Sztuczne złoto Klaus Hoffmann

Spis treści Rozdział pierwszy Złudne złoto alchemii ................................................................................................. 4

Skarb o wartości 17 milionów ............................................................................................................. 4

Niezwykłe doświadczenia .................................................................................................................... 9

Transmutacja, sztuczki alchemików i sławetny kamień filozoficzny ................................................. 12

Zagadka złotego medalionu .............................................................................................................. 14

Zrobiłem złoto! .................................................................................................................................. 17

Międzynarodowi hochsztaplerzy ....................................................................................................... 19

Złoto z cieplarni ................................................................................................................................. 21

Rozdział drugi Pasjonujące odkrycia w dziedzinie chemii ..................................................................... 23

Pierwiastki - podstawowe cegiełki świata materialnego .................................................................. 23

Sceptyczni chemicy ............................................................................................................................ 25

Układ pierwiastków chemicznych ..................................................................................................... 27

Zaczynają się wielkie poszukiwania ................................................................................................... 30

Jasna pomarańczowa linia ................................................................................................................. 32

Gdzie umieścić gazy szlachetne? ....................................................................................................... 34

Chemia okultystyczne ........................................................................................................................ 35

Kolejny nowy pierwiastek - argentaurum ......................................................................................... 37

10 000 dolarów dla tego, kto znajdzie błąd ...................................................................................... 40

Rozdział trzeci Rewolucja w naukach przyrodniczych ........................................................................... 42

Niewidzialne promienie ..................................................................................................................... 42

Śmiałe teorie ..................................................................................................................................... 45

Cudowna substancja rad ................................................................................................................... 46

Czy nowoczesna alchemia? ............................................................................................................... 48

Tor X i tępota ..................................................................................................................................... 50

Pierwiastek, który nie jest pierwiastkiem ......................................................................................... 52

Dawno oczekiwany triumf ................................................................................................................. 55

Badacze atomów czy alchemicy? ...................................................................................................... 58

Rozdział czwarty Nowocześni twórcy złota - uczeni czy szarlatani? ..................................................... 61

Uskrzydlające odkrycia ...................................................................................................................... 61

Gdy atomy rozpadają się na kawałki... .............................................................................................. 63

Marzenia alchemików stają się rzeczywistością ................................................................................ 65

Spacery po ołowianych dachach ....................................................................................................... 68

Szlakiem tajnej misji .......................................................................................................................... 71

Cudowna lampa Adolfa Miethego ..................................................................................................... 74

Zagraniczna konkurencja ................................................................................................................... 78

Zaskakujące rozwiązanie ................................................................................................................... 80

Patenty dla twórców złota................................................................................................................. 85

Wątpliwe „zwycięstwo” .................................................................................................................... 88

180 pierwiastków chemicznych ........................................................................................................ 90

Tausend daje dowód swej sztuki ....................................................................................................... 93

Rozdział piąty Fantastyczne energie ..................................................................................................... 97

Ostatnie brakujące pierwiastki .......................................................................................................... 97

Zmącona radość odkrywców ............................................................................................................. 99

Pocisk bez ładunku .......................................................................................................................... 100

Sztuczna promieniotwórczość ......................................................................................................... 103

Spór o pierwiastek nr 93 ................................................................................................................. 104

„Taśmowa” produkcja nowych pierwiastków ................................................................................. 107

Wszystko nieprawda! ...................................................................................................................... 110

Sztuczne pierwiastki ........................................................................................................................ 111

Neptun ............................................................................................................................................. 114

Dwa atomowe pociski armatnie ...................................................................................................... 115

Rozdział szósty Pierwiastki stworzone przez człowieka ...................................................................... 120

Program produkcji bomby atomowej ............................................................................................. 120

Pluton - pierwszy sztuczny pierwiastek, który ujrzało ludzkie oko ................................................. 122

„Piekło” i „Szaleństwo” ................................................................................................................... 125

Złoto wyprodukowane w reaktorze atomowym ............................................................................. 128

Tajemnica złotego medalionu ......................................................................................................... 135

Złoto promieniotwórcze - cenniejsze niż zwykłe ............................................................................. 138

Rozdział siódmy Badania i odpowiedzialność - dziś i w przyszłości..................................................... 140

Bomba atomowa jako argument polityczny ................................................................................... 140

Osiągnięcia w Dubnej i w Berkeley .................................................................................................. 144

Samotna wyspa superciężkich pierwiastków .................................................................................. 147

„Ciężar atomowy 500”. Gdzie leżą granice świata materii? ............................................................ 151

Sztuczne pierwiastki w badaniu przestrzeni kosmicznej ................................................................. 156

Kaliforn. W poszukiwaniu środków odurzających i złota ................................................................ 160

Problemy produkcji transuranowców ............................................................................................. 162

Reaktory powielające, czarny rynek plutonu i amatorska produkcja bomb atomowych ............... 165

Prehistoria i przyszłość uranu .......................................................................................................... 168

Słońce na Ziemi................................................................................................................................ 170

W poszukiwaniu źródeł nieprzebranej energii ................................................................................ 173

Źródła fotografii ................................................................................................................................... 181

Rozdział pierwszy

Złudne złoto alchemii

Skarb o wartości 17 milionów

Złoto - żaden metal w historii świata nie pociągał ludzi z tak magiczną siłą! Połyskliwy blask złota

wzniecał pożądanie, gnał w daleki świat wielu poszukiwaczy przygód i nierzadko stawał się przyczyną

krwawych, zdobywczych wojen. Auri sacra fames - przeklęte pragnienie złota! Tymi słowami

piętnowali już w starożytności rzymscy poeci nienasyconą żądzę złota ludzkości.

U podstaw fascynacji złotem leżą jego niezwykłe własności: odporność chemiczna, duży ciężar

właściwy, a także łatwość obróbki i przetwarzania na pożądane ozdoby i przedmioty kultu. Złoto od

dawna było symbolem niezmienności i trwałości, „królem metali”. Długo przed naszą erą uchodziło za

miarę wartości i uniwersalny środek wymienny i płatniczy. Jego wydobywanie i posiadanie było

przywilejem nielicznych. Złoto stało się i jest do dziś synonimem bogactwa i potęgi. Jako podstawa

walut odgrywa złoto teraz, jak i przedtem, dominującą rolę w światowej gospodarce kapitalistycznej.

Złoto występuje w naturze jako jeden z nielicznych pierwiastków w stanie czystym, w postaci

rodzimej. Zwykle znajdowane bywa tylko w niewielkich ilościach, rozproszone w twardej skale.

W tabeli częstości występowania pierwiastków chemicznych w skorupie ziemskiej zajmuje ono 77

miejsce. Ta rzadkość występowania decyduje o jego wartości jako nadzwyczaj cennego metalu

szlachetnego.

Wytwarzanie sztucznego złota w dowolnych ilościach to stare, choć niedorzeczne marzenie ludzkości.

Niemniej jednak „problem” ten zajmował ludzi nieustannie, aż do naszych czasów. Rzut oka

w niedawną przeszłość dowodzi tego w całej rozciągłości.

„Wśród zagadek przyrodoznawstwa nie ma od przeszło półtora tysiąca lat drugiego problemu, który

stanowiłby przedmiot dociekań i sporów w takiej mierze, w jakiej stała się nim sztuka nazwana...

alchemią”. Profesor filozofii z Kassel, Karl Christoph Schmieder, pisząc w 1832 r. te słowa we wstępie

do swego obszernego dzieła pt. Historia alchemii, nie mógł ukryć uczucia niejakiego podziwu, a nawet

kornej bojaźni wobec tajemnic tej „sztuki”.

Swój materiał faktograficzny zgromadził z naukową dokładnością. Chciał przedstawić dzieje rozwoju

alchemii, czyli sztuki robienia złota. Przyjął zasadę ścisłego oddzielania legendy od rzeczywistości oraz

dokładnego odróżniania świadomego oszustwa od bezwiednego ulegania złudzeniom. Jednak

pomimo swej wyraźnie zdeklarowanej postawy, zakładającej uwolnienie alchemii od spowijającej ją

średniowiecznej mistyki i dokonanie rzeczowej i krytycznej jej oceny, autor doszedł do konkluzji (dziś

uznalibyśmy ją za zaskakującą), że istnieje substancja chemiczna, za pomocą której można

przetwarzać metale w złoto! I dalej: niezależnie od nagannych machinacji niezliczonych oszustów,

mamy mnóstwo dowodów na to, że z substancji nie zawierających złota można dzięki sztuce

alchemicznej uzyskać najprawdziwsze złoto. Do owych transmutacji (przemian) nieszlachetnych

metali w złoto potrzeba jedynie tzw. Lapis Philosophorum, czyli kamienia filozoficznego, zwanego też

„wielkim eliksirem” lub „czerwoną tynkturą”. Alchemicy zdobyli tę cudowną substancję i umieli ją

produkować, niestety, jej receptura najprawdopodobniej zaginęła - twierdził Schmieder.

Podstawowe dzieło z historii produkcji sztucznego złota, 1832

O kamieniu filozoficznym opowiadano też istne cuda: mógł on obdarzać swego posiadacza nie tylko

połyskliwym złotem i przeogromnym bogactwem, lecz również odkrywał mu tajemnicę wiecznej

młodości i długiego życia. Ta cudowna tynktura miała być uniwersalnym lekiem na wszystkie choroby

i radykalnym środkiem przeciw starości, eliksirem życia. Było również możliwe dzięki sztuce

alchemicznej - wywodził Schmieder - uzyskiwanie srebra z substancji nie zawierających tego metalu.

Do tego celu miał służyć „kamień drugiego stopnia”, „mały eliksir”, „biała tynktura”.

Jednakże, konkluduje Schmieder w swej książce, prawdziwych adeptów sztuki alchemicznej było

niewielu. Oszuści, szalbierze, szarlatani zdyskredytowali ostatecznie prawdziwą sztukę alchemii.

Pobudką ich działań było niskie pragnienie łatwego wzbogacenia się. Chciwość panujących książąt,

królów i cesarzy, którzy korzystając ze swej władzy podporządkowywali sobie kunszt alchemików,

przyczyniła się również w pewnym stopniu do niesławy alchemii.

Do grona mędrców, którzy zdaniem Schmiedera całkowicie opanowali sztukę alchemiczną, ponieważ

weszli w posiadanie kamienia filozoficznego, miał należeć wiele podróżujący Raimundus Lullus z

Hiszpanii. W początkach XIV w. udało się królowi Anglii, Edwardowi, zapewnić sobie usługi tego

legendarnego męża. Uwierzywszy w zamiar króla, że wyprawi się na czele swej floty przeciw

niewiernym Turkom, Lullus zawarł swoisty układ z koroną angielską; alchemik zobowiązał się

wyprodukować 60 000 funtów złota, które „będzie lepsze niż złoto z kopalń”. Za złoto to miano

uzbroić okręty i opłacić żołnierzy na świętą wojnę z niewiernymi.

Alchemik poszukujący gorączkowo przepisu na produkcją sztucznego złota (rysunek Pietera Brueghela z 1558 r.)

Raimundus Lullus. Angielski dwór królewski obiecywał sobie złote góry po wykorzystaniu jego umiejętności

Edward jednakże miał inne, potajemne plany. Gdy Lullus w krótkim czasie rzeczywiście

wyprodukował przyrzeczoną ilość złota, król kazał z niego wybić monety ze swoją podobizną

i przewrotnym napisem: Edward - król Anglii i Francji. Były to monety o ciężarze 2 dukatów, na

których przedstawione zostały okręty i wojownicy. Monety te odkrywały prawdziwe zamiary

angielskiego władcy dążącego do podboju Francji i panowania nad zjednoczonym królestwem

angielsko-francuskim. Plan ten leżał Edwardowi znacznie bardziej na sercu niż awanturnicza wyprawa

krzyżowa przeciw wyznawcom Mahometa.

Kuchnia alchemiczna. Tak wyobrażał ją sobie malarz David Teniers młodszy (1610-1690)

Byłoby najprościej włożyć tę relację o wyczynie alchemika Lullusa między bajki, tak jak zasługują na to

inne historie o robieniu złota, jednakże dziwnym trafem wiele wybitych wtedy królewskich monet

z wizerunkiem okrętów i znakiem Raimunda spotkać można jeszcze dzisiaj w muzeach

numizmatycznych. Monety te sporządzone są ze złota wysokiej próby i jak wynika z licznych

transakcji dokonanych nimi, wiele ich musiało być w obiegu. Jest to tym dziwniejsze, dowodzą

historycy, że Anglia nie prowadziła wtedy liczącego się handlu morskiego, nie posiadała również

kopalń złota, a dostawy miast hanzeatyckich opłacała zwykle cyną. Z jakich więc źródeł miałby

czerpać król Anglii złoto, którym - rzecz oczywista - pokrył koszty właśnie rozpoczętej

trzydziestoletniej wojny z Francją?

Moneta z okrętem z XIV w., sporządzona rzekomo z alchemicznego złota

Cesarz Rudolf II, który pozostawił po swej śmierci (1612) cetnary czystego złota w sztabach. Czyżby złota alchemików?

W historii średniowiecza spotykamy więcej tego rodzaju zagadkowych historii. Niemałą sensację

wywołały na przykład skarby, które zostawił po sobie zmarły w 1612 r. cesarz Rudolf II. W jego

spuściźnie nieoczekiwanie znaleziono 84 cetnary złota i 60 cetnarów srebra, odlanych w sztaby

i ułożonych w porządne stosy, oraz tajemniczą tynkturę, którą zidentyfikowano skwapliwie jako

substancję wyprodukowaną z kamienia filozoficznego. Rudolf II, który jako cesarz niemiecki

przebywał od 1576 r. w swej rezydencji w Pradze, znany był ze swego zamiłowania do nauk

tajemnych. Na jego dworze roiło się w tamtych czasach od astrologów, proroków, jasnowidzów

i alchemików posiadających sztukę robienia złota. Toteż dla wielu ludzi nie ulegało wątpliwości, że

pozostawione przez cesarza złoto i srebro musiały być pochodzenia alchemicznego.

