет: он постоянно излучает свет! По вечерам радий словно манит их к себе. Когда темнеет, Пьер и Мари возвращаются в сарай, где повсюду - на столах, на полках - расставлены стеклянные банки и пробирки с веществами, обогащенными радием. И старый дощатый сарай превращается в сказочное Царство Радия. Во тьме его, куда ни глянешь, мерцают чудесные зеленовато-голубоватые огни, как бы висящие в темноте. Бледное сияние озаряет прекрасные взволнованные лица ученых...

Шли дни, недели, месяцы, но радий упорно отказывался знакомиться с людьми. Стоит ли этому удивляться? Ведь условия, в которых находились физики, отнюдь не способствовали решению стоявшей перед ними сложнейшей химической задачи. Пьер даже предложил приостановить работу, заняться теоретическими исследованиями и дожидаться лучших времен - тогда успеха можно будет добиться с меньшими затратами сил. Но даже авторитет мужа не в состоянии поколебать решимость Мари. И Пьер соглашается с ней.

Самозабвенный труд приносит наконец плоды: в 1902 году, спустя четыре долгих года с того дня, когда супруги Кюри объявили о вероятном существовании радия, Мари удается выделить крупицу чистого хлористого радия, который давал ясный спектр нового элемента. Всего десятая доля грамма, но она приносит радию уже официальное признание.

И снова за дело - ведь теперь можно ближе познакомиться с этим необыкновенным элементом, выяснить, чем он может быть полезен людям. Для этого, как воздух, нужны средства, а семья Кюри, несмотря на блестящие научные достижения, продолжает едва сводить концы с концами.

Ученые мечтают о новой лаборатории, где они смогли бы развернуть большие опыты с радием, но судьба не торопится воплотить их мечту в жизнь. Примерно в это время начальство П. Кюри решило представить его к награде орденом Почетного легиона. Однако в записке, адресованной декану факультета, Пьер писал: "Прошу Вас, будьте любезны передать господину министру мою благодарность и осведомить его, что не имею никакой нужды в ордене, но весьма нуждаюсь в лаборатории".

Даже в тех условиях, которые, мягко выражаясь, оставляли желать лучшего, ученым удавалось узнавать все новые и новые подробности о радии. Оказалось, например, что он испускает не только лучи: каждый грамм этого металла выделяет в час теплоту, достаточную, чтобы растопить такое же количество льда.

А всего за время своего существования (постепенно весь радий распадается, превращаясь в другие элементы) один грамм радия выделит столько теплоты, сколько образуется, например, при сжигании полтонны каменного угля, но на это потребуется немногим меньше... 20 тысяч лет.

Если в стеклянную трубку поместить маленькую щепотку солей радия и запаять ее, а спустя несколько дней перекачать воздух из нее в другую герметичную трубку, то она начнет светиться в темноте зеленовато-голубым светом - точно так же, как и радиевая соль. Большой интерес к этому явлению проявили английские ученые Эрнст Резерфорд, Фредерик Содди, Уильям Рамзай. Сначала было установлено, что свечение объясняется образованием нового газообразного радиоактивного вещества, рожденного из радия. Вслед за тем, в 1903 году, удалось обнаружить, что превращение радия в эманацию (так первое время именовался новый газ, названный позднее радоном) сопровождается появлением уже известного тогда газа гелия.

Работы английских ученых положили начало теории радиоактивных превращений элементов (кстати, сам радий образуется в результате распада урана - именно поэтому он впервые дал о себе знать, когда исследовались урановые минералы).