<<<     ΛΛΛ     >>>   

Атомная масса 500. Где границы вещественного мира?

В июле 1976 года, как будто специально к 200-летнему юбилею США, мир
облетело сообщение, которое отметили как научную сенсацию высшего порядка.
Америка открыла элемент 126 с относительной атомной массой 350! Первый
представитель гипотетических суперактиноидов, к которым должны принадлежать
элементы от 122 до 153, был найден. Его назвали бисентениум -- в честь
200-летия независимости США. Открывателями, прославившими себя, оказались
Роберт Джентри из Национальной лаборатории в Ок-Ридже и несколько
сотрудников из Калифорнийского государственного университета.
Многие годы Джентри занимался "радиоактивными нимбами", присутствующими
в различных минералах и называемыми также ореолами. Последние образуются в
результате альфа-излучения радиоактивных атомов, которое разрушает
кристаллическую решетку. Можно измерить размеры этих нимбов под микроскопом
и затем оценить энергию альфа-частиц. Еще в 1935--1940 годах австрийский
физик Иозеф Шинтльмейстер бился над разрешением той же проблемы. Он был
одержим идеей о наличии неизвестных элементов в минералах типа слюды. Его
особенно интересовали плеохроические нимбы, которые возникают вследствие
радиоактивных включений. Некоторые из нимбов были так велики, что должны
были вызываться альфа-излучением с необычно большой энергией. Позднее
профессор Шинтльмейстер работал в Россельдорфе и продолжал поиски, хотя и
безрезультатные, этих загадочных альфа-излучений. До последнего времени он
неустанно обменивался научными мыслями с профессором Флеровым.
Неизвестно, знал ли Джентри о работах Шинтльмейстера. Однако он шел по
тому же следу. В биотите с Мадагаскара Джентри обнаружил неожиданно большие
нимбы -- гигантские ореолы. Они должны были возникнуть под действием
альфа-частиц с энергией 14 МэВ. Однако среди известных нуклидов нельзя
обнаружить альфа-излучателей такого рода. Джентри и его сотрудники считали,
что такие гигантские нимбы можно объяснить распадом сверхтяжелого элемента.
Американцы сняли рентгеновские спектры предполагаемых сверхтяжелых
элементов индуцированием потоком протонов и приписали найденные значения
элементу 126, а также элементам 116, 124 и 127. Такая смелость задела за
живое ученых всего мира. Несколько исследовательских групп устремились
перепроверять ошеломляющие данные Джентри. Особенно велики в этом заслуги
сотрудников Института ядерной физики имени Макса Планка (Гейдельберг) под
руководством профессора Повха. В конце 1976 года последовало разочарование.
Повх хладнокровно объявил, что американцы стали жертвой как эффекта
загрязнений, так и неправильной интерпретации данных рентгеноспектроскопии.
Все рентгеновские полосы, отнесенные к сверхтяжелым элементам, на самом деле
происходят от обычных элементов, главным образом от церия. "На такие ошибки
надо смотреть философски,-- утешал Повх.-- Тот, кто неустанно всю свою жизнь
ищет какую-либо вещь, вдруг верит в то, что он ее действительно нашел. Со
мной как-то произошло то же самое".
С тяжелым сердцем начал Джентри сам развенчивать свое "открытие". В
конце концов он подверг бомбардировке в синхротроне тот же кусок биотита, в
котором он в свое время якобы находил бисентениум. Таким путем Джентри хотел
получить рентгеновские линии, отнесение которых не подвергалось бы критике
коллег. На этот раз Джентри уже не нашел никаких указаний на сверхтяжелые
элементы с порядковыми номерами от 105 до 129. Не нашел и тогда, когда
повысил чувствительность определений до 5*10[8] атомов в каждом
гигантском ореоле.
Островок устойчивости, неясно возникший было на горизонте, оказался на
этот раз миражем. Как и 40 лет назад, нашли лишь... ложные трансураны.
Однако для пессимизма пока повода не было. Имеется сообщение 1977 года:
исследователи Института ядерной физики в Орсей (Франция) нашли неизвестную
естественную радиоактивность в чистом гафнии и в гафниево-циркониевых
минералах. Источником ее должен быть новый сверхтяжелый элемент, который
может содержаться в количестве 10[-13] г в 1 г исходного
вещества. Естественно, французы пока не высказываются, какой именно это
трансуран и как его называть.
