Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева

Хевеши был лысоватым усатым венгерским аристократом с немного отвисшими щеками. Конечно, он тосковал по дому. Живя на чужбине, Хевеши предпочитал острую венгерскую пищу, а не английскую, которой его потчевали в пансионе. Уловив некоторые закономерности в том, когда и какую пищу там подают, Хевеши стал подозревать, что здесь, как и в университетской столовой, оставшиеся от понедельника гамбургеры в среду могут легко превратиться в «пряную говядину». Ему казалось, что «свежее» мясо, подаваемое хозяйкой пансиона, было каким угодно, но не свежим. Когда он прямо задал ей неудобный вопрос, хозяйка стала отнекиваться, поэтому Хевеши решил каким-нибудь образом проверить свои подозрения.

Удивительно, но именно в то время он совершил прорыв в своей лабораторной работе. Ему так и не удавалось выделить «радий-D», но Хевеши понял, что может извлечь из этого пользу.

Он стал раздумывать над тем, возможно ли внедрить микроскопические количества растворенного свинца в живой организм, а затем проследить путь элемента. Поскольку и радиоактивный, и нерадиоактивный свинец метаболизируются одинаково, «радий-D» при движении по организму станет своеобразным «маячком». Если бы метод сработал, Хевеши мог бы проследить путь молекул в венах и разных органах с беспрецедентной точностью.

Прежде чем начинать опыты на животных, Хевеши решил проверить метод на неживой органической ткани. При этом он руководствовался потаенными мотивами.

Однажды вечером Хевеши положил себе изрядную порцию мяса и, как только хозяйка отвлеклась, всыпал туда немного «горячего» свинца. Хозяйка, как обычно, собрала полупустые тарелки, а на следующий день Хевеши захватил домой детектор радиации, недавно изобретенный его коллегой по лаборатории Гансом Гейгером. Стоит ли говорить, что, как только Хевеши поднес счетчик к поданному на ужин гуляшу, прибор защелкал, как бешеный. Хевеши предъявил хозяйке неопровержимые доказательства. Но, будучи ученым-романтиком, Хевеши, без сомнения, польстил даме, посвятив ее в тайны радиоактивности. Хозяйка была польщена, что ее уличили в нечестности столь умно, с применением новейших достижений физической науки, и даже не стала скандалить. Правда, история умалчивает о том, изменила ли она меню.

Вскоре после того, как Хевеши открыл радиоизотопные индикаторы (так называемые меченые атомы), его карьера пошла в гору. Он продолжал работать над проектами на стыке физики и химии. Но эти научные области все явственнее расходились, и большинству ученых приходилось выбирать то или другое направление. Химиков интересовало, как цельные атомы связываются друг с другом. Физиков занимали отдельные части атомов и новая научная дисциплина под названием квантовая механика – причудливый, но красивый метод изучения материи.

Хевеши покинул Англию в 1920 году и отправился в Копенгаген, чтобы учиться у Нильса Бора, крупнейшего специалиста по квантовой физике. И именно в Копенгагене Бор и Хевеши еще больше увеличили разрыв между физикой и химией, вызвав тем самым серьезный политический конфликт.

В 1922 году ячейка для элемента № 72 в периодической системе еще пустовала. Химики уже определили, что элементы от пятьдесят седьмого (лантан) до семьдесят первого (лютеций) являются редкоземельными металлами. Природа семьдесят второго элемента оставалась невыясненной. Никто не знал, замыкает ли он ряд сложно разделяемых редкоземельных металлов – в таком случае для его обнаружения следовало просеивать образцы недавно открытого лютеция – либо является переходным металлом и должен находиться в основной части таблицы. Рассказывают, что Нильс Бор, в одиночестве работая у себя в кабинете, сформулировал почти евклидовское доказательство того, что семьдесят второй элемент не является редкоземельным металлом, напоминающим лютеций. Как вы помните, роль электронов в химии в начале XX века была не вполне выясненной, и Бор якобы выстроил свои доказательства на странной математике, действующей в квантовой механике. Согласно этим законам, элементы могут хранить на своих внутренних оболочках лишь ограниченное количество электронов. Атом лютеция с его f-оболочками очень богат электронами, и Бор рассудил, что у следующего элемента «не остается выбора», кроме как снова выстраивать электроны снаружи атома и действовать как настоящий переходный металл. Поэтому Бор поручил Хевеши и физику Дирку Костеру тщательно исследовать образцы циркония – элемента, расположенного над клеткой № 72, – и найти в нем более тяжелый химический аналог. Это было, пожалуй, самое рутинное открытие в истории периодической системы. Хевеши и Костер обнаружили искомый элемент с первой попытки. Они назвали его гафнием – в честь латинского наименования Копенгагена (Hafnia).