W swojej rezydencji w Pradze (wg współczesnego rysunku) cesarz Rudolf II hołdował alchemii

Ciągle powtarzający się motyw w historii wytwarzania sztucznego złota - władca nalegający na przeprowadzenie próby alchemicznej. Johann Freidrich Böttger, wynalazca europejskiej porcelany, eksperymentuje w obecności Augusta Mocnego w

1710 r. (obraz Paula Kiesslinga, zamek w Miśni)

Rudolf II znalazł bardzo wielu naśladowców na niemieckich dworach książęcych. Jednym z nich był

elektor saski August, który sam parał się kamieniem filozoficznym, i to nie bez sukcesu, jak mówiono.

W swej stolicy Dreźnie miał on własne, w tym celu zbudowane laboratorium, zwane też „złotym

domem”, w którym zatrudniał również zawodowego alchemika, nazwiskiem Schwertzer. „Doszedłem

do tego - pisał książę August w 1577 r. do pewnego włoskiego alchemika - że potrafię zrobić z 8 uncji

srebra 3 uncje dobrego złota”.

Umierając August pozostawił złoty skarb o wartości 17 mln talarów, co w tamtych czasach było sumą

niebagatelną. Cały ówczesny świat był przekonany, że elektor saski znalazł od dawna poszukiwaną

recepturę transmutacji metali w złoto. O uzyskanie tej tajemnicy zabiegali również usilnie jego

następcy, np. August II, zwany Mocnym. Jako elektor saski i król polski „odbił” on w 1701 r.

w sensacyjnym politycznym sporze alchemika Johanna Friedricha Böttgera pruskiemu królowi

Fryderykowi I. Alchemik ten więziony był w Dreźnie i w twierdzy Königstein tak długo, dopóki nie

wyprodukował czegoś, co niemieccy książęta cenili wówczas na wagę złota. Tym czymś była

prawdziwa porcelana. Böttger, mianowany zarządcą powstałej w 1710 r. manufaktury porcelany w

Miśni, pozostał wierny swym dotychczasowym zainteresowaniom. W Państwowym Muzeum

Porcelany w Dreźnie przechowywany jest ważący około 170 g „regulus”1, który Böttger miał uzyskać

w 1713 r. dzięki procesom alchemicznym.

Niezwykłe doświadczenia

Za wielkiego zwolennika alchemików uważany był cesarz Leopold I, który panował od 1658 do 1705 r.

Na jego dworze dokonywali alchemicy pasjonujących transmutacji, które były przedmiotem podziwu

współczesnych, a i dziś podniecają wiele umysłów, nawet uczonych. Największa sensacja alchemiczna

wiąże się z postacią augustianina Wenzela Seylera. A oto jego historia: Wieści o barwnym życiu

alchemików na wiedeńskim dworze zwabiły tego zakonnika, który miał już dość klasztornego życia w

Pradze, w 1675 r. do cesarskiej stolicy. Jednemu ze swych zakonnych braci, który zajmował się

alchemią, skradł Seyler jakiś czerwony proszek sądząc, że jest to tajemniczy kamień filozoficzny. Od

tego czasu gnało coś Seylera w świat. Chciał osobiście poświęcić się sztuce robienia złota.

Cesarz Leopold I wysłuchał z przyjemnością relacji braciszka. Jako mecenas wszystkich początkujących

adeptów zaopiekował się również Seylerem i pozwolił mu w tajnym cesarskim laboratorium

popróbować swego alchemicznego kunsztu. Było to ponure pomieszczenie o ciężkim sklepieniu

z niewielkimi oknami, które przepuszczały bardzo skąpo światło dzienne. Dodatkowego oświetlenia

dostarczały pochodnie zawieszone na ścianach. Ich chybotliwy blask pełzający upiornie po zimnych

murach stwarzał złowieszczą scenerię. Seyler musiał zmobilizować całą siłę swej woli, by na zewnątrz

wykazać opanowanie. Wiedział przecież, że od powodzenia eksperymentu zależy nie tylko jego

kariera na dworze, lecz także życie. Z adeptami, którzy okazali się oszustami, nie robiono ceregieli.

Niemało z nich znajdowało niesławny koniec na pomalowanej fałszywym złotem szubienicy.

Seyler kazał rozgłosić, że dokona częściowego „tyngowania” (barwienia) zwykłego naczynia w złoto,

a więc transmutacji. „Dobrze więc, do dzieła!” polecił szorstko, ale z niezaprzeczalną łaskawością,

władca Świętego Cesarstwa Rzymskiego Narodu Niemieckiego.

1 Regulus (królik) — wyrażenie alchemiczne na błyszczącą kulkę zredukowanego w tyglu metalu (przyp. red,.).

Mnich zaczął swą ceremonię od teatralnych gestów i tajemniczych zaklęć. Leopold I, któremu

doskonale znane były te kabalistyczne sztuczki, skinął niecierpliwie: „Transmutuj wreszcie!”.

Pachołek stojący w gotowości na znak Seylera przytrzymał nad ogniem miedzianą miseczkę. Z chwilą

gdy rozżarzyła się ona do czerwoności, adept posypał ją odrobiną swego cudownego, czerwonego

proszku. Mrucząc słowa zaklęcia, bez których nie mógł się obejść, poruszył Seyler kilkakrotnie

miedzianym naczyniem w powietrzu, by wreszcie zanurzyć je w przygotowanym kotle zimnej wody.

Cud został dokonany! Wszędzie tam, gdzie kamień filozoficzny zetknął się z miedzianą miseczką,

wystąpił wyraźny blask złota.

Uspokojony mnich zwrócił się teraz do stojącego obok tygla z wrzącą rtęcią i nakazał pachołkowi

podsycić ogień, gdyż teraz - wykrzyknął entuzjastycznie - chce przemienić rtęć w złoto! W tym celu

umieścił w kulce wosku nieco czerwonego proszku i wrzucił ją w kipiącą masę. Z naczynia podniosła

się gęsta i tak dusząca para, że wszyscy ciekawi, którzy stali zbyt blisko ognia, musieli, kaszląc,

natychmiast odsunąć się. Wrzenie ustało w tyglu prawie natychmiast. Stop zesztywniał. Seyler

przynaglił pachołka, który pilnował ognia, do większego wysiłku. W następnych długich minutach

sapanie miechów stanowiło jedyny dźwięk, który zakłócał nabożną ciszę. Cesarz Leopold i kilku

wybranych dworzan wpatrywali się jak urzeczeni w żar ogniska, które zdawało się pochłaniać tygiel.

Ale mnich oznajmił, że ogień jeszcze nie jest dostatecznie silny, i pewnym ruchem ręki dorzucił do

stopu parę kawałków węgla. Rozpaliły się one jasnym płomieniem. Zawartość tygla znacznie

zmniejszyła się, a Seyler nakazał jednemu z pachołków wylać ją na płaskie naczynie. I znów stało się

coś cudownego. Twardniejący metal rozbłysnął jasnym blaskiem złota, odbijając jak lustro blask

pochodni. Na skinienie cesarza przekazano zaraz próbkę złota do zbadania złotnikowi, który

oczekiwał w przyległym pomieszczeniu.

Spójrzmy mu przez ramię, jak też on pracuje. Najpierw zważył w ręku dostarczoną bryłkę metalu,

potem pociągnął nią kilkakrotnie na krzyż po wypolerowanym łupku krzemiennym, tzw. kamieniu

probierczym. Na czarnej, matowej powierzchni kamienia złoto Seylera pozostawiło delikatny ślad. Na

podstawie barwy i rodzaju tej kreski fachowcy umieli natychmiast zorientować się co do zawartości

złota w badanej próbce. Nasz złotnik opryskał jeszcze złotą kreskę wodą rozdzielczą, czyli około 75%

stężonym kwasem azotowym. Złoto na kamieniu probierczym nie uległo zmianie. Ślady innych metali

zostałyby przez wodę rozdzielczą rozpuszczone. Próba ta, która umożliwiała ujawnienie najmniejszej

choćby zawartości złota, była wtedy znana od niedawna. Weszła w użycie z początkiem XVI w.

i później została ulepszona w ten sposób, że dla porównania rysowano łupek złotem o znanej

zawartości. Taką też metodę stosuje się do dziś.

Cesarz i jego dwór oczekiwali w napięciu na wynik próby przeprowadzonej przez złotnika. Wreszcie

wyrok zapadł: jest to wysokokaratowe złoto - brzmiała opinia fachowca, najczystsze z tych, jakie

dotychczas przeszły przez jego ręce!

Leopold nie oszczędził cesarskiej pochwały, a Seyler nie mógł ukryć swego triumfu. Ośmielony

sukcesem zapowiedział dalszy eksperyment, na który niewielu adeptów by się po nim odważyło.

Chciał dokonać transmutacji cyny, zwykłej cyny, w czyste złoto. Także i ten zuchwały eksperyment

powiódł się. „Nie wzbraniajcie się dawać nam dalszych dowodów swej znakomitej sztuki” zwrócił się

cesarz do mile podnieconego alchemika. „Róbcie złoto, a my obsypiemy was łaskami”.

Z tego sztucznego złota kazał cesarz Leopold bić dukaty. Na jednej stronie nosiły one jego podobiznę,

a na drugiej wokół liczby 1675, oznaczającej rok, wyryty był napis: „Z mocy proszku Wenzela Seylera

zostałem zrobiony z cyny przetworzonej na złoto”. Tworzywem tych monet było prawie czyste złoto.

Na kamieniu probierczym zostawiały one delikatniejszy ślad niż 23-karatowe złoto. Krytycznie

usposobionym współczesnym wydawały się one jednak „nieco za lekkie”.

Z wielką pompą mianowano Seylera „nadwornym chemikiem cesarskim”, a we wrześniu 1676 r.

augustianin pasowany został na rycerza z tytułem „von Rheinburg”. Przewidujący cesarz Leopold

mianował go mincmistrzem w Czechach - miał nadzieję, że dzięki sztuce Seylera czeskie kopalnie cyny

dadzą więcej złota niż węgierskie kopalnie tego cennego kruszcu.

Znamy wiele innych przykładów bicia monet ze złota uzyskiwanego rzekomo na drodze

alchemicznych transmutacji. Zwolennicy alchemii przytaczają je chętnie jako dowody rzeczowe. Na

przykład, gdy niejaki baron von Chaos wyprodukował dwa i pół funta „złota” z trzech funtów rtęci,

wybito z tego pamiątkowy medal z łacińskim napisem, który w tłumaczeniu brzmi: „Cudowna

przemiana, dokonana w Pradze w dniu 16 stycznia 1648 r. w obecności jego cesarskiej mości, cesarza

Ferdynanda III”.

Czyżby dowody sztuki alchemicznej? Złota moneta wyprodukowana z rtęci w 1648 r.

Złoty medal z 1716 r. Jak głosi wyryty napis, medal ten powstał ze złota uzyskanego z ołowiu

Srebrna moneta wytworzona z ołowiu w 1675 r.

W żadnym przypadku nie można zaliczyć do grona alchemików „wytwarzających” złoto przyrodnika

i ekonomisty austriackiego Johanna Joachima Bechera. A jednak i on wierzył w przetwarzanie metali.

W Muzeum Historii Sztuki w Wiedniu przechowywana jest moneta z następującym napisem: „W

miesiącu lipcu 1675 r. ja, doktor J. J. Becher, wyprodukowałem tę uncję najczystszego srebra

w wyniku alchemicznej transmutacji ołowiu”.

Istnieje jeszcze jeden złoty medal, ważący 16,5 dukata, z następującym zagadkowym napisem

łacińskim Aurea progenies plumbo prognata parente, który w tłumaczeniu brzmi: „złoty potomek,

zrodzony z ołowianego ojca”. Na rewersie medalu czytamy: „Chemiczna przemiana Saturna w Słońce,

tj. ołowiu w złoto, przeprowadzona została w Innsbrucku w dniu 31 grudnia 1716 r. pod nadzorem

jego książęcej mości palatyna reńskiego Karola Filipa...”

Transmutacja, sztuczki alchemików i sławetny kamień filozoficzny

I dziś, jak przed laty, ciśnie się na usta pytanie, w jaki sposób Seyler dokonał swej alchemicznej

sztuczki?

W pomroce średniowiecza wierzono niezbicie w możliwość przetwarzania jednych metali w inne.

A jak jest z tym dzisiaj, w naszych oświeconych czasach? Dzisiaj stawiamy sobie jedno zasadnicze

pytanie: dlaczego obeznanemu z alchemią Leopoldowi I nie udało się zdemaskować mnicha? Przecież

oszukańcze metody alchemików były w owych czasach dostatecznie znane.

Częstokroć „złoto” alchemików okazywało się fałszywe, gdyż był to po prostu mosiądz, tombak lub

brąz. Już Arystoteles wspominał w IV stuleciu p.n.e., że z miedzi, cynku i cyny można uzyskać

złotożółte stopy tych metali. Wiedziano już nawet w starożytności, że nie wszystko jest złotem, co się

świeci. Także ci adepci alchemii, którzy dodając do roztopionej miedzi nieco arszeniku, uzyskiwali

srebrnobiały metal, jakieś „srebro”, traktowali sztukę „tyngowania” zbyt dosłownie. Zabarwiali oni

przecież tylko nieszlachetny metal, aby nadać mu kolor poszukiwanego metalu szlachetnego.

