Споры ученых

Передать накал той дискуссии, которую вели советские и американские физики, синтезировавшие трансфермиевые элементы, позволяют фрагменты из статьи В.В.Станцо «Скобки в таблице Менделеева. Что за ними?», опубликованной в январском номере журнала «Химия и жизнь» за 1973 год, то есть по горячим следам событий.

Элемент 102

<…> Предоставим теперь слово участнику дубненских работ по синтезу изотопов 102-го элемента лауреату Ленинской премии В.А.Друину:

«Работа, о которой пишет Сиборг, действительно долгое время считалась безупречной. Создатели генетического метода идентификации новых элементов — по дочерним продуктам, образующимся после альфа-распада, настолько верили в его силу, что не допускали возможности каких-либо неточностей или ошибок. Я бы сказал, они пребывали в состоянии самогипноза. Огромный опыт и авторитет берклиевской группы гипнотизировал всех, и даже мы в Дубне, не подтвердив берклиевские данные об изотопе ²⁵⁴102, в течение длительного времени не решались объявить об их ошибках. В течение почти полутора лет мы сомневались, а нет ли у нас какой-либо путаницы, нет ли ошибки в наших измерениях. Судите сами: вместо трехсекундного периода полураспада в Дубне получили 60 секунд, а эта разница уже выходит за пределы всех возможных статистических неточностей. Опыты повторялись один за другим, велась переписка с Беркли, пока наконец не появилась убежденность, что трехсекундный излучатель не имеет никакого отношения к ²⁵⁴102. Утверждение авторов, что дочерний фермий-250 распределен на вторичном сборнике в соответствии с трехсекундным периодом полураспада ²⁵⁴102, скорее говорит о том, что этот фермий-250 не имеет никакого отношения к ²⁵⁴102, а появляется там в результате «просачивания» из реакционной камеры, где он образуется в большом количестве <...>

Когда выяснилась серьезная ошибка в идентификации ²⁵⁴102, в Дубне была предпринята серия экспериментов по изучению других изотопов 102-го элемента, и, в конце концов, к 1966 году, мы уже очень хорошо знали свойства пяти изотопов с массовыми числами от 252 до 256. Ни один из них не был похож ни на то, что наблюдалось в Стокгольме, ни на то, что наблюдалось в Беркли.

Наши выводы были проверены в Беркли и целиком подтверждены. Это случилось в начале 1967 года, а вскоре взгляды берклиевской группы на название 102-го элемента резко переменились. В сентябре 1967 года в журнале “Physics Today” появилась статья Гиорсо и Сиккелэнда “Поиск элемента № 102”, в которой авторы писали: «Нам часто предлагали изменить поспешно данное название “нобелий” для элемента 102. Мы и наши сотрудники много думали над этим. Имея в виду, что прошло много времени и что это почтенное название широко используется в многочисленных книгах и научных статьях повсюду в мире, нам хотелось бы предложить, чтобы название “нобелий” с символом No было сохранено»». <…>

Элемент 103

<…> Первое сообщение об этом элементе пришло из Беркли в 1961 году. В нем говорилось, что при облучении калифорниевой мишени ионами бора наблюдалась слабая альфа-активность с энергией 8,6 МэВ и периодом полураспада 8±2 сек. В работе приводился альфа-спектр, полученный в одном из многочисленных облучений. На спектре видна линия 8,6 МэВ, состоящая всего из 10—15 импульсов.

Существенно, что калифорниевая мишень (всего три микрограмма калифорния) не была моноизотопной. В «Радиохимическом словаре элементов», составленном известными французскими радиохимиками М.Гайсинским и Ж.Адловым (1965 г.), приведено уравнение ядерной реакции, по которой получали новый элемент:

^250-252Cf + ^10-11B→¹⁵⁷Lo + xn.

Как видим, уравнение не отличается определенностью, но даже не это главное. В любой работе, цель которой — получение нового радиоактивного элемента, самое важное и сложное — доказать, что обнаруженная активность обусловлена конкретным изотопом конкретного элемента. Для этого существует несколько хорошо зарекомендовавших себя методов: изучение зависимости эффекта от энергии бомбардирующих ионов; изучение продуктов распада новой активности; измерение углов вылета изучаемых ядер по отношению к направлению пучка бомбардирующих ионов...