Следовательно, несмотря на все неудачи, поиски неизвестных сверхтяжелых
элементов продолжаются. Наука неизменно стремится продвинуться до крайних
пределов периодической системы. Если не удастся найти сверхтяжелые элементы
на Земле или в Космосе, тогда надо хотя бы получить их искусственно, а путь
для этого, известен: превращение других элементов.
Еще в 1971 году английские ученые сочли, что они первыми вступили на
легендарный "островок устойчивости". После анализа вольфрама, 56-го
элемента, который в течение одного года подвергался бомбардировке притонами
с огромной энергией в 24 ГэВ в синхротроне CERN, они обнаружили спонтанно
распадающийся тяжелый трансуран -- экартуть, элемент 112. По мнению
первооткрывателей, атомы вольфрама приобрели столь высокую энергию, что был
превзойден порог кулоновского взаимодействия: два ядра вольфрама слились с
образованием нового атомного ядра -- элемента 112. Потребовалось некоторое
время, чтобы обнаружить ошибку. Вновь виновна в ней была грязь. Таинственная
самопроизвольно распадающаяся примесь являлась калифорнием -- 98-м, а не
112-м элементом. До сих пор является загадкой, откуда "вылезло" это
загрязнение.
Несмотря на такие превратности судьбы, ученые упорно стремятся
соединить друг с другом ядра тяжелых атомов для получения сверхтяжелых
элементов. Считается, что следует, соединив последовательно ускорители
тяжелых ионов, достичь такой мощности, чтобы даже ядра урана смогли
преодолеть порог кулоновского отталкивания и слиться друг с другом. Из двух
атомов изотопа урана [238]U должен образоваться
[476]Х, то есть 184-й элемент с относительной атомной массой,
близкой к 500. Конечно, было бы уже хорошо, если при такой "реакции с
избытком" можно было получить хотя бы устойчивые элементы 164 или 114.
Элемент со злополучной атомной массой 500 уже однажды был описан в
"литературе": черный, блестящий ком материи размером с яблоко весил центнер.
Он состоял из металла с атомной массой 500. Этот сверхтяжелый металл был
выплавлен в специальных автоклавах при давлении 50 000 МПа и температуре 1
000 000 °С путем ступенчатого присоединения к урану гелия. Этого вещества,
взятого на кончике ножа, было достаточно, чтобы электростанция работала в
течение нескольких месяцев... во всяком случае писатель Доминик в 1935 году
так описывает синтез и свойства элемента с "атомной массой 500" в романе с
тем же названием. С тех пор такие представления бытуют в головах читателей
фантастики. Сегодня ставится тот же вопрос: возможен ли синтез элемента с
такой атомной массой или при этом мы выскочим за пределы периодической
системы?
В наше время уже можно осуществить опыты по ускорению атомов урана до
необходимого порога энергии для термоядерного синтеза; для этого можно было
бы использовать мощнейшие ускорители тяжелых ионов--UNILAC в Дармштадте,
У-400 в Дубне, Super-HILAC в Беркли. Может показаться, что реализация
синтеза элемента с массовым числом 500 существенно приблизилась. Когда в
1977 году впервые на UNILAC'e ядра урана с энергией 1785 МэВ были направлены
навстречу друг другу, то ожидались истинные чудеса. Физики напряженно
склонились над первыми ядерными треками, появившимися на детекторах. Начало
вырисовываться оригинальное явление: деление урана на четыре обломка. Оба
ядра урана раскололись на две части. Однако сверхтяжелых элементов нельзя
было обнаружить.
Граница синтеза элементов оценивается где-то около 200-го элемента.
Здесь в будущем должна закончиться периодическая система. Элементы с более
высоким порядковым номером не должны существовать: большое число протонов в
ядре мгновенно привело бы к захвату ближайших к ядру элементов и в
заключение к гибели всего атома. В результате могут образовываться ядра с
меньшим зарядом, а часть атома превратилась бы в энергию излучения.