W innych przypadkach efekt uzyskiwano dzięki zręczności kuglarza, który niepostrzeżenie dla

obserwatorów błyskawicznie wrzucał próbkę złota lub srebra do topionego metalu. Sposób

przeprowadzenia tej czynności zależał już tylko od pomysłowości adeptów. Niektórzy „producenci”

złota preferowali zaklejaną woskiem wydrążoną sztabkę, której używano do „mieszania” topionej

masy. We wnętrzu tej sztabki znajdowały się grudki złota. Jeśli sztabka była drewniana, jej dolna

wydrążona część spalała się bez reszty we wrzącej masie metalu. W ten elegancki sposób ginęło

corpus delicti, zanim ktokolwiek zdołał powziąć podejrzenie i spróbował sprawdzić „czarodziejską

pałeczkę”.

W swych doświadczeniach alchemicy wykazywali niezwykłe wprost bogactwo pomysłów. Używali np.

tygli z podwójnymi dnami, z których jedno wytapiało się w czasie doświadczenia i zwalniało ukryte

pod nim prawdziwe złoto. Posługiwali się także kawałkami węgla, z ukrytym w ich wydrążonym

wnętrzu złotem, które wrzucali do tygla. Pomocne im były w uzyskaniu „pożądanego efektu” również

pyłki złota wdmuchiwane miechami w topiony metal.

Wiele przeprowadzonych doświadczeń przy bezbłędnym zastosowaniu opisanych sposobów nie

budziło na miejscu żadnych podejrzeń.

Szwajcar Turneysser, alchemik i lekarz cudotwórca, którego zmienne losy pędziły po świecie,

przemienił pewnego razu w złoto pół żelaznego gwoździa, zanurzając jego rozżarzoną połówkę

w czerwonej tynkturze. Działo się to w Rzymie 20 listopada 1586 r. na oczach pewnego kardynała,

który poświadczył wszystko na piśmie. Przez długi czas gwóźdź ten uchodził za dowód prawdziwego

alchemicznego mistrzostwa. W 1730 r., gdy jednak Johann Keissler podróżując po Włoszech zapytał

o ten rzadki eksponat, otrzymał wymijającą odpowiedź. W swym sprawozdaniu z podróży, wydanym

w 1740 r., Keissler napisał: „potem, gdy okazało się, że w sprawie tkwiło oszustwo, gdyż sztuka

polegała na delikatnym zlutowaniu, wstyd już było pokazywać ten gwóźdź”. Turneysser oszukał

widzów zwykłą sztuczką, polegającą na zręczności: użył specjalnego gwoździa, który miał po

mistrzowsku przylutowany złoty koniec. Złota część była zabarwiona na odpowiedni niepozorny

kolor. W toku doświadczenia farba zniknęła, a przed oczyma zdumionych widzów rozbłysło złoto.

Pamflet z 1616 r. wykpiwający alchemię. Po co robić złoto z rtęci, ołowiu lub cyny - dużo lepiej byłoby uzyskać je z ...nawozu

W transmutacjach rtęci w złoto, które wówczas cieszyły się rosnącym uznaniem, nie można było

w ogóle wykryć przemycanego złota, gdyż w dużym rozdrobnieniu rozpuszcza się ono prawie

natychmiast w ciekłej rtęci, która przy tym zachowuje swój srebrzysty kolor. Wiemy dzisiaj, że takie

amalgamaty złota pozostają płynne aż do granicy 10-12% zawartości złota, a więc zachowują wygląd

czystej rtęci. Oddestylowanie ciekłej rtęci było dziecinną zabawką. W tyglu pozostawało czyste,

wytopione słoto.

Nie można przemilczeć, że nawet głęboko przekonani uczeni alchemicy padali ofiarą swych złudzeń.

Wierzyli oni mocno, że uzyskują czyste złoto stosując do swych wytopów większe ilości srebra, rtęci,

ołowiu lub rud tych metali. Przy ówczesnych skąpych wiadomościach z zakresu analizy chemicznej

wzbogacali oni niechcący niewielką zawartość złota, które z natury już występowało w metalach

i rudach. Także srebrne monety będące wielokroć przedmiotem doświadczeń zawierały zwykle -

zwłaszcza jeśli były wybite przed 1830 r. - niewielką ilość złota, gdyż wydzielenie pozostałości złota ze

srebrnych monet było w ramach ówczesnej technologii niemożliwe lub też po prostu zbyt kosztowne.

Jaki związek miało to wszystko z kamieniem filozoficznym? Skomplikowane recepty na jego uzyskanie

opisane zostały w niezliczonych traktatach alchemicznych i w grubych foliałach, jednakże w takiej

formie, że nikt, łącznie z samymi alchemikami, nic z nich nie rozumiał. Niektóre z tych recept są ujęte

bardziej zrozumiale, jak np. „przepis” na wytworzenie kamienia filozoficznego znajdujący się

w pismach chemicznych Basiliusa Valentinusa. Pomimo że najważniejsze wskazówki zostały tam

zaszyfrowane w alchemicznych symbolach, odszyfrowanie ich nie jest zbyt trudne. Opisane zostało

przygotowanie krwistoczerwonego likworu z rudy rtęci rozpuszczonej w wodzie królewskiej2. Trzyma

2 Woda królewska — mieszanina stężonego kwasu solnego i azotowego, rozpuszcza wszystkie metale, także złoto (przyp. red.).

się go miesiącami w zamkniętym naczyniu ciągle podgrzewając i w końcu gotowa jest „tynktura

mędrców”.

Alegoryczne przedstawienie kamienia filozoficznego, które znaleźć można w starych traktatach alchemicznych

Jest rzeczą godną uwagi, że wszystkie recepty są zgodne z sobą pod względem pewnych szczegółów

produkcji kamienia filozoficznego. Ciągle powtarza się twierdzenie, że kamień filozoficzny jest lśniącą

czerwoną substancją, która nie jest higroskopijna, a więc nie pochłania wody. W toku sporządzania

jej z rtęci i innych dodatków substancja ta przybiera kolejno wiele barw. Czarna na początku, staje się

potem białą, później żółtą, a w końcu czerwoną.

Holenderski profesor C. J. van Nieuwenburg zadał sobie w 1963 r. trud powtórzenia za pomocą

środków nowoczesnej nauki różnorodnych chemicznych doświadczeń dawnych alchemików. Podczas

jednego z eksperymentów stwierdził on faktycznie opisywaną zmianę zabarwień. Po oddzieleniu całej

zastosowanej w doświadczeniu ilości rtęci, jak również rozłożeniu jej soli, co uzyskał dzięki

zastosowaniu wysokich temperatur i sublimacji, otrzymał przepięknie zabarwioną na czerwono

substancję, która nie wykazywała już właściwości higroskopijnych. Iskrzące się pryzmatyczne

kryształki były chemicznie czystym chlorozłocianem srebrowym, AgAuCl4. Możliwe, że ten związek był

właśnie owym kamieniem filozoficznym, który dzięki swej wysokiej, wynoszącej 44%, zawartości złota

mógł powodować pożądaną przemianę, czyli krótko mówiąc, powierzchniowe pozłocenie lub też

wytworzenie stopu z nieszlachetnymi metalami. Tym związkiem złota nie można było jednak

wyczarować więcej tego kruszcu, niż on sam go zawierał.

Zagadka złotego medalionu

Dzisiaj trudno jest stwierdzić, czy Wenzel Seyler posłużył się właśnie opisanym związkiem, czy też użył

sprytnego sposobu, aby pod krytycznym okiem cesarza Leopolda I doprowadzić swą przemianę

metali do pomyślnego końca. Seyler dokonał jednak jeszcze innej sztuczki, którą można podziwiać

i dziś i której nie trzeba ze wstydem trzymać w ukryciu, jak miało to miejsce z gwoździem

Turneyssera.

W zbiorach numizmatycznych Państwowego Muzeum Historii Sztuki w Wiedniu przechowywany jest

medalion ważący ponad 7 kg i mający około 40 cm średnicy. Jego ciężar odpowiada ciężarowi 2055

starych austriackich dukatów. Na przedniej stronie medalionu widnieją płaskorzeźby licznych

protoplastów dynastii cesarskiej. Poczet władców rozpoczyna król Franków Faramund z V w.,

a kończy Leopold I, który wraz z małżonką przedstawiony jest w środku medalionu. Łaciński napis

zamieszczony na rewersie informuje, że w 1677 r. w obchodzonym uroczyście dniu św. Leopolda „ta

próbka prawdziwej i doskonałej przemiany metali” została uzyskana przez Wenzela Seylera.

Była to najzuchwalsza sztuczka dawnego augustianina. Przed oczami Jego Cesarskiej Mości i przed

zgromadzonym dworem oraz przedstawicielami duchowieństwa i szlachty dokonał Seyler przemiany

opisywanego srebrnego medalionu w złoto! Zanurzał on mniej więcej trzy czwarte powierzchni

medalionu w różnych cieczach, które - jak wymownie zapewniał - spreparował z wielkiego eliksiru.

Bezpośrednio po zanurzeniach wycierał medalion do sucha wełnianą tkaniną. Wreszcie, gdy odsłonił

efektownym ruchem wycierany medalion, obecni zostali formalnie oślepieni promiennym blaskiem

metalu, który stał się złotem.

Jeszcze dziś widać wyraźnie granicę, do której alchemik zanurzył przedmiot swego eksperymentu

w cudownym płynie.

Cesarz Leopold I, zdeklarowany zwolennik alchemii. Na jego oczach mnich Wenzel Seyler w 1667 r. dokonał przemiany ¾ srebrnego medalionu w złoto

Górna, mniejsza część medalionu pozostała srebrna, dolna część ma barwę złota i faktycznie jest

złota, co potwierdzone zostało przez fachowców złotników i przez chemiczne badania.

Pomimo tego udanego eksperymentu kariera Seylera jako „nadwornego chemika” rychło dobiegła

kresu. Prawdopodobnie po wyczerpaniu się cudownego proszku musiał przyznać, że nie może już

zrobić więcej złota. Historycy oceniają, że kosztował on Leopolda I w sumie 20 000 guldenów. Seyler

pozostawił ogromną masę długów zaciągniętych u urzędników dworskich i państwowych, którzy

lekkomyślnie zawierzyli jego umiejętnościom. Leopold I pozbawił nieszczęsnego mnicha wszystkich

urzędów i odesłał go do klasztoru, z którego przyszedł. Nie wytoczył mu jednakże procesu, który

musiałby prowadzić do skazania na śmierć przez powieszenie na pozłacanej fałszywym złotem

szubienicy, i spłacił po cichu wszystkie jego długi. O tak niezwykłym postępowaniu oszukanego

władcy zadecydował, być może, ten złoty medalion, który od stuleci podziwiany jest jako dowód

niekłamanej sztuki alchemicznej. Znawcy monet i medali, a także uczeni, podejmowali różne próby,

by zgłębić tajemnicę tej niewątpliwie udanej transmutacji. W wielu miejscach widać na medalionie

nacięcia - stąd pobierano próbki do badań. Wyniki analiz potwierdzały za każdym razem, że dolna

część medalionu jest ze złota, chociaż ciężar właściwy tych próbek był na pewno zbyt mały. Ale

w końcu czy dowodziło to czegoś? Wiadomo było przecież, że „złoto alchemiczne” zawsze było nieco

lżejsze od złota naturalnego.

Przy dokładniejszym zbadaniu medalionu bezpodstawne stawało się też podejrzenie, że został on

złożony z dwóch części: srebrnej i złotej. Przypomniano sobie mianowicie o sposobie, dzięki któremu

polski alchemik Sędziwój wywiódł w pole cesarza Ferdynanda II, panującego w latach 1619-1637. I on

przemienił wielką srebrną monetę w złoto, ale tylko z jednej strony. Podziw dla tego dzieła trwał

niedługo, gdyż oszustwo wyszło na jaw. Sędziwój zlutował bowiem blaszkę złotą z płytą srebrną i z

tego zlepku kazał wybić monetę. Stronę złotą pokrył niewielką ilością rtęci, wskutek czego utworzył

się trwały, srebrzysty amalgamat, który zewnętrznie nie różnił się od srebra. Tak spreparowaną

monetę pokrył polski alchemik z jednej strony tajemniczym płynem, by potem wystawić ją na

działanie płomieni wydobywających się z rozpalonego węgla. I wtedy pomalowana połowa monety

stała się złotem, naturalnie tylko na taką grubość, na jaką mogła „przeniknąć” tynktura. W ogniu rtęć

ulotniła się i pozostało znów samo złoto. I to była cała tajemnica.

Natomiast gdy trzymano ostrożnie nad ogniem medalion Seylera, by pozbyć się zawartej w nim rtęci,

nie zaszło nic. Górna część medalionu pozostała srebrna, dolna - złota. Czyżby więc cud?

Medalion Wenzela Seylera o ciężarze 7 kg. Litery A wyznaczają granicę zanurzenia w płynie, po którym to zabiegu zanurzona część medalionu przekształciła się w złoto. Literą B oznaczono nacięcia probiercze

Bardzo długo medalion strzegł swej tajemnicy. Dużym utrudnieniem w jej zgłębieniu był fakt, że nie

wolno było już narażać medalionu na uszkodzenie ze względu na jego historyczną wartość. Jak więc

sprawdzić, z czego był utworzony, skoro nie można było pobrać żadnej próby? Dopiero po 250 latach

uczeni rozwiązali zagadkę tego historycznego medalionu i tajemnicę „metody” Seylera, prowadzącej

do udanej transmutacji.

Cesarze, królowie i książęta padali ofiarami mistyfikacji średniowiecznych alchemików, co zresztą

miało miejsce również i w czasach późniejszych. Nie ominęło to także dumnych władców z dynastii

Hohenzollernów. Z historycznego punktu widzenia godny zanotowania jest fakt, że Fryderyk

I wystąpił z typowo pruską surowością przeciw alchemikowi Caetano, który to awanturnik z wielką

zręcznością wyciągnął mu złoto z kieszeni nie przysparzając w zamian ani uncji. Król pruski w 1709 r.

kazał powiesić go na pozłacanej fałszywym złotem szubienicy.