В работе 1961 года изучалась лишь зависимость выхода излучателя от энергии ионов бора. Эта зависимость оказалась такой, что она скорее отрицала, чем подтверждала предположение о том, что наблюдаемая активность принадлежит 103-му элементу.

Может быть, строгое доказательство образования атомов 103-го элемента дала химическая идентификация? Ничуть не бывало; в цитированном уже «Радиохимическом словаре элементов», авторов которого никак не заподозришь в предвзятости, черным по белому написано: «Химическую идентификацию провести не удалось»... Тем не менее мир был широко оповещен, что в Беркли получен новый, 103-й элемент, названный лоуренсием — в честь изобретателя циклотрона американского физика Эрнеста Лоуренса.

В Дубне элементом № 103 начали заниматься лишь через четыре года после появления этой первой и, прямо скажем, не слишком убедительной публикации. При облучении америция-243 ионами кислорода-18 получили изотоп ²⁵⁶103 с периодом полураспада 35 секунд. В 1966— 1967 гг. были более детально изучены его радиоактивные характеристики, в частности сложный спектр альфа-излучения с энергией от 8,35 до 8,60 МэВ и ярко выраженным максимумом вблизи 8,42 МэВ. Затем были предприняты попытки получить и изотоп с массовым числом 257, описанный в работе 1961 года. Однако обнаружить изотоп 103-го элемента с периодом полураспада около 8 секунд и энергией альфа-частиц 8,6 МэВ так и не удалось ни в одной ядерной реакции, которая бы могла привести к образованию изотопа ²⁵⁷103.

Узнав об этих результатах, Гиорсо и его коллеги «провели ревизию своих данных». Было заявлено, что если восемь секунд живет не изотоп ²⁵⁷103, то, значит, образовывался другой изотоп этого элемента — с массовым числом 258 или 259.

Это, конечно, верно: 98+5=103, при слиянии ядер элементов № 5 и 98 составное ядро со 103 протонами просто обязано образоваться. Но образовывались ли ядра 103-го элемента в берклиевских опытах 1961 года?

Очень может быть, что образовывались. Но доказательств тому, если не считать арифметики, явно недостаточно. Наблюдали какую-то неизвестную прежде активность, но реальных оснований приписывать ее элементу № 103, прямо скажем, маловато...

Лишь в 1971 году в журнале «Physical Review» появилась статья о синтезе в Беркли сразу нескольких изотопов 103-го элемента. Результаты этой работы не вызывают сомнений. <…>

Элемент 105

<…> Письмо академика Г.Н.Флерова редактору журнала «Science» (опубликовано в номере, датированном 2 октября 1970 г.):

«Дорогой сэр, с большим интересом прочел в Вашем журнале статью “Учеными Беркли синтезирован 105 элемент, названный ганием”. Как человек, который долгое время занимался синтезом и изучением свойств тяжелых ядер, я не могу не сделать Вам комплимент в том, насколько хорошо представлен экспериментальный материал и освещена проблема искусственного синтеза далеких элементов. Однако ситуация с открытием элемента 105 представляется мне несколько необычной. Этот элемент был синтезирован в нашей Лаборатории в начале с. г., и в Сообщениях Объединенного института ядерных исследований была опубликована статья “Спонтанное деление 103 и 105 элементов” в феврале с. г. Многие экземпляры этой статьи можно найти в Радиационной лаборатории имени Лоуренса (Беркли), Брукхейвенской национальной лаборатории, Аргоннской национальной лаборатории и многих других — во всех учреждениях США, которые получают регулярно научную информацию из Дубны. К моменту первой публикации американских авторов нами были уже изучены все типы распада нового элемента и определены его химические свойства.

Вместе с тем ни в информационном заявлении Комиссии по атомной энергии США от 28 апреля 1970 года, ни в препринте Радиационной лаборатории имени Лоуренса (Беркли) не дается никаких ссылок на работу, сделанную в Дубне и опубликованную двумя месяцами раньше.