Мы знаем, что фермий-257 является самым тяжелым изотопом, который
существует в весомых количествах. Он имеет удобный для практики период
полураспада, равный почти ста дням. Этот изотоп мог бы служить в качестве
мишени. Поэтому при использовании сильно разогнанных ионов фермия-257,
теоретически возможен процесс термоядерного синтеза, приводящий к элементу
200, относительная атомная масса которого равна 500:
[257]Fm + [257]Fm = [500]X + 14n
Для 200-го элемента уже есть имя: бинилнилий. Международный союз
теоретической и прикладной химии (ИЮПАК.) давно пытается воодушевить ученых
на единообразное наименование химических элементов. Тогда не будет тех
спорных вопросов, которые появились в последнее время. Начиная с элемента
100 наименования складываются из готовых слогов: "нил" для нуля, "ун" для
единицы, "би" для двух и суффикс. Тогда элемент 114 назывался бы просто
унунквадий, а элемент 200 -- бинилнилий. И никто бы больше не спорил, должен
ли элемент 105 называться ханием или нильсборием. Его название уннилпентий.
Однако, к огорчению ИЮПАК, еще никто из ученых ни в Дубне, ни в Беркли не
последовал этому предложению. Значит, шансы на введение в химию такого
"дремучего" языка малы. По мнению Сиборга, ему приятнее сказать "элемент
114", чем "унунквадий", на котором язык сломаешь...
Однако, будет ли когда-нибудь в достаточном количестве фермий-257 --
основа для получения бинилнилия, то есть, по-старому, элемента 200? Это
вполне оправданный вопрос. Ведь из 1 т плутония в мощном реакторе образуется
максимально 1 мкг фермия-257, и то после 10-летней бомбардировки нейтронами!
Если не удастся получить большие количества фермия другими путями, то
придется отказаться от столь заманчивого синтеза элемента с относительной
атомной массой 500.
Больше надежд сулят опыты по синтезу элементов, лежащих близко к
островку устойчивости. Так, взаимодействие плутония-244 с дважды магическим
кальцием 48 должно было бы привести к элементу 114:
[244]Pu + [48]Са = [290]X + 2n
Правда, здесь не получится сверхустойчивого изотопа-298 элемента 114.
Однако специалисты ожидают, что изотоп с массовым числом 290 будет также
иметь довольно большую продолжительность жизни. Сейчас соответствующие опыты
планируются как в Дубне, так и в Беркли. Решающим препятствием до сих пор
являлась скудость запасов исходных веществ: в природном кальции присутствует
лишь 0,18 % кальция-48, и он должен длительно обогащаться. В настоящее время
мировой запас кальция-48 составляет всего несколько граммов. Плутоний-244
тоже необходимо сначала "инкубировать" в реакторе в достаточном количестве.
Однако при всем оптимизме физикам ясно: даже с помощью самых мощный
ускорителей тяжелых ионов никогда нельзя будет получить весомые количества
сверхтяжелых элементов... Но это не останавливает ученых. Им необходимо
знать, куда ведет дорога "за ближайшим уличным поворотом". Действительно,
куда же ведет этот путь?
Если повнимательнее присмотреться к истории открытия элементов, богатой
ошибками и разочарованиями, то, возможно, появятся сомнения в успехе такой
тяжкой погони за "сверхтяжелыми" элементами: не будут ли вновь открыты
ложные трансураны? Быть может, он вовсе и не существует, этот далекий
"островок устойчивости"? Отто Хан неоднократно подчеркивал, что он постоянно
искал не то, что находил. Пусть же ученые в своем путешествии по "морю
неустойчивости" откроют в конце концов нечто сногсшибательное! По этому
поводу Сиборг заявил: "Если обнаружится, что теория верна, тогда для
исследователя откроется совершенно новый мир химии и физики, в сравнении с
которым все предыдущие попытки покажутся бесцветными".

Искусственные элементы в исследовании Космоса

Для чего нужны трансураны, а также другие искусственные элементы? Стоят
ли они действительно таких огромных затрат для их исследования и
производства?
Технеций (Тс), первый искусственный элемент в периодической системе,
завоевал широкие области применения. В настоящее время его получают в
килограммовых количествах из радиоактивных отходов атомной промышленности.
Когда в Соединенных Штатах было начато коммерческое производство и
использование технеция, то цена за 1 г за несколько лет упала с 17 000 до 90
долларов. Теперь технеций применяют в медицине как ядерное фармацевтическое
средство для радиографии различных органов с целью проверки их
функциональной деятельности. Таким путем можно диагностировать также раковые
заболевания. Вводимый для этого изотоп [99]Тс, вследствие малого
периода полураспада, равного 6 ч, приходится изготовлять в изотопном
молибденовом генераторе непосредственно перед использованием.