Wydarzenie to powinno było posłużyć jako odstraszający przykład następcom Fryderyka I, jednakże

nadal padali oni ofiarą oszukańczych sztuczek wędrownych alchemików i wydawali na nich ogromne

sumy pieniędzy. Fryderyk II, zwany Wielkim, musiał w końcu przyznać, że „Robienie sztucznego złota

jest rodzajem choroby; często wydaje się ona dzięki rozsądkowi opanowana na dłuższy czas, lecz

potem wraca niespodziewanie i rozprzestrzenia się jak epidemia...”

Oczywiście nie trzeba było przyjmować tego za usprawiedliwienie dla alchemików robiących złoto.

Rozumiał to także mało skądinąd znaczący w historii następca Fryderyka II, Fryderyk Wilhelm II. Za

jego panowania zostały podjęte prawne środki mające na celu opanowanie tej powszechnej plagi.

„Ludzie, którzy przez oszukańcze działania, jako alchemicy robiący złoto lub jako przepędzacze

duchów, jasnowidze, poszukiwacze skarbów itp., oszukują publiczność” - głosił § 1402 Kodeksu

Pruskiego Prawa Państwowego z 1791 r. - „podlegają oprócz normalnej kary przewidzianej za

oszustwo karze więzienia od sześciu miesięcy do jednego roku i wystawienia na widok publiczny”.

Odtąd więc alchemicy robiący złoto musieli się liczyć z surowością prawa, aczkolwiek przewidywało

ono znacznie bardziej umiarkowane kary.

Zrobiłem złoto!

”W XIX w. będzie się powszechnie korzystać z transmutacji metali w złoto. Każdy chemik będzie robił

złoto i wszystkie naczynia, nawet kuchenne, będą złote lub srebrne!”.

Człowiek, który wypowiedział powyższe słowa, nie był jakimś entuzjastą alchemii. Był nim chemik,

Christoph Girtanner z Getyngi. Należy mu jednak przyznać, że stawiał on wyżej przekształcenie

najtwardszego i najbardziej przezroczystego ciała, jakim jest diament, w miękki i nieprzezroczysty

materiał - grafit, czy też przetworzenie kruchego żelaza w twardą stal, niż robienie sztucznego złota.

Szeroko cytowane słowa Girtannera pochodzą z 1800 r. będącego początkiem stulecia, które - jak się

wydawało - stanie się prawdziwym złotym wiekiem. Powtarzanie tego cytatu nie zmieniało jednak

w niczym faktu, że sztuka robienia złota zabrnęła w ślepą uliczkę. W burzliwym rozwoju

nowoczesnego przyrodoznawstwa, umożliwionym dzięki rewolucji przemysłowej, zaufanie do

alchemii stopniało jak śnieg na wiosnę. Gdy na przełomie „złotego” wieku zebrało się tzw.

Stowarzyszenie Hermetyczne w celu przywrócenia przybladłego mocno blasku alchemii, wydarzenie

to określono w naukowych kołach historyków jako „ostatni rozbłysk alchemii”. Wypowiedzi

współczesnych stwierdzały powszechnie, że minął czas szarlatanów, którzy wprawiali świat

w zdumienie swymi zwodniczymi, a często oszukańczymi eksperymentami. Nawet w kręgach dalekich

od nauki utrwalało się stopniowo przekonanie, że niemożliwe jest przekształcenie metali ani w złoto,

ani w jakikolwiek inny pierwiastek. Najmędrsi byli zdania, że nowe drogi może otworzyć tylko jakaś

nowa, naprawdę rewolucyjna metoda.

Czytelnicy popularnego lipskiego „Kuriera Ilustrowanego” zdziwili się więc niemało, kiedy znaleźli

w numerze tej gazety z 9 grudnia 1854 r. w rubryce „Wynalazki” sprawozdanie z „uzyskania złota

w sposób sztuczny”. Rzecz dotyczyła Francuza, Théodore’a Tiffereau, byłego ucznia i preparatora

Wyższej Szkoły Rzemieślniczej w Nantes. Wydał on pismo ulotne, w którym podał sensację na skalę

światową: „Znalazłem środek pozwalający na produkcję sztucznego złota; wyprodukowałem złoto!” A

oto burzliwe koleje życia Théodore’a Tiffereau.

W przeświadczeniu, że metale są „ciałami złożonymi”, a więc związkami, które można rozkładać,

Tiffereau zdecydował się na prowadzenie badań w Meksyku, klasycznym kraju metali. Tam na

miejscu, a także na złotonośnych terenach Kalifornii, chciał on sprawdzić swoje teorie.

Młody, wtedy 23-letni, preparator wyprawił się w grudniu 1842 r. w podróż. Podając się za

praktykanta dagerotypii, odkrytej właśnie sztuki fotografowania, mógł bez przeszkód jeździć po całym

nieznanym mu kraju. Wędrował tak przez 5 lat przez górzyste okolice Meksyku, wypytywał górników

i ze zdumieniem słuchał ich opowieści przy wieczornych ogniskach. O tym, że metale rosną

i samoczynnie uszlachetniają się pod wpływem gorącego słońca Meksyku, że w kopalniach złota nie

kopie się niektórych chodników, ponieważ złoto musi jeszcze „dojrzewać”, oraz że dopiero po

upływie roku znajduje się tam złoto powstałe ze srebra, które dopiero wtedy opłaci się wydobywać.

W głowie Tiffereau powstała więc ideé fixe, że taki proces musi dać się przeprowadzić również

w laboratorium. I chociaż był daleko od ojczyzny, podjął eksperymenty. Zaczął od rozpuszczenia

srebra w kwasie azotowym, używając rzekomo czystego srebra naturalnego z kopalń Guadalajary.

Możliwe jest jednak, że z braku takiego srebra użył do swych doświadczeń większych meksykańskich

srebrnych monet, które spiłował na proszek. Mieszaninę tę poddawał przez wiele dni, czasami nawet

tygodni, działaniu promieni słonecznych. Próby te przeprowadzał Tiffereau w położonym w głębi

kraju, wysoko w górach, górniczym mieście Guadalajara. Przy tak silnym nasłonecznieniu uzyskał

wynik w rozmiarach, jakich sobie nawet nie mógł wyobrazić, jak wyraził się później. Nigdzie i nigdy

potem, czego bardzo żałował, nie znalazł już tak sprzyjających warunków.

Co odkrył Tiffereau? Po wielokrotnym odparowywaniu i rozpuszczaniu w kwasie osadziły się w końcu

płatki czystego złota. Po stopieniu mogło być tego kilka gramów. Dla Tiffereau stanowiło to dowód,

że pod działaniem magicznej siły meksykańskich promieni słonecznych srebro zamieniło się w złoto.

Tiffereau długo nie ujawniał opisanej tu „recepty”. Jak wszyscy alchemicy, zatrzymał ją najpierw dla

siebie. W swojej broszurze nie wspomina Francuz ani jednym słowem o rzekomo rewolucyjnym

sposobie otrzymywania złota. Co miał na celu wydając tę broszurę, czytelnik dowiaduje się właściwie

dopiero na końcu: „zwracam się do współobywateli o pomoc, której oczekuję od społeczeństwa,

abym mógł dokończyć swego dzieła”. A więc Tiffereau potrzebował pieniędzy, tak jak inni alchemicy,

aby zrealizować swe dzieło. „Nie chcę być zmuszony do tego” pisał on jednoznacznie, „aby podzielić

losy innych wynalazców, odsądzonych od czci i wiary we własnej ojczyźnie”.

W „Comptes Rendus” za rok 1853, zeszytach sprawozdawczych Francuskiej Akademii Nauk, znajduje

się krótka notatka mówiąca, że Tiffereau złożył sprawozdanie ze swego odkrycia 17 października, a w

czerwcu przesłał Akademii w Paryżu swą broszurę, do której dołączył jako dowód próbki uzyskanego

w Meksyku złota. Istniały wątpliwości, czy w poważnych „Comptes Rendus”, które czytali uczeni

całego świata, można drukować obszerne sprawozdanie z odczytu Tiffereau. Komisja, w skład której

wchodził znany chemik Louis Jacques Thénard, doszła do negatywnego wniosku, ustalając, iż

przedstawione złoto jest wprawdzie rzetelne, ale nic nie dowodzi, by zostało ono uzyskane sztucznie,

tym bardziej że Tiffereau w swej broszurze przemilcza całkowicie opis metody. Prawdopodobnie

autor padł ofiarą złudzenia, wzbogacając i wydzielając złoto występujące śladowo.

Tiffereau nie uznał tych argumentów i nalegał na publiczne przeprowadzenie doświadczenia.

Umożliwiono mu je, zezwalając na wykorzystanie pracowni Mennicy Paryskiej. Paryska Mennica

dostarczyła mu wszystkich niezbędnych surowców i chemikaliów, w szczególności chemicznie

czystego srebra. Prawdopodobnie słońce nad Francją nie świeciło dość silnie, gdyż eksperyment

zakończył się fiaskiem. Nie uzyskano ani śladu złota.

Tiffereau zdecydował się więc na krok, którego wynalazcy, a zwłaszcza producenci złota, zwykle nie

czynią. Odsłonił mianowicie swą metodę na pożytek ludzkości, nie miał już bowiem siły, aby

produkować złoto na wielką skalę. „Brakuje mi oprócz głównej rzeczy wszystkiego” - skarżył się we

wznowionym w 1854 r. wydaniu swej broszury - „zabezpieczenia sytuacji życiowej, swobody myślenia

oraz zdolności do zgłębiania zawiłych procesów przetwarzania metali... Długie badania prowadzone

pod działaniem silnego słońca osłabiły mi wzrok, a przeżycia podkopały zdrowie i teraz, pomimo

absolutnej pewności bliskiego sukcesu, muszę wyznać swą niemoc”.

Sensacyjne doniesienie prasowe z 1854 r.: Francuz Théodore Tiffereau wynalazł metodę produkcji sztucznego złota!

Zainteresowanie broszurą Tiffereau było ogromne, wyrywano mu ją dosłownie z rąk. Cała Francja

żądna była poznania tajemnicy robienia złota. Ukazało się następne wydanie. Dokonano również

niemieckiego przekładu pod tytułem: Produkcja złota sztucznymi metodami została faktycznie

dowiedziona. Metale nie są jednorodne, lecz są to ciała złożone. Przekład ten ukazał się w 1855 r. w

Berlinie i od razu stał się bestsellerem. W 30 lat później, gdy znany historyk chemii, Hermann Kopp,

gromadził materiał do swej pracy Alchemia dawniej i dziś brakowało mu broszury Tiffereau. Nie bez

żalu stwierdził wtedy, że „nawet za bardzo wysoką cenę nie można otrzymać tej broszury w żadnym

antykwariacie”.

Międzynarodowi hochsztaplerzy

Nie spełniły się nadzieje, jakie wiązał Tiffereau z opublikowaniem swej broszury. Nie znalazł się

mecenas, który obdarzyłby go zaufaniem i powierzył mu takie kwoty pieniędzy, które

zagwarantowałyby zorganizowanie produkcji złota na wielką skalę. Tiffereau znalazł natomiast

naśladowców, którzy poszli tą samą drogą i rozpoczęli produkcję złota ze srebra.

Godne uwagi przedsięwzięcie tego rodzaju zostało opisane w tajnych aktach Archiwum Dynastii,

Dworu i Państwa austriackiej monarchii. Oczywiście sprawa ta trafiła do publicznej wiadomości

dopiero po upadku monarchii. Po opublikowaniu tych akt okazało się, że cesarz Franciszek Józef I i

jego gabinet zatrudniali w latach 1868-1870 trzech alchemików. W tym względzie Franciszek Józef

okazał się nieodrodną latoroślą monarchii habsburskiej oraz godnym następcą Rudolfa II i Leopolda I.

Trzej alchemicy spadli cesarzowi jak z nieba. W wyniku wojen z Prusami i Włochami w 1866 r.

monarchia austriacka straciła bogate prowincje. Trzeba było płacić ogromnie ciężkie kontrybucje

wojenne. Stan finansów państwa był opłakany. Na dobitek złego fiaskiem zakończyła się zakrojona na

wielką skalę próba Habsburgów zapuszczenia korzeni w Ameryce Łacińskiej, gdyż cesarz Maksymilian

został w 1867 r. strącony z meksykańskiego tronu.

Owi trzej alchemicy, Hiszpan i dwóch Włochów, z których jeden twierdził, że walczył po stronie

cesarza Maksymiliana w Meksyku, przybyli do Wiednia z zamiarem powierzenia cesarzowi

Franciszkowi Józefowi tajemnicy transmutacji srebra w złoto. W sprytny sposób próbowali wyjaśnić

znaczenie epokowego odkrycia: Franciszek Józef otrzyma z ich rąk ni mniej ni więcej tylko klucz do

panowania nad światem! Oczywiście cesarz nie może odrzucić tej propozycji, tak jak uczynił to

niegdyś Napoleon I, który w swoim czasie nie zaakceptował wynalazku okrętu poruszanego parą,

dzięki któremu Anglicy opanowali potem morza całego świata.

Nie, cesarz Franciszek Józef nie był Napoleonem i życzył sobie poznać szczegóły. Alchemicy

zaoferowali się wielkodusznie z przeprowadzeniem próby. Za ujawnienie tajemnicy zażądali jedynie

odszkodowania w wysokości 40 mln guldenów, z których 5 miało być wypłaconych w gotówce jako

zaliczka, reszta zaś, w formie papierów wartościowych, miała być płatna w ciągu 10 lat.

Dynastia habsburska była już jednak mądrzejsza niż za czasów Rudolfa II. Cesarz powołał swego

dawnego nauczyciela, znanego chemika Antona R. von Schröttera jako rzeczoznawcę, mianował go

dyrektorem cesarsko-królewskiej mennicy i kazał mu nadzorować prace alchemików w pracowniach

mennicy. Warunki, jakie profesor Schrötter postawił alchemikom, były dalekie od łagodnych. Mieli

oni wyprodukować złoto z ilości pół funta czystego srebra pochodzącego z mennicy, używając

dodatków, które dostarczy osobiście sam Schrötter, w naczyniach i tyglach będących własnością

Schröttera.