И только из Вашего журнала нам стало известно, что “Гиорсо недавно получил внутренний препринт из Дубны, датированный февралем 1970 года, описывающий эксперименты, предлагающие доказательства существования нового спонтанно делящегося элемента, который может являться 105-м элементом. Поскольку советские ученые не предложили названия этого элемента, то, видимо, они не чувствуют свои экспериментальные доказательства достаточно строгими — такой вывод сделал Гиорсо”.

Такая постановка вопроса кажется более чем странной по двум обстоятельствам.

Во-первых, мы глубоко уверены в достоверности своих данных и при доказательстве открытия нового элемента используем научные аргументы. Поэтому заявление о том, что мы не уверены в своих результатах, так как не дали сразу название новому элементу, должно рассматривать как личное мнение Гиорсо и Холкомба. Естественно, о вкусах не спорят. Но, к сожалению, в истории синтеза новых элементов есть примеры, когда поспешность в заявлении открытия и названия нового элемента приводила к тому, что в короткий промежуток времени после сенсации оставалось только одно название, а существо дела коренным образом пересматривалось (вспомнить хотя бы историю элемента 102).

Во-вторых, и здесь Вы, надеюсь, согласитесь, что отсутствие ссылки на нашу работу несовместимо с выражением любого мнения, касающегося наших данных.

Нам было бы очень приятно, если бы Вы смогли познакомиться с нашими исследованиями, и я готов представить Вашей редакции любой научный материал по синтезу и изучению свойств 105-го элемента».

Вскоре (15 января 1971 года) в очередном номере «Science» под заголовком «Полемика вокруг открытия элемента 105» было опубликовано ответное письмо А. Гиорсо. Приводим его с некоторыми сокращениями:

«Недавнее письмо Г.Н.Флерова (2 октября) поднимает некоторые вопросы по поводу заявки моей группы на открытие элемента 105 <...>

Что касается статьи об элементе 105, опубликованной в “Physical Review Letters”, я должен только ответить, что статья была закончена раньше, чем был получен дубненский препринт. С другой стороны, сообщение Холкомба основывалось на докладе, который мне было предложено сделать и с которым я выступил в Вашингтоне на собрании Американского физического общества 28 апреля 1970 г. Упомянутый препринт был нами получен незадолго до этого. Перевод этого материала был закончен 10 апреля 1970 года. Когда я оглядываюсь назад, мне ясно, что было бы благоразумным включить в публикацию ссылку на новые дубненские результаты, и я приношу извинения Флерову и его группе, что я этого не сделал <...>

Очевидно, что работа в двух лабораториях проводится полностью независимо и, по существу, одновременно (мы впервые детектировали 1,6-секундную альфа-активность ²⁶⁰105 в ноябре 1968 г., но данные не были такого качества, чтобы их можно было опубликовать).

Я хотел бы поднять фундаментальный вопрос о том, что составляет открытие нового элемента. Мне кажется, что открывателем является тот, кто первый доказывает, что он действительно нашел новый элемент. Наша опубликованная работа показывает вне сомнения, что мы идентифицировали изотоп ²⁶⁰105, установив его генетическую связь с хорошо известным дочерним лоуренсием-256... С другой стороны, в дубненском открытии двухсекундного спонтанно делящегося излучателя подлинность атомного номера до сих пор находится под вопросом.

Я, конечно, соглашусь, что возможно, что двухсекундная спонтанно делящаяся активность обусловлена ветвью распада ²⁶⁰105 (проделанные нами до настоящего времени опыты устанавливают предел около 20%) или, что более вероятно, ²⁶¹105, но я считаю, что никоим образом не является твердо установленным, что спонтанное деление обусловлено элементом 105». <…>

О названии элементов

<…>В прошлом (1972-м. Примеч. ред.) году члены Номенклатурной комиссии профессор Вайс и профессор Оландер предложили вообще отказаться от наименования новых элементов в память о крупных ученых. Лучше, считают они, названия элементов второй сотни производить от греческих и латинских цифр. «Бициум», «трициум», «квадрациум» — так, согласно этому предложению, назвали бы элементы № 102, 103 и 104. <…>

Как видим, это предложение прижилось — теперь неподтвержденные элементы называют латинскими цифрами их номеров. Скажем, самый тяжелый из найденных 118-й элемент носит имя «унуноктий» от латинского «один-один-восемь» и символ Uuo.