Поговаривают о технеции как о возможном катализаторе для химической
промышленности. Однако самые большие его достоинства заключаются в защите от
коррозии. Пертехнаты являются мощными ингибиторами коррозии. Такое открытие
сделал американец Картледж в начале 1955 года. Он обнаружил, что добавка уже
0,00005 % технеция прекращает коррозию стали и железа в воде.
Прометий (Pm), второй искусственный элемент, также приобрел значение в
технике. Бета-излучатель прометий-147 в качестве заменителя радия применяют
для изготовления фосфоресцирующих веществ, которые используют, например, для
контрольных приборов на борту самолетов. Прометий нужен также для измерения
радиоактивным методом толщины фольги и листового стекла. Однако наиболее
важным применением этого элемента является его способность быть источником
ядерной энергии: он, как все радиоактивные бета-излучающие элементы,
ионизирует пограничный слой полупроводников, в результате чего возникает
ток. Такое явление называют бетавольтэффектом. Оксид прометия-147 массой в
24 г, запрессованный под давлением в платиновую капсулу, дает энергию в 8
Вт. В настоящее время изготовляют минибатареи из прометия-147 размером не
более двухкопеечной монеты. Длительность их работы ограничена лишь периодом
полураспада изотопа. Последний составляет два с половиной года.
Альфа-излучающие трансураны по своей природе способны выделять
значительную тепловую энергию. Поэтому препараты кюрия сильно фосфоресцируют
и такого термического свечения достаточно для того, чтобы их можно было
сфотографировать в темноте в собственном излучении.
Водные растворы, содержащие несколько миллиграммов соли кюрия на литр,
закипают сами собой. Они выглядят, как искрящееся шампанское,--
завораживающее зрелище. При работе такие растворы необходимо непрерывно
охлаждать. Таблетки из нескольких граммов оксида кюрия постоянно раскалены,
температура их поверхности выше 1200 °С!
Когда в 1947 году впервые получили кюрий в "значительных" количествах,
этот мировой запас состоял из крошечной пылинки гидроксида кюрия, едва
видимой невооруженным глазом. В настоящее время кюрий получают в
килограммовых количествах. По своей удельной теплотворной способности,
равной 123 Вт/г, кюрий-242 с периодом полураспада 162 дня превосходит все
другие трансураны. Кюрий-244 выделяет лишь 2,9 Вт/г, но зато обладает
большей продолжительностью жизни (период полураспада 17,6 лет).
Плутоний-238, выделяющий энергию в 0,46 Вт/г, имеет почтенный период
полураспада в 88 лет.
Из этих альфа-излучателей с помощью термоэлементов получают ток. При
установке таких термоионных изотопных батарей целиком руководствуются их
назначением. Если желательны долгоживущие источники энергии, например для
измерительных или запускаемых в космос приборов, для снабжения током
светящихся буев и автоматических метеостанций либо для обогрева одежды
водолазов или космонавтов, то предпочтителен кюрий-244 или плутоний-238.
Если же, напротив, требуется на короткое время выработка больших количеств
энергии, то выгоднее батарея из кюрия-242.
Обычно атомные батареи применяют повсеместно в тех случаях, где эти
носители энергии могут проявить свои поразительные свойства: они занимают
минимальный объем, не нуждаются в уходе и надежны даже в экстремальных
условиях. Предпочтительнее всего использовать их в космических путешествиях.
Когда 4 октября 1957 года в СССР был выведен на орбиту первый искусственный
спутник Земли, то его химические батареи могли давать энергию в течение 23-х
дней. После этого мощность их была исчерпана. Напротив, батареи из
радиоактивных нуклидов имеют совершенно иные резервы мощности.
В 1961 году такая батарея типа SNAP (System for nuclear auxiliar
Power[72]) впервые установлена США на борту навигационного
спутника "Транзит". Поставщиком энергии служил плутоний-238, теплота
которого термоэлектрически превращалась в ток. С тех пор в космических
полетах не раз использовали атомные батареи, Советский Союз -- в спутниках
типа "Космос". В США, например, метеоспутник "Нимбус", который вращается
вокруг Земли с мая 1968 года, имеет батарею на плутоний-238 мощностью 60 Вт.