Pomimo tych środków ostrożności trzem adeptom musiało udać się zastosowanie starej sztuczki

alchemików polegającej na przemyceniu złota do wytapianej masy. Chociaż pół funta srebra nie

zamieniło się w pełni w złoto, to jednak znaleziono w końcu małą kuleczkę tak pożądanego żółtego

metalu. Był to cały wynik, którego zresztą nie udało się powtórzyć, pomimo prowadzonych nadal

przez ponad dwuletni okres tajnych prac w wiedeńskiej mennicy. Dlatego urzędnicy cesarscy odłożyli

po cichu całą sprawę ad acta.

Także monsieur Tiffereau zdobył w tym czasie pewien rozgłos. Niczym nie zrażony, szukał sobie we

Francji zamożnego mecenasa dla zrealizowania swej metody produkcji złota. Jednak i teraz czasy nie

były po temu pomyślane, ponieważ rozprzestrzeniały się właśnie szeroko informacje o niepokojącej

aktywności „konkurencji”.

W 1860 r. doniesiono z Londynu, że pewien uciekinier z Węgier, Mikołaj Papaffy, zdobył przychylność

poważnych kręgów londyńskich dla swej metody przekształcania nieszlachetnych metali, takich jak

ołów czy bizmut w srebro. Interesy jego rozwijały się tak pomyślnie, że przy londyńskiej Leadenhall

Street powstała nawet firma pod nazwą „Papaffy, Barnett, Cox i S-ka”. Pewnego dnia Papaffy zniknął

jednak bez śladu, pozostawiając 10 000 funtów długów.

Inny międzynarodowy hochsztapler o nieco podobnym nazwisku, Paraff, trafił niedługo potem na

szpalty gazet. W Nowym Jorku okpił on na znaczne sumy wielu łatwowiernych. W Peru zrobił krótką,

ale zawrotną karierę dzięki wynalazkowi przetwarzania miedzi i jej rud w czyste srebro. Wreszcie w

1877 r. pojawił się w Valparaiso, gdzie również znalazł łatwowiernych finansistów. Tutaj jednak

skończyło się jego hochsztaplerstwo, stanął bowiem przed sądem.

Oszustwa alchemika Paraffa pochłaniały w tym czasie uwagę społeczeństwa bardziej niż wszystkie

inne sprawy - pisał pewien sprawozdawca prasowy w styczniu 1878 r. Akta ze wstępnych przesłuchań

przekroczyły 600 stron objętości. A jednak jeszcze ciągle nie znajdowano odpowiedzi na pytanie, czy

Paraff był oszustem, czy też trzymano go pod kluczem niewinnie. W więzieniu Paraff snuł ponure

plany. „Gdy odzyskam wolność” powiedział do jednego z reporterów „zemstą moją będzie

wyprodukowanie złota po takiej cenie, która wstrząśnie wszystkimi jego rynkami”.

Ukochanym dzieckiem wiary jest cud. Również i Tiffereau wierzył, że współcześni wreszcie mu

zaufają. Idea produkcji sztucznego złota nie opuszczała go nawet w późnej starości. Niczym nie

zniechęcony, walczył o uznanie dla swego odkrycia, szukając równocześnie naukowych wyjaśnień. Nie

przyszło mu jednak do głowy najprostsze wytłumaczenie, że nowe złoto „powstało” ze złota już

istniejącego.

W czerwcu 1887 r. Tiffereau zwrócił się do komisji budżetowej parlamentu francuskiego z prośbą, aby

jego metodę uzyskiwania złota poddano wreszcie zbadaniu przez specjalny zespół ekspertów. Prośba

Tiffereau nie została uwzględniona, ponieważ uważano, że lepiej będzie nie ryzykować nowej

kompromitacji. Zbyt świeża była jeszcze pamięć o jednym z ostatnich „złotych” procesów, który odbył

się w Paryżu w 1882 r. Pewien sprytny Amerykanin nazwiskiem Wyse rozgłosił w tym czasie, że

potrafi produkować złoto. Znane w paryskich kręgach osobistości, mianowicie książę Rohan i hrabia

Sparre, zainwestowali w imprezę wiele tysięcy franków i osobiście pomagali przy przeprowadzeniu

alchemicznej próby. Zawinąwszy rękawy pracowali na zmianę przy miechach.

Niedługo potem, po ucieczce Wyse’a musieli jednak wnieść przeciw niemu oskarżenie o oszustwo.

Sąd skazał zaocznie niedoszłego producenta złota na bardzo dotkliwą karę. Obydwaj zaś wysoko

urodzeni panowie stali się pośmiewiskiem całego Paryża, gdyż nadal zapewniali wszystkich, że na

własne oczy widzieli, jak Amerykanin wyprodukował złoto. Jednakże w toku przesłuchania obydwaj

„naoczni świadkowie” zeznali prokuratorowi, że opuścili jeden jedyny raz, na krótką chwilę,

pracownię alchemika. Na wyjście z pracowni zdecydowali się wtedy, gdy Wyse w końcowej fazie

rozstrzygającej próby wrzucił do topionej masy jakiś proszek. Natychmiast potem pomieszczenie

wypełniło się tak nieznośnym dymem i odorem, że musieli uciec do przyległego pokoju.

Nie trzeba chyba tłumaczyć, że całe to przedstawienie było zaplanowane przez Wyse’a i miało się

przyczynić do uzyskania pozytywnego wyniku eksperymentu.

Złoto z cieplarni

Hipoteza Tiffereau, że złoto stale rośnie w naturze, a zwłaszcza tam, gdzie słońce grzeje tak mocno

jak w Meksyku, znalazła dziwnym trafem gorących zwolenników także w Niemczech. Świadczy o tym

ogłoszenie zamieszczone w monachijskiej „Allgemeine Zeitung” z 10 października 1875 r. pod wiele

mówiącym nagłówkiem „Jak zapewnić sobie milionowe zarobki co rok?”. Pewien emerytowany

aptekarz nazwiskiem Kistenfeger poszukiwał tą drogą wspólnika, przedsiębiorczego i z odpowiednim

kapitałem, który chciałby wykorzystać na skalę przemysłową nową metodę produkcji złota. Przed

laty, jak zapewniał w swym ogłoszeniu Kistenfeger, przeprowadził on odpowiednie doświadczenie

w obecności znanych chemików „z olśniewającym wynikiem”. Okazało się przy tym, że dzięki

odpowiedniej metodzie można tak przyśpieszać „wzrost” szlachetnych metali, jak przyśpiesza się

wzrost roślin w cieplarniach.

Jakaż pociągająca idea, produkować masowo złoto w cieplarniach! W zasadzie była to przecież idea

Tiffereau, który do końca swych dni przysięgał, że metale rosną. Jeszcze w marcu 1891 r. Tiffereau

napisał do gazet, że jego najnowsze badania wykazały, iż w procesie przemiany metali dużą rolę

odgrywają bakterie. Według jego opinii, to bakterie i glony powodowały, że w meksykańskich

kopalniach srebro przekształcało się stopniowo w złoto. Odkrycie tych „bakterii złota” i ich hodowla

powinny stać się oczywistym celem nauki. Tiffereau mógł z równym powodzeniem szukać „bakterii

ludzkiej głupoty”...

L’Art de faire de l’or, sztuka robienia złota, była tematem wielu odczytów „mistrza” Tiffereau, jak

nazywali go jego zwolennicy. Jeszcze w dziewięćdziesiątych latach próbował on w słowie i piśmie

ożywić znów swą ideę. W Paryżu wokół niego, otoczonego ogólnym szacunkiem sędziwego

„uczciwego alchemika”, skupiła się gmina wyznawców. W nabożnym skupieniu słuchali swego

mistrza, przemawiającego w czasie zebrań członków nowo założonego „ Alchemicznego

Stowarzyszenia” Francji, owego Société Hermétique.

W październiku 1896 r. podjął Tiffereau ostatnią batalię, aby przekonać naukowców, że metale nie

mogą być w rzeczywistości pierwiastkami, gdyż połączone są w związki. Tym razem również mistrz

poszedł na całego, przekazując Francuskiej Akademii Nauk wyniki swych najnowszych badań, które

utwierdziły go w jego wstecznym poglądzie: oto folia aluminiowa zamknięta z kwasem azotowym

w szklanej probówce, wystawiona przez dwa miesiące na cudotwórcze działanie promieni

słonecznych, przekształcała się w eter i kwas octowy. Aluminium nie jest więc pierwiastkiem...Godny

pożałowania mistrz Tiffereau! Dokonujący się w ostatnich latach XIX w. burzliwy rozwój chemii

przeszedł koło niego niedostrzeżony. Tiffereau nie zauważył, że dawno minął rok 1853, kiedy to po

raz pierwszy wystąpił o uznanie swej teorii, i że podstawowe odkrycia nauki o pierwiastkach

chemicznych i o niemożliwości ich wzajemnego przetwarzania zostały poczynione właśnie w ostatnim

ćwierćwieczu XIX w.

Rozdział drugi

Pasjonujące odkrycia w dziedzinie chemii

Pierwiastki - podstawowe cegiełki świata materialnego

Badacze zjawisk natury i filozofii usiłowali przez całe wieki sprowadzić świat materialny do kilku

podstawowych elementów, czyli pierwiastków. Hipoteza, że cała ogromna różnorodność materialna

świata wywodzi się z kilku podstawowych cegiełek, a może nawet z jednej, jedynej „pracegiełki”,

miała nieodparty urok.

Filozofowie starożytni znali cztery elementy

W swych poszukiwaniach prapoczątku starożytni uczeni uznawali, że jest nim woda, potem że

powietrze, a wreszcie że ogień. W końcu, około 350 lat p.n.e., Arystoteles uszeregował te cztery

elementy (żywioły) w jeden cykl: „ogień”, „ziemia”, „powietrze”, „woda”, z czego dały się również

wyprowadzić odpowiednie ich właściwości: „gorący”, „suchy”, „zimny” i „mokry”. Działaniem tych

elementów i ich przetwarzaniem się jednych w drugie próbowano wyjaśnić wszystkie zjawiska

natury. Niektórzy filozofowie, jak np. Grecy Leukipp i Demokryt, uważali, że zjawiska natury wynikają

z łączenia się lub oddzielania najmniejszych cząstek, atomów.

W czasach jeszcze dawniejszych niż te, w których starożytni filozofowie greccy łamali sobie głowy nad

początkami materii, uczono w Chinach, że istnieje pięć pierwiastków, które pozostają w stałym ruchu

między niebem i ziemią. Miały być nimi: woda, ogień, drewno, metal i ziemia. Alchemia, która

pierwotnie zadomowiona była na Wschodzie, w Indiach, Chinach i Japonii, rozpowszechniła się

w początkach naszej ery również w Europie. Z chwilą kiedy mistyczno-religijne idee o „wielkim

eliksirze” i kamieniu filozoficznym zaczęły opanowywać umysły uczonych, nauka o pierwiastkach

utraciła swą klasyczną prostotę i musiała ustąpić miejsca bardziej zagmatwanym, zmistyfikowanym

pojęciom.

We wczesnym średniowieczu alchemicy „odkryli” kilka nowych pierwiastków: rtęć, siarkę, sól, a także

zaliczyli do nich ziemię. Ciężka, płynna rtęć była ich zdaniem ucieleśnieniem prametalu, a siarka -

pierwiastka palności. Siarce, podobnie jak soli, przyznawano bardziej filozoficzne znaczenie.

Dzisiaj dziwi nas, że filozofowie średniowieczni nie zaliczali do pierwiastków metali z grona

prawdziwych pierwiastków, np. złota, srebra, żelaza, cynku, cyny, miedzi. A były one znane dawno

przed naszą erą. W starożytności uzyskiwano je częściowo metodami hutniczymi z rud, produkując

z nich narzędzia i broń.

Hermetyczne zaślubiny. Sporządzanie kamienia filozoficznego w symbolice średniowiecznej

Złoto natomiast alchemicy uważali za metal złożony, który można uzyskiwać np. z pierwiastka, za jaki

uważano rtęć, poprzez filozoficzne uszlachetnienie jej za pomocą siarki i kamienia filozoficznego.

Nie każdy był jednak dostatecznie biegły w tych „przepisach”... Alegoryczne ilustracje średniowieczne

przedstawiają te „zaślubiny” siarki-króla z rtęcią-królową. Do czterech kwiatów (pierwiastków), które

oboje małżonkowie trzymają w rękach, dołączył Hermes, wysłannik niebios i patron alchemii, jeszcze

piąty kwiat, quinta essentia. Dzięki temu „hermetyczne małżeństwo” stało się doskonałe. Z siarki

i rtęci powstaje srebro (księżyc) i złoto (słońce). Złoto jest więc według wyobrażeń alchemików czymś

złożonym. Prawdziwej jego natury, jak i innych stałych metali, nie dostrzeżono, wierzono natomiast,

że dają się one przemieniać jedne w drugie, więc także nieszlachetne w szlachetne.

Nieziemski „zimny ogień”. Alchemik Hennig Brand odkrywa fosfor w 1669 r. (fragment obrazu angielskiego malarza Josepha Wrighta of Derby, 1771)

Średniowieczna chemia nie poprzestawała oczywiście na przeprowadzaniu alchemicznych misteriów.

Bez wątpienia zawdzięczamy jej godne uwagi rozwinięcie wiedzy i praktyki w zakresie metalurgii

i technologii. Dzięki cierpliwym próbom, wnikliwym obserwacjom i porównywaniu opanowywano

coraz lepiej np. produkcję szkła i ceramiki, a także otrzymywanie żelaza, miedzi, srebra, rtęci, ołowiu

i cynku z rud i minerałów. Ręczne garbarstwo i farbiarstwo uzasadniałoby nawet przyznanie

średniowiecznej chemii rangi rzemiosła.

Nawet najprawdziwsi alchemicy produkowali w toku swych fantastycznych eksperymentów

chemiczne „produkty uboczne” o dużej wartości: Johann Kunckel wynalazł szkło rubinowe, Johann

Friedrich Böttger - europejską twardą porcelanę, Hennig Brand odkrył fosfor w toku swych destylacji.

Poczynaniom i działalności alchemików zawdzięczamy wyprodukowanie alkoholu i prochu

strzelniczego, jak również wiele wiadomości o kwasach i zasadach.

O przypadkowym odkryciu fosforu w 1669 r. przez Branda opowiada Gottfried Wilhelm Leibniz tak:

„W czasie swych studiów natknął się Brand na dziełko, w którym opisana była metoda, jak

wyprodukować z moczu płyn, który powoduje, że kawałki srebra dojrzewają w złoto”. Przy obróbce

moczu poprzez destylację, co z pewnością nie należało do przyjemnych zajęć, alchemik odkrył coś

cudownego. Wprawdzie nie było to złoto, ale powstał nieznany, samoistnie świecący materiał,

„zimny ogień” - fosfor.

Angielski malarz Joseph Wright of Derby uchwycił ten moment w swym obrazie, który warto opisać.

Pod średniowiecznym gotyckim sklepieniem urządzono pracownię alchemiczną. Wypełniona jest ona

półkami, naczyniami glinianymi, narzędziami, substancjami chemicznymi. Wokół leżą szeroko otwarte

alchemiczne księgi. W środku widać piec z glinianych cegieł. Wespół ze szklanymi kolbami tworzy on

prymitywne urządzenie do destylacji. Z tyłu widać zaskoczonych czeladników, którzy przerwali

w połowie swą pracę. Także sam mistrz alchemii osunął się ze czcią na kolana, wyciągnąwszy rękę

jakby w zaklęciu. Z aparatu destylacyjnego wydobywają się błyszczące opary, rozsiewając nieziemskie

światło. Czy jest to tak poszukiwany kamień filozoficzny, wielki eliksir?

W XV i XVI w. alchemia traciła coraz bardziej na znaczeniu. W naukach przyrodniczych

ugruntowywały się materialistyczne poglądy i sposoby myślenia. Nauki te poczęły wyzwalać się

z więzów religii i astrologii, jak również z mistyki, z wiary w duchy i demony, z całej tej maskarady.

Paracelsus, choć pozostawał jeszcze w kręgu mistycznego sposobu myślenia, wygnał na początku

XVI w. tak poszukiwany kamień filozoficzny do krainy baśni. Twierdził on, że prawdziwym celem

chemii powinna być nie sztuka robienia złota, lecz sztuka przyrządzania lekarstw.

Sceptyczni chemicy

W sto lat później wybiła godzina narodzin pierwiastków chemicznych. Wtedy bowiem zostały one po

raz pierwszy zdefiniowane w naszym nowoczesnym ujęciu. Uczony niemiecki Joachim Jungius w swej

rozprawie pt. Doxoscopiae Physicae Minores, napisanej w 1630, a opublikowanej w 1642 r., odrzucił

zarówno cztery pierwiastki starożytności i trzy pierwiastki alchemii, jak i tezę o możliwości przemian

metali. Pierwiastki chemiczne, twierdził on, są materiałami jednorodnymi i nie dają się rozłożyć.

Nieco później Anglik Robert Boyle postawił w swym budzącym duże zainteresowanie dziele The

Sceptical Chemist (Chemik powątpiewający, 1661 r.) prowokujące pytanie: czy pierwiastki lub

podstawowe elementy rzeczywiście istnieją? I sam dał sobie na nie odpowiedź. „Pod pojęciem

pierwiastków” pisał on „rozumiem pewne pierwotne i nie złożone ciała, absolutnie nie zmieszane

z innymi... Są one składnikami, z których mogą być zarówno komponowane tzw. ciała złożone, jak i na

które te ciała mogą być rozkładane”.

Z początkiem XVIII w. nastąpił zmierzch epoki alchemii i zastąpiła ją chemia flogistonowa, która

pomimo że oparła wyjaśnienie procesu spalania na fałszywych założeniach, to jednak umożliwiła

sklasyfikowanie wielu procesów chemicznych. Z kolei ta epoka została zamknięta wraz z odkryciem

tlenu przez Antoine Laurenta Lavoisiera w 1771 r. po podaniu przez niego prawidłowego wyjaśnienia

istoty procesu spalania.

Dzięki Lavoisierowi chemia uzyskała charakter prawdziwej nauki, jako wiedza o pierwiastkach i innych

materiałach, a także o ich wzajemnym łączeniu się w różnych stosunkach. Tezę o przemianach

jednych metali w drugie odrzucono uważając ją za niemal absolutną niemożliwość. W „Tablicy

pierwiastków”, którą Lavoisier zamieścił w swym wydanym w Paryżu w 1789 r., roku rewolucji, dziele

pt. Traite élémentaire de chimie, figurowały już 22 ze znanych nam dzisiaj pierwiastków. Były między

nimi: azot, tlen, wodór, węgiel, siarka, fosfor i wszystkie znane wtedy metale. Natomiast w tablicy tej

błędnie zostały zaliczone do pierwiastków następujące ciała: tlenek glinowy, baryt, wapno, tlenek

magnezowy i kwarc. Dopiero znacznie później uprzytomniono sobie, że w rzeczywistości są to związki

pierwiastków trudnych do wyodrębnienia w stanie czystym.

Dwie jednoczesne publikacje są oznaką przełomu. Wiegleb odarł alchemię z otaczających ją mitów (pierwsze wydanie jego książki pochodziło z 1777 r., następne z 1783 r.)... (po stronie lewej) ...Lavoisier podał w swym dziele z 1793 r. (pierwsze

wydanie w 1789 r.) definicję pierwiastka chemicznego (po stronie prawej)

W początkach XIX w., który po wynalezieniu maszyny parowej zapowiadał się jako wiek postępu

w przemyśle, udało się za pomocą prądu elektrycznego uzyskać na drodze elektrolizy dalsze nieznane

pierwiastki, jak glin, bar, wapń, magnez i krzem, a także metale alkaliczne, halogeny (chlorowce)

i metale ciężkie.

W 1804 r. angielski chemik John Dalton sformułował swe prawo stosunków stałych oraz prawo

stosunków wielokrotnych3, w myśl których pierwiastki chemiczne łączą się ze sobą tylko w stałych

ściśle określonych stosunkach. Dalton uściślił pogląd Lavoisiera, czyniąc odpowiedzialnymi za te

procesy najmniejsze składniki pierwiastków, atomy.

Szwedzki chemik Jöns Jacob Berzelius opublikował po raz pierwszy w 1818 r. tablicę ciężarów

atomowych wszystkich znanych dotychczas pierwiastków chemicznych. Wprowadził on również

jednolite symbole chemiczne, które obowiązują do dnia dzisiejszego. Szybko zorientowano się, jak

3 Prawo stałości składu, zwane też prawem stosunków stałych, stwierdza, iż stosunek mas składników w związku chemicznym jest

wielkością stałą, niezależnie od warunków, w jakich ten związek otrzymano. Z prawa stosunków wielokrotnych wynika, że jeżeli

dwa pierwiastki tworzą ze sobą dwa lub więcej związków chemicznych, to ilości wago- we jednego z tych pierwiastków,

przypadające na jednostkę wagową drugiego, pozostają w stosunku niewielkich liczb całkowitych (przyp. red.).

ważna jest dokładna znajomość ciężarów atomowych, określanych dziś jako względne masy

atomowe, do wyjaśniania reakcji i określania związków chemicznych, a pracę Berzeliusa oceniono

bardzo wysoko.

Wilhelm Bunsen i Gustav Robert Kirchhoff zastosowali metodę analizy spektralnej do rozpoznawania

pierwiastków chemicznych. Stwierdzili oni, że poszczególne pierwiastki chemiczne znajdujące się

w stanie gazowym przy określonym pobudzeniu emitują fale świetlne, które dają widma emisyjne

bądź absorpcyjne o charakterystycznych liniach. Dzięki analizie spektralnej odkryto w latach 1860-

1863 cez, ind, rubid i tal, wskutek czego liczba poznanych pierwiastków chemicznych wzrosła do 63.

Zebrany więc został okazały zestaw najróżnorodniejszych naturalnych pierwiastków, nie oparty

pozornie na żadnych regułach i pozbawiony wszelkiego wewnętrznego systemu.

Jeden z pierwszych aparatów używanych do analizy widmowej, stosowany przez Bunsena i Kirchhoffa

W tym czasie chyba żaden z naukowców nie sądził, że zostały już odkryte wszystkie podstawowe

cegiełki natury, ale też żaden z nich nie umiał powiedzieć, ile jeszcze pierwiastków czeka na swoje

odkrycie. Od początku tego wieku, czyli w okresie 60 lat, odkryto 28 samych tylko pierwiastków,

a więc prawie połowę znanych w tym czasie pierwiastków chemicznych. Można się było nawet

obawiać, że w miarę postępu w zakresie techniki badań liczba pierwiastków okaże się tak

niezmierzona jak liczba gwiazd na niebie.

Układ pierwiastków chemicznych

Kompletny nieład wśród pierwiastków chemicznych doprowadzał nawet w kołach najwybitniejszych

uczonych do poważnych różnic poglądów przy oznaczaniu związków chemicznych. Brak było

jakiejkolwiek systematyki. W połowie ubiegłego wieku, gdy zaczęła gwałtownie wzrastać liczba

poznanych pierwiastków i ich związków, a każdy chemik ustalał dla nich „własne wzory”, niemiecki

chemik Lothar Meyer trafnie określił ten stan rzeczy mówiąc, że „zdziczenie osiągnęło szczyt”. Dla

oznaczenia związków nieorganicznych powstało wkrótce bardzo wiele wzorów sumarycznych. Jeszcze

gorzej było ze związkami organicznymi. W obiegu było aż 16 różnych wzorów na oznaczenie

substancji tak prostej jak kwas octowy - CH3COOH. Próbę znalezienia sposobu uproszczenia teorii

podjęto we wrześniu 1860 r. na Międzynarodowym Kongresie Chemików, w którym uczestniczyli m.

in. także Lothar Meyer i rosyjski chemik, Dymitr Mendelejew. Dopiero jednak w 1869 r. udało się,

niezależnie od siebie, Mendelejewowi i Meyerowi dojść do wnikliwego stwierdzenia, że wszystkie

pierwiastki chemiczne, uszeregowane w „układ” według wzrastających mas atomowych, wykazują

wyraźną okresowość swych właściwości. To fundamentalne odkrycie przedstawił uczony rosyjski 6

marca 1869 r. na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego w Petersburgu. Praca Meyera,

która została opublikowana w „Annalen der Chemie” (Rocznikach Chemii) w 1870 r., datowana jest

z grudnia tegoż roku. Obydwie prace znakomicie się uzupełniają, dzięki czemu Mendelejew mógł

uczynić dalszy krok naprzód. Na podstawie jego słynnej rozprawy, opublikowanej 30 grudnia 1870 r.

pt. „Naturalny układ pierwiastków i jego zastosowanie do poznania właściwości nie odkrytych

pierwiastków”, można było przyjąć, że liczba brakujących pierwiastków jest określona, oraz dokładnie

ustalić ich miejsce w przyjętym układzie okresowym.

Dymitr Mendelejew (fotografia na stronie lewej) Lothar Meyer (fotografia po stronie prawej) ugruntowali swymi pracami układ okresowy pierwiastków chemicznych

Do momentu odkrycia ostatniego z 23 brakujących pierwiastków minęło 75 lat. Ostatnie cztery: nr

43, nr 61, 85 i nr 87 musiały zostać wyprodukowane sztucznie, ponieważ nie występowały w naturze.

Pierwiastki odkryte w latach:

1875 - gal (nr 31)

1878 - iterb (nr 70)

1879 - skand (nr 21) tul (nr 69) holm (nr 67) samar (nr 62)

1880 - gadolin (nr 64)

1885 - neodym (nr 59) prazeodym (nr 60)

1886 - german (nr 32) dysproz (nr 66)

1898 - polon (nr 84) rad (nr 88)

1899 - aktyn (nr 89)

1901 - europ (nr 63)

1905/1907 - lutet (nr 71)

1918 - protaktyn (nr 91)

1922 - hafn (nr 72)

1925 - ren (nr 75)

1936/1937 - technet (nr 43)

1939 - frans (nr 87)

1940 - astat (nr 85)

1945/1946 - promet (nr 61)

Okresowy układ Mendelejewa z 1870 r. przystosowany do obecnego systemu. W latach 1869 i 1870, gdy Mendelejew i Meyer tworzyli swój okresowy układ pierwiastków, znane były 63 pierwiastki chemiczne.

Okazało się, że w naturalnym układzie pierwiastków, przyjętym przez Mendelejewa w 1870 r.,

pozostały miejsca dla najwyżej 24 nie znanych jeszcze pierwiastków, określone przez rosyjskiego

chemika jako „24 białe plamy na mapie chemii”. Między najlżejszym pierwiastkiem, jakim był wodór,

a najcięższym - uranem pozostały do odkrycia jeszcze 23 nieznane pierwiastki chemiczne. Do tego

należało doliczyć jeszcze ewentualnie 24. pierwiastek, który następował po uranie, i dla którego

Mendelejew zarezerwował miejsce. W swych przewidywaniach Mendelejew poszedł tak daleko, że

określił właściwości, jakie powinny wykazywać nie odkryte jeszcze pierwiastki, i podał nawet

wskazówki, gdzie należy tych pierwiastków poszukiwać. Jego niemiecki kolega, Meyer, przyznał

później, że jemu samemu zabrakło „odwagi do tak daleko idących przewidywań”, gdy opracowywał

swój układ okresowy pierwiastków. Mendelejew jednak potrafił uzasadnić swą śmiałą hipotezę. Oto

jego słowa:

„Prawo przyrody ma tylko w tym przypadku znaczenie naukowe, jeśli umożliwia praktyczne

następstwa, tzn. jeśli pozwala na wyciągnięcie takich logicznych wniosków, które wyjaśniają rzeczy

nie wyjaśnione, i wskazują na takie nie znane jeszcze zjawiska, które potem potwierdzają się

doświadczalnie”.

Zaczynają się wielkie poszukiwania

Dla kilku jeszcze nie odkrytych pierwiastków, które w okresowym układzie pierwiastków powinny

zająć miejsca po borze, glinie i krzemie, a którym Mendelejew nadał tymczasowe nazwy: eka-bor,

eka-glin i eka-krzem, podał rosyjski badacz bardzo dokładne dane. Mogły się więc rozpocząć wielkie

poszukiwania.

Gdy w pięć lat później, w sierpniu 1875 r., uczony francuski Paul Émile Lecoq de Boisbaudran ogłosił

o odkryciu nowego pierwiastka, galu, który znalazł w blendzie cynkowej przy zastosowaniu

spektroskopii iskrowej, Mendelejew wyraził zaraz przypuszczenie, że może to być poszukiwany eka-

glin. Dla tego pierwiastka przewidział on masę atomową 68, a ciężar właściwy od 5,9 do 6,0. Francuz

określił początkowo gęstość na 4,7. Dopiero po zachęcie ze strony Mendelejewa do dalszych

starannych badań i po uzyskaniu kolejnych ilości czystego galu, mógł Boisbaudran sprecyzować tę

wartość (ciężar właściwy) jako 5,96, a masę atomową ustalić na 69,9.

„Aby zrozumieć, w jakim napięciu oczekiwano uzyskania danych dotyczących cech galu - opisywał

ówczesną sytuację chemik Winkler - należało uprzytomnić sobie, że nie istniał wtedy jeszcze żaden

dowód na potwierdzenie słuszności wniosków i konsekwencji okresowego układu pierwiastków”.

W marcu 1879 r. Lars Fredrik Nilson, profesor chemii szwedzkiego uniwersytetu w Uppsali, odkrył

następny nieznany pierwiastek, któremu nadał nazwę skand. Wkrótce okazało się, że chemiczne

i fizyczne właściwości tego pierwiastka pokrywały się z cechami hipotetycznego eka-boru. Pełen

radości Mendelejew powiedział wtedy, że nigdy w życiu nie spodziewałby się tak wspaniałego

potwierdzenia słuszności okresowego układu pierwiastków!

Rosyjski uczony szczególnie dokładnie ustalił przewidywane cechy eka-krzemu, dlatego też świat

naukowy z palącą ciekawością oczekiwał odkrycia tego pierwiastka.

Clemens Winkler, odkrywca pierwiastka germanu, był jednym z pierwszych, którzy mogli potwierdzić genialne przewidywania Mendelejewa dotyczące właściwości nie znanych jeszcze pierwiastków (portret pędzla G. Schuberta)

We wrześniu 1885 r. górnicy kopalni „Himmelsfürst” (Książę Niebios) we Freibergu natknęli się na

pewną rudę srebra o niecodziennym wyglądzie. Ten zagadkowy, dotychczas nie znany minerał,

któremu nadano nazwę argirodytu, został poddany analizie przez Clemensa Aleksandra Winklera,

profesora chemii nieorganicznej Akademii Górniczej we Freibergu. W wyniku analizy ustalił on

następujący skład chemiczny badanej rudy: 74,7% srebra, 17,3% siarki i ponad 1% ubocznych

składników. Brakowało więc prawie 7%. Obliczony stosunek między masą atomową srebra a masą

atomową siarki, wynoszący dokładnie 1,3, nie odpowiadał również w żadnym wypadku czystemu

siarczkowi srebra, Ag2S. Po zastanowieniu Winkler doszedł do wniosku, że ma do czynienia ze

związkiem, który należałoby oznaczyć wzorem 2Ag2S∘XS lub 4Ag2S∘YS2. W pierwszym przypadku „X”

byłby jakimś pierwiastkiem dwuwartościowym, jak np. ołów, w drugim zaś „Y” powinien być

pierwiastkiem czterowartościowym, jak cyna. Zarówno ołów, jak i cynę znajdowano już w rudach

srebra, jednakże ani tych, ani też innych znanych metali po prostu w argirodycie nie było, co Winkler

jako biegły analityk natychmiast ustalił. Niepełna wartość analityczna wskazywać mogła tylko na

jedno: w tej nie spotykanej rudzie srebra musi być ukryty nieznany pierwiastek!

Świadomość, że oto trzyma w rękach nowy pierwiastek, wywołała u Winklera, jak to otwarcie wyznał,

ogromne zdenerwowanie i omdlenie. Pracował zawzięcie, dniami i nocami. Wszystkie jego myśli

i czyny opanowane były bez reszty przez nowy, nieznany pierwiastek chemiczny. Jego żelazna

kondycja dochodziła bez mała do granic wytrzymałości, gdy zupełnie niespodziewanie udało mu się 6

lutego 1886 r. wyodrębnić siarczek nieznanego ciała. Był on rozpuszczalny w wodzie i dlatego,

wskutek zwykle stosowanego wypłukiwania osadów siarkowych wodą, bronił się tak długo i zawzięcie

przed uchwyceniem go przez chemika.

Dla badacza jest to nadzwyczaj szczęśliwe uczucie, gdy stwierdzi, że natrafił na ślad jeszcze jednego

elementu składowego naszej materii. Winkler, podobnie jak inni badacze, po ogłoszeniu hipotezy

Mendelejewa poszukiwał gorączkowo nowych pierwiastków, które zapełniłyby „dziury” w układzie

okresowym. Wielkie nadzieje pokładał w analizie mas kamieni i popiołów, wyrzuconych z nieznanych

głębin wnętrza ziemi przy potężnym wybuchu wulkanu Krakatau w sierpniu 1883 r. Te nadzieje

jednak zawiodły. A teraz oto znalazł nowy pierwiastek we freiberskiej rudzie! Był to przepowiedziany

przez Mendelejewa eka-krzem. Ku niezmiernemu zaskoczeniu Winklera, uzyskane przez niego dane

dotyczące tego pierwiastka zgadzały się co do joty z danymi „przepowiedzianymi” przez jego

rosyjskiego kolegę.

Dla masy atomowej Mendelejew podał wartość 72, a dla ciężaru właściwego - 5,5. Winkler ustalił

odpowiednio 72,3 i 5,47. Przez niemieckiego chemika potwierdzona została również

czterowartościowość nowego ciała. Tak wspaniała trafność prognozy chemicznej wywarła ogromne

wrażenie na Winklerze. Oto jego słowa: „Trudno o bardziej przekonywający dowód na potwierdzenie

słuszności teorii okresowości pierwiastków... i znaczy on w rzeczywistości więcej niż samo

potwierdzenie śmiało zbudowanej teorii; oznacza bowiem wybitne rozszerzenie widnokręgów chemii

i stanowi potężny krok naprzód na drodze poznania.

Radość z odkrycia pierwiastka kazała Winklerowi natychmiast chwycić za pióro. „Mam nadzieję złożyć

Panu niedługo wyczerpujący raport o tym interesującym ciele” napisał zaraz 26 lutego 1886 r. do

Mendelejewa. „Dziś poprzestaję na zawiadomieniu Pana o ze wszech miar prawdopodobnym

triumfie Pańskiego geniuszu i na wyrażeniu Panu mojego szacunku i głębokiej czci”.

Na tę pochwałę rosyjski chemik odpowiedział skromnie: „Ponieważ german jest ukoronowaniem

układu okresowego, a Pan jest jego odkrywcą, korona należy się Panu. Ja natomiast zadowolę się rolą

zwiastuna”.

Odkrycie nowego pierwiastka przywodzi na myśl odkrycie planety Neptuna. Istnienie tej planety na

podstawie perturbacji, występujących w obiegach sąsiednich planet, przepowiedział francuski

astronom Urbain Jean Joseph Leverrier, co wkrótce zostało potwierdzone. Dlatego Winkler nosił się

z zamiarem nadania nowo odkrytemu pierwiastkowi nazwy neptunium, jednakże zarzucił tę myśl,

gdyż nazwa ta została właśnie użyta do nazwania rzekomo odkrytego innego pierwiastka. Winkler

odkryty przez siebie pierwiastek nazwał germanem. Skład chemiczny argirodytu przestał być

tajemnicą. Wyrażał się on wzorem 4Ag2S∘GeS2. Na tle tego wszystkiego powstała świadomość, że

naukowo uzasadnione i ukierunkowane przewidywania przestały być wyłącznym przywilejem

astronomii.

Jasna pomarańczowa linia

Wraz z odkryciem germanu i wielu innych pierwiastków z grupy ziem rzadkich skurczyła się bardzo

liczba „białych plam” między wodorem a uranem, a uczeni całego świata skierowali wszystkie swe

wysiłki na zbadanie ostatnich, nie poznanych dotąd pierwiastków chemicznych. Jest rzeczą zabawną

i zarazem pouczającą prześledzić w ówczesnej literaturze chemicznej, z jakim zapałem poszukiwano

wtedy tych brakujących pierwiastków. Doniesienia o „odkryciach” prześcigały się wzajemnie. Nowe

pierwiastki pojawiały się nagle, jak gwiazdy spadające w letnią noc, i podobnie jak one znikały równie

szybko, jak się pojawiły. A oto przykład.

W epoce postępującego szturmu na nieznane pierwiastki zdarzały się też porażki. Austrium nie było nowym pierwiastkiem chemicznym, ale jego odkrywca utrzymywał jeszcze na łożu śmierci, że znalazł na pewno nowy pierwiastek chemiczny

W końcu 1878 r. Norweg Dahll, pracujący na niewielkiej wyspie jako sztygar, poinformował, że przy

przerobie 10 kg rudy odkrył nowy pierwiastek z grupy metali ciężkich i nazwał go norvegium. Była to

pomyłka.

Austriaccy uczeni zarezerwowali nazwę austrium lub austriacum dla nowego pierwiastka, którego

występowanie jednakże nie potwierdziło się po wielu latach pełnych zapału poszukiwań.

Uczeni angielscy ulegli złudzeniu, że udało im się w 1892 r. wyodrębnić pierwiastek masrium

z minerału o nazwie masrit, znalezionego w Egipcie. Miał on wypełnić lukę pomiędzy berylem

i wapniem, której zresztą faktycznie nie było.

Inni znów uczeni odkryli w widmie słońca pierwiastek coronium. Dziś szukamy go daremnie

w układzie pierwiastków. Mimo to wielu uczonych było głęboko przekonanych, że Słońce zawiera

znaczną liczbę nieznanych pierwiastków. Badanie widma korony słonecznej, przeprowadzone w

1868 r., przyniosło nieoczekiwany wynik. Pamiętnego dnia 18 sierpnia, kiedy to całkowite zaćmienie

Słońca pogrążyło w cieniu olbrzymie obszary kuli ziemskiej, rzadkie to zjawisko obserwował w Indiach

francuski astronom Pierre Jules César Janssen. Była to pierwsza obserwacja korony słonecznej

dokonana przez spektroskop. i Wtedy Janssen zauważył oprócz trzech znanych już linii widma

wodoru - czerwonej, zielononiebieskiej i niebieskiej - nieznaną, jasną, pomarańczową linię widmową

D3, którą należało przypisać nowemu pierwiastkowi chemicznemu.

Przy całkowitym zaćmieniu Słońca w 1868 r. (ówczesne zdjęcie w środku) po raz pierwszy badano koronę słoneczną za pomocą spektroskopu (u góry). W widmie pojawiły się linie nowego, dotychczas nie odkrytego na Ziemi pierwiastka -- helu (u

dołu)

Odkrycie pozaziemskiego pierwiastka zostało wtedy szczególnie uhonorowane. 25 października

1868 r. Francuska Akademia Nauk w Paryżu otrzymała równocześnie dwa sprawozdania. Pierwsze,

przedstawione przez Janssena, pochodziło z nadmorskiego miasta w Indiach, drugie nadeszło z Anglii

od angielskiego astronoma Josepha Normana Lockyera. Uczony ten zaobserwował również ową

tajemniczą, jasną linię widmową i nieznanemu pierwiastkowi nadał nazwę helium, wywodząc ją od

greckiego słowa helios, czyli słońce. Akademia uznała, że to osobliwe podwójne odkrycie należy

upamiętnić, i ufundowała ku czci odkrywców helu medal pamiątkowy z podobiznami Lockyera i

Janssena.

Chociaż hel został odkryty przed powstaniem okresowego układu pierwiastków, Mendelejew i Meyer

nie uwzględnili go w swych tablicach, gdyż niezbędne do tego były dokładniejsze dane chemiczno-

fizyczne, a przede wszystkim masa atomowa tego pierwiastka. Lecz w jaki sposób miano je ustalić,

skoro tego ciała w ogóle na Ziemi nie było?

Gdzie umieścić gazy szlachetne?

W 1894 r. wynikł spór naukowy między dwoma uczonymi angielskimi: Johnem Williamem Struttem

lordem Rayleighem i Williamem Ramsayem. Rayleigh zauważył, że azot uzyskany z powietrza po

oddzieleniu tlenu ma nieco większą gęstość, mianowicie 1,2521 g/l, niż azot uzyskany metodą

chemiczną, wykazujący gęstość 1,2505 g/l. Ramsay reprezentował pogląd, że tę anomalię gęstości

można tłumaczyć obecnością w powietrzu jakiegoś ciężkiego gazu. O takich teoriach jego kolega

jednak nie chciał słyszeć. Rayleigh rozważał raczej możliwość istnienia ciężkiej odmiany azotu,

w rodzaju ozonu. Sprawę miał rozstrzygnąć eksperyment. Ramsay wydzielił tlen z powietrza w zwykły

sposób, tzn. używając go do spalenia, i związał azot według metody, jaką podawał na wykładach,

polegającej na przeprowadzeniu go przez żarzący się magnez. Uzyskaną pozostałość gazową poddał

badaniu spektroskopowemu. Nowe, nie widziane dotychczas, iskrzące się widmo z czerwonymi

i zielonymi liniami zaskoczyło uczonego.

„W ciągu lata 1894 r. prowadziliśmy z lordem Rayleighem prawie nieprzerwaną korespondencję” -

podaje Ramsay - „i 18 sierpnia na zjeździe brytyjskich przyrodników w Oxfordzie ogłosiliśmy odkrycie

nowego składnika atmosfery... argonu”.

Ramsay uzyskał na masę atomową argonu wartość 40, gaz ten musiałby więc być umieszczony

między potasem i wapniem, ale tam nie istniała żadna luka! Cóż więc czynić? Podniosły się zaraz

krytyczne głosy, które chciały odmówić argonowi charakteru pierwiastka, ponieważ nie dał się

zaszeregować w układzie okresowym pierwiastków. Ramsay z wielką zręcznością i wytrwałością

prowadził dalsze badania4, by wyjaśnić tę sprzeczność. Wkrótce stwierdził, że argon jest jeszcze

bardziej oporny w reakcjach niż azot i właściwie nie wchodzi w reakcje z żadnymi substancjami

chemicznymi, a więc słusznie został nazwany po grecku słowem „bezczynny”.

Ramsay przypomniał sobie o pewnej informacji Williama Francisa Hillebranda z Instytutu

Geologicznego w Waszyngtonie, który w 1890 r. stwierdził, że w czasie rozkładania minerału kleweitu

(rudy uranu) kwasami wydzielają się znaczne ilości gazu, który uznał on za azot. Ramsay postanowił

sprawdzić, czy z tego związanego w minerale azotu da się także wyodrębnić argon.

William Ramsay odkrył w powietrzu pierwiastki, dla których początkowo brakowało miejsca w układzie Mendelejewa. Były to gazy szlachetne

Po długich staraniach udało mu się uzyskać od handlarza dwie uncje tego rzadkiego minerału.

Dokonał rozkładu kwasem siarkowym, nie zajął się jednak zaraz uzyskanym gazem, gdyż przeszkodziły

4 Korzystał w tym celu także z pomocy prof. Karola Olszewskiego, który w swojej pracowni przy Uniwersytecie Krakowskim

skraplał mu próbkę argonu (przyp. red.).

mu w tym inne zajęcia. Dopiero w półtora miesiąca później znalazł Ramsay czas, aby w marcu 1895 r.

zbadać widmo tego gazu. Jego zdumienie było ogromne, ponieważ w widmie jaśniała pomarańczowa

linia, która nie była identyczna ze znaną żółtą widmową linią sodu. Minął jednak jakiś czas, zanim

Ramsay nie zdobył całkowitej pewności. „Wyznaję ze wstydem” - wyraził się w jednym z wykładów na

ten temat - „że rozebrałem na części mój spektroskop, podejrzewając raczej jego niesprawność niż

obecność nowego gazu”.

Był to nowy gaz, dotychczas nie znany pierwiastek gazowy. William Crookes, który był największym

autorytetem w dziedzinie analizy widmowej w Anglii, poinformował swego kolegę, że oglądana przez

niego pomarańczowa linia jest identyczna z linią obserwowaną przez Lockyera i Janssena w 1868 r.

w widmie słonecznym - a więc hel występuje również i na Ziemi.

Ramsayowi zawdzięczamy, że dwa nowo odkryte gazy znalazły miejsce w układzie okresowym

pierwiastków, chociaż oficjalnie miejsca takiego dla nich nie było. Do znanych grup pierwiastków, od

I do VIII, dorzucił Ramsay grupę zerową, przeznaczoną specjalnie dla zerowartościowych, trudno

reagujących gazów szlachetnych, jak zaczęto nazywać nowe, gazowe pierwiastki. To nadzwyczaj

śmiałe rozszerzenie układu okresowego pierwiastków zaskoczyło najbardziej starego mistrza, samego

Mendelejewa. Jeszcze na krótko przed śmiercią w 1907 r. wielki uczony rosyjski wyraził się

z podziwem, że Lecoq de Boisbaudran, Nilson i Winkler tylko umocnili układ okresowy pierwiastków,

natomiast Ramsay potwierdził jego prawdziwość.

Po umieszczeniu gazów szlachetnych odpowiednio do ich mas atomowych (hel - 4, argon - 40)

w zerowej grupie pierwiastków, Ramsay stwierdził, że zostało między nimi wolne miejsce dla

dalszego pierwiastka. Poinformował o tym jesienią 1897 r. w czasie posiedzenia British Association

(Towarzystwo Brytyjskie) w Toronto w swym obiecująco zatytułowanym wykładzie „O pewnym nie

odkrytym gazie”. Sięgając pamięcią wstecz, Ramsay wspominał: „Wzorem naszego mistrza

Mendelejewa opisałem, na ile było to możliwe, oczekiwane właściwości nowego, gazowego

pierwiastka, który powinien wypełnić lukę między helem i argonem. Właściwie byłbym mógł

przepowiedzieć istnienie jeszcze dwóch innych gazów, ale uważałem, że z proroctwami należy

zachować ostrożność...”

Do ostrożności skłaniał Ramsaya oczywiście fakt, że nikt nie wiedział, gdzie należy szukać tych

gazowych pierwiastków. Na pomysł, żeby szukać ich w powietrzu, wpadł Ramsay dopiero po wielu

nieudanych doświadczeniach. Tymczasem Niemiec Carl Paul Gottfried von Linde i Anglik William

Hampson podali prawie równocześnie do wiadomości publicznej swoją nową metodę skraplania

powietrza. Ta elegancka metoda pojawiła się jak na zawołanie Ramsaya. Z jej pomocą udało mu się

teraz rzeczywiście odnaleźć brakujące jeszcze gazy - krypton („skryty”) i neon („nowy”) - w pewnych

frakcjach skroplonego powietrza.

Chemia okultystyczne

Zerowa grupa gazów szlachetnych robiła wrażenie doskonałej. Nie zachwiało nią także ogłoszenie

przez Amerykanina Brusha o odkryciu nowego, dalszego składnika powietrza, pierwiastka „eterionu”.

Informacja ta została podana w sierpniu 1898 r. w czasie obrad przyrodników w Bostonie. Brush

twierdził, że gęstość „eterionu” wynosi tylko jedną dziesięciotysięczną część gęstości wodoru. Ze

względu na swą lekkość i ogromną szybkość, z jaką poruszają się jego cząsteczki, ten szczególny gaz

stara się uciekać z Ziemi daleko w głębie wszechświata. Wielką sztuką jest wykazanie jego istnienia na

Ziemi.

Nawet Mendelejew walczył do końca o znalezienie uzasadnienia dla tego hipotetycznego „eteru

kosmicznego”. Przyporządkował mu więc pierwiastek nevtonium i umieścił go, podobnie jak inny,

równie hipotetyczny pierwiastek coronium, jeszcze przed wodorem. Istnienia tych osobliwych

pierwiastków nie udało się nigdy doświadczalnie wykazać. Nie nastąpiło to nawet wtedy, gdy

wydawało się, że można pewne nieznane linie spektralne w widmie zorzy polarnej, korony słonecznej

i mgławic gwiazdowych, przyporządkować tym pierwiastkom, jak i innemu jeszcze nie znanemu

pierwiastkowi nebulium (po łacinie nebula – mgławica). Dopiero później okazało się, że te obce linie

w widmach odpowiadają z jonizowanym stanom tlenu i azotu, a nie nowym pierwiastkom.

Pewne nadzieje z tym zagadkowym, ciężko lub w ogóle nie dającym się uchwycić „eterem

kosmicznym” wiązał także pewien inżynier, Adolf Wagemann. Wszystkie ciała, jego zdaniem, powinny

w temperaturze absolutnego zera, przy minus 273°C zamieniać się w ów obojętny eter, który nie

może być niczym innym, jak prawdziwym kamieniem filozoficznym. Gdyby doprowadzić ten eter do

połączenia z odrobinami złota lub, jeszcze lepiej, ogrzać go ostrożnie do temperatury, w której jego

atomy zaczną wykonywać „energetyczne drgania”, charakterystyczne dla drgań złota, wtedy

wszystko, co materialne - w zetknięciu z tym drgającym ciałem - zamieni się w złoto.

Metoda inżyniera Wagemanna nie wyglądała na skomplikowaną. Niestety, była to tylko i wyłącznie

spekulacja. Zero bez-względne jest wielkością graniczną, do której możemy się eksperymentalnie

zbliżyć na odległość małych ułamków stopnia, ale nie możemy jej osiągnąć. Niestety, nie jest więc

możliwe zdobycie kamienia filozoficznego, choćby był on tuż, tuż... Na trudności tej utknęła nowa

metoda uzyskiwania sztucznego złota, która miała obdarować ludzkość ogromnymi bogactwami.

Trzeba tu dodać, że dopiero w kilka lat później, w 1906 r., dzięki sformułowaniu trzeciej zasady

termodynamiki przez fizyka i chemika w jednej osobie, Walthera Nernsta, zrozumiałe się stało

zachowanie ciał przy zbliżaniu się do absolutnego zera. Dopiero teraz można było metodę

Wagemanna teoretycznie ocenić i - odrzucić.

W ogólnym polowaniu na nie odkryte jeszcze pierwiastki okultyści też nie chcieli pozostać w tyle

Jeśli jednak kogoś interesują „szczegóły techniczne”, może sięgnąć po broszurę Wagemanna, wydaną

w 1901 r., i poddać się fascynującemu urokowi jej tytułu Sztuczne złoto! Odkrycie metody

przetwarzania materiałów opartej na nowoczesnych poglądach naukowych. Zrozumiałe dla każdego.

W powszechnej pogoni za ostatnimi brakującymi pierwiastkami nie chcieli pozostać w tyle również

zwolennicy alchemii i nowo odradzającego się spirytyzmu. Prowadzili oni poszukiwania na własną

rękę, a swe wyniki zamknęli w końcu w czymś w rodzaju podręcznika zatytułowanego Chemia

okultystyczna. Obserwacje pierwiastków chemicznych dokonane przez jasnowidzów.

Wszystko zaczęło się latem 1895 r. w Londynie, kiedy członkowie Europejskiej Sekcji Towarzystwa

Teozoficznego udali się po zakończonym dniu pracy na przechadzkę nad Tamizę. Ktoś rzucił pytanie,

czy nie dałoby się zbadać składu powietrza i jego pierwiastków metodami okultystycznymi.

Zarysowała się tu pierwsza „konkurencja” dla Williama Ramsaya, którego głośne odkrycia były wtedy

na ustach wszystkich.

Niektórzy członkowie Towarzystwa, którzy już wcześniej opanowali „sztukę powiększania”, rzucili się

natychmiast na trawę i wlepili wzrok w eter niebieski, aby wypatrzyć pojedyncze atomy gazowych

składników powietrza! Ich umiejętność „powiększającego widzenia” musiała być zaiste nadzwyczajna.

Dziś, nawet przy zastosowaniu wysoko wyspecjalizowanych mikroskopów elektronowych, możemy

optycznie ująć atom tylko w bardzo rozmytych zarysach.

W kilka lat później Towarzystwo postanowiło na jednym z „kongresów” podjąć systematyczne studia

nad chemią okultystyczną. Pan Leadbeater i panna Annie Besant, którzy podawali się za autorów

wspomnianego „podręcznika”, rozpoczęli badanie atomowej struktury pierwiastków. Należy

przyznać, że do tych badań mieli własną metodę. Dzięki swym zdolnościom jasnowidzenia

i posiadanej szczególnej „sile powiększania”, którą w cudowny sposób mogli zmieniać na „większą lub

mniejszą”, widzieli dokładnie przed sobą atomy i mogli nawet policzyć ich części składowe -

„praatomy”. Udawało się to przy najrzadziej spotykanych pierwiastkach, gdyż wystarczało tylko je

sobie intensywnie wyobrazić. Taki sposób postępowania krył w sobie naturalnie także

i niebezpieczeństwa. Panna Besant o mało się nie udusiła badając w jasnowidzeniu trujący chlor.

W wodorze, najlżejszym pierwiastku, „naliczono” 18 praatomów, w helu - 72. W celu uzyskania

okultystycznej masy atomowej pierwiastków, wystarczyło podzielić liczbę praatomów przez 18.

Zgodnie z tą zasadą wodór miał masę atomową 1, hel 4. W złocie znaleziono 3546 praatomów, co

odpowiadało masie atomowej 197.

Była to więc bardzo skomplikowana metoda. Przypomina się anegdota o pasterzu, który zapytany,

skąd wieczorem w ogóle wie, że wszystkie owce powróciły do domu, odpowiedział: „To bardzo

proste, liczę je”. A czy nie jest to uciążliwe przy tak wielkiej trzodzie? „Wprost przeciwnie” -

odpowiedział znów pasterz - „liczę nogi owiec i dzielę przez 4”.

Jest rzeczą zrozumiałą, że dane dotyczące mas atomowych uzyskane dzięki jasnowidzeniu, nie mogły

zbytnio odbiegać od danych oficjalnych. Czy w przeciwnym wypadku chemia okultystyczna mogłaby

znaleźć uznanie? Analizując tablice pierwiastków i atomów w podręczniku Chemia okultystyczna

można zauważyć, że figuruje w nich także nowy pierwiastek. Jasnowidze odkryli go w powietrzu:

„przeoczonego intruza między wodorem i helem”, który musiał zawierać 54 praatomy i zgodnie z tym

mieć masę atomową 3, nazwali occultum. Nie został on