Американский лунный зонд "Сарвейор", который в 1966 году передал по радио на
Землю первый химический анализ лунного грунта, обладал энергетической
установкой в 20 Вт, питаемой 7,5 г кюрия-242.
Известной стала мини-электростанция SNAP 27, мощность которой (73 Вт)
обеспечивается 4,3 кг плутония-238. Ее размеры составляют 45 X 40 см. 12
ноября 1969 года астронавты "Аполлона 12" установили SNAP 27 на Луне. Из
соображений безопасности на время космического полета американские
космонавты закрепили плутониевый стержень, имеющий температуру 700 °С, на
наружной стенке лунного корабля. Только после посадки они поместили его
внутрь генератора.
SNAP 27 сразу стали давать электрический ток, а позднее -- снабжать
энергией оставленную на Луне измерительную аппаратуру.
Еще раньше, при первой посадке на Луну, американцы использовали
источники энергии из плутония-238. Такие батареи помещали в измерительные
приборы, и они гарантировали их безупречную работу, даже при тех резких
перепадах температур, которые существуют на спутнике нашей Земли. В полетах
космических кораблей "Аполлон" источник энергии из 570 г плутония-238
обеспечивал регенерацию питьевой воды. С его помощью американские астронавты
могли ежедневно регенерировать 8 л воды. Исследовательский корабль
"Луноход", спущенный на поверхность Луны Советским Союзом в ноябре 1970
года, был обеспечен радиоактивными изотопами для регулировки температуры.
Источники энергии, снабженные долгоживущими изотопами, особенно
необходимы для космических зондов, находящихся в "дальних странствиях" к
удаленным планетам. Поэтому американские зонды "Викинг", которые были
высажены на Марс в июле и сентябре 1976 года с целью поисков там разумной
жизни, имели на борту два радиоизотопных генератора для обеспечения энергией
спускаемого аппарата. Космические станции вблизи Земли, такие, как "Салют"
(СССР) и "Скайлэб" (США), получают энергию от солнечных батарей, питаемых
энергией Солнца. Однако зонды для Юпитера нельзя оснащать солнечными
батареями. Излучения Солнца, которое получает зонд вблизи далекого Юпитера,
совершенно недостаточно для обеспечения прибора энергией. Кроме того, при
космическом перелете Земля -- Юпитер требуется преодолеть огромные
межпланетные расстояния при продолжительности полета от 600 до 700 дней. Для
таких космических экспедиций основой удачи является надежность
энергетических установок.
Поэтому американские зонды планеты Юпитер -- "Пионер 10", который
стартовал в феврале 1972 года, а в декабре 1973 года достиг наибольшего
приближения к Юпитеру, а также его преемник "Пионер II"--были оснащены
четырьмя мощными батареями с плутонием-238, помещенными на концах
кронштейнов длиной в 27 м. В 1987 году "Пионер 10" пролетит мимо самой
удаленной от Земли планеты -- Плутона, а затем это первое земное космическое
тело покинет нашу Солнечную систему, имея на борту химический элемент,
искусственно полученный на Земле.
Перспективно применение искусственных элементов для снабжения энергией
сердечных регуляторов. От таких батарей требуется, чтобы они периодически
посылали сердечной мышце электрические импульсы. Применявшиеся до сих пор
химические батареи неизмеримо больше атомных по размерам и работают только
два-три года. Продолжительность работы атомных сердечных регуляторов с
плутонием-238 оценивают не менее чем в десять лет. Следовательно, при
неблагоприятных обстоятельствах пациент с больным сердцем должен
подвергаться хирургическому вмешательству каждые десять лет. К атомным
регуляторам предъявляются особенно жесткие требования по технике
безопасности, чтобы ни при каких обстоятельствах чрезвычайно токсичный
плутоний не смог вырваться наружу. В 1970 году французские врачи
имплантировали двум людям сердечные регуляторы, которые весили всего по 40
г. Требуемую мощность в 200 мкВт обеспечивали 150 мг плутония-238. С тех пор
эти регуляторы поддерживают сердечную деятельность обоих пациентов. Столь
убедительный успех создал целую медицинскую школу. Медики имплантируют
сердечные регуляторы из плутония-238 или прометия-247, в последние годы
также в Советском Союзе и Польше.
Изотоп плутония [238]Pu оправдал себя и для других
медицинских целей. Он служит источником энергии для "искусственного сердца"
-- насоса для крови, спасителя жизни при остановке кровообращения. Элемент
плутоний все больше делается похожим на двуликого Януса -- он в равной мере
может внушать как надежды, так и страх.

Калифорний: в поисках наркотиков и золота

В 1950 году трансурановый элемент калифорний (Cf) появился на свет в
количестве нескольких атомов. В настоящее время планируется и осуществляется
"производственная программа" для получения его миллиграммовых количеств.
Мировой запас калифорния составляет несколько граммов, вероятно, никак не
более 5 г. Калифорний невероятно дорог. Один грамм его стоит около 10
миллионов долларов. Какие же свойства, несмотря на это, делают этот изотоп
столь необходимым?
Калифорний-252 имеет период полураспада 2,6 года. При этом
самопроизвольно делится 3 % всех атомов и при каждом делении выделяется
четыре нейтрона. Вот именно такая нейтронная эмиссия и делает калифорний-252
столь интересным, ибо 1 г в секунду выделяет 2,4 биллиарда
(10[12]) нейтронов. Это соответствует нейтронному потоку среднего
ядерного реактора! Если бы такое нейтронное излучение захотели получить
классическим путем из радиево-бериллиевого источника, то для этого
потребовалось бы 200 кг радия. Столь огромного запаса радия вообще не
существует на Земле. Даже такое невидимое глазом количество, как 1 мкг
калифорния-252, дает более 2 миллионов нейтронов в секунду. Поэтому
калифорний-252 в последнее время используют в медицине в качестве точечного
источника нейтронов с большой плотностью потока для локальной обработки
злокачественных опухолей.
Во многих случаях калифорний может теперь заменить атомный реактор,
например для таких специальных аналитических исследований, как нейтронная
радиография или активационный анализ. С помощью нейтронной радиографии
просвечиваются детали самолетов, части реакторов, изделия самого различного
профиля. Повреждения, которые обычно невозможно обнаружить, теперь легко
находят. Для этой цели в СССР и США разработана транспортабельная нейтронная
камера с калифорнием-252 в качестве источника излучения. Она позволяет вести
работу вне зависимости от стационарного атомного реактора. В борьбе с
преступностью в США такая нейтронная камера показала свой превосходный
"нюх". Таблетки ЛСД и марихуана, спрятанные в патронных гильзах, были сразу
обнаружены. С помощью рентгеновских лучей контрабандные наркотики найти не
удавалось.
Более распространено использование калифорния в нейтронно-активационном
анализе. Под этим имеется в виду высокочувствительный метод анализа,
пригодный в особенности для определения следов элементов. Исследуемые
вещества подвергают облучению потоком нейтронов, в результате чего
образуются искусственные радиоактивные изотопы. Интенсивность их излучения
является мерой содержания составных частей примесей. При (n, ()-реакциях
можно с помощью гамма-спектроскопии высокой точности изящным методом
измерить интенсивность гамма-излучения, специфическую для каждого нуклида, а
по интенсивности найти содержание определяемого элемента.
В настоящее время общепринято активировать материал пробы в атомном
реакторе. Однако все более предпочтительными становятся небольшие переносные
источники нейтронов. Они позволяют проводить нейтронно-активационный анализ
на месте. Убедительным примером является изучение состава поверхности Луны и
удаленных от Земли планет. При поисках рудных месторождений, находящихся в
недоступных местах на Земле и на дне моря, применяют точечные источники
нейтронов. Для разведывания месторождений нефти используют зонды буровых
скважин с калифорнием-252.
В активационном анализе чувствительность чрезвычайно высока. Могут быть
обнаружены ничтожные количества -- 10[-10]-- 10[-13] г
исследуемого вещества. Для некоторых элементов чувствительность еще выше.
Например, с помощью активационного анализа удается обнаружить даже
10[-17] г, то есть около 250 00 атомов.
Умер ли Наполеон 1 в ссылке естественной смертью? На этот вопрос,
неоднократно подвергавшийся обсуждению, был получен однозначный ответ лишь
140 лет спустя. В качестве "вещественного доказательства" послужила прядь
волос французского императора, которая была срезана у него 5 мая 1821 года
на острове св. Елены, через день после его смерти. Она хранилась из
поколения в поколение несколькими почитателями в качестве драгоценного
сувенира. Судебные медики обнаружили, что император стал жертвой отравления.
С помощью активационного анализа было установлено, что в волосах Наполеона
содержится мышьяка в 13 раз больше нормы. Из различного содержания мышьяка
на отдельных участках роста волос можно было установить даже время, когда
начали ему подмешивать в пищу яд.
В настоящее время уже не является загадкой происхождение античных
мраморных статуй, поскольку стало известно, что для различных древних
мраморных каменоломен характерно присутствие определенных примесных
элементов. Исследования красящих пигментов картин с помощью активационного
анализа оказались весьма ценными для их датирования. Следы посторонних
примесей в свинцовых белилах -- весьма распространенной краске -- совершенно
характерно изменяются с течением времени. Сходное поведение обнаружено также
для других художественных красок. С тех пор, как появился
нейтронно-активационный анализ, исчезли все возможности для подделки картин
старых мастеров.
Неоценимое преимущество этого метода проявляется в особенности при
исследовании ценных старинных произведений искусства, ибо испытание не
связано абсолютно ни с каким разрушением. При других современных методах
анализа, как, например, рентгенофлюоресцентном или спектральном, неизбежно
хотя бы поверхностное повреждение изучаемого объекта.
Золото и серебро также можно прекрасно определять путем активационного
анализа, причем как в микро-, так и в макроколичествах. Знаменитый медальон
Венцеля Зейлера остался бы в настоящее время неповрежденным, если бы его
тайна была раскрыта с помощью этого метода. Активационный анализ,
предназначенный прежде всего для следов элементов, был применен и для
макроскопических определений. Используя небольшие потоки нейтронов
[10[3] нейтронов/(см[2]*с) вместо обычных 10[9
]-- 10[14]], можно определить основные составные части
сплава, например содержание золота и серебра в золотой монете. Хорошую
службу оказывают здесь источники нейтронов на основе калифорния-252.
Таким образом, в настоящее время вполне возможно определить состав или
же подлинность исторических монет из благородных металлов без их разрушения.
Теперь можно было бы изобличить даже фальшивомонетчиков древности. Когда
папа Григорий IX отлучил от церкви римского императора и короля Сицилии
Фридриха II, он кроме всего прочего обвинил его в подделке монет. Это легко
было обнаружить для серебряных динаров, пущенных в обращение Фридрихом II,
ибо они имели лишь посеребренную поверхность. А как же обстояло дело с
известными золотыми августалами (которые приказал чеканить Фридрих) --
монетами большой нумизматической ценности? Обладали ли они предписанным
содержанием благородного металла в 20,5 карата, что составляло 85,5 %
золота? На этот вопрос долгое время нельзя было ответить, ибо никто не
решался пожертвовать немногими коллекционными монетами для традиционного
анализа. Нейтронная активация без повреждения монет дала доказательство
того, что августалы XIII века соответствовали требуемому составу, то есть
являлись подлинными.
В прежние времена выпуск фальшивых монет был строго наказуем. В 1124
году английский король Генрих I приказал жестоко изувечить сто мастеров
монетного двора по подозрению в подмене серебра в монетах на олово. В
настоящее время, с 1971 года, эти мастера должны считаться
реабилитированными, хотя и слишком поздно: активационный анализ безупречно
доказал, что серебряные монеты, вызывавшие подозрения, содержат требуемые
количества металла.
Нейтронно-активационный анализ помогает геологам при поисках
месторождений золота и серебра. В Советском Союзе в Ташкентском институте
ядерной физики разработаны методы гамма-спектроскопического определения
содержания золота в скальных породах при помощи бурового зонда, снабженного
Cf-источником. Благородные металлы, заключенные в руде или в горных породах,
активируются нейтронами. При этом образуются радиоактивные изотопы серебра
или золота, которые можно легко различить, зная их период полураспада, а
также расположение линий их гамма-спектров. Интенсивность полос дает
сведения о содержании металла: в природных породах можно таким путем
определить 10[-9] % золота и серебра. Не остается незамеченной
даже малейшая пылинка золота.

 <<<     ΛΛΛ     >>>   

Образовываться в атомном реакторе в результате многократного захвата нейтронов ураном элемента элементов
Этот радиоактивный элемент испускал
Обнаружили 93 й элемент
На пути к неисчерпаемой энергии плутоний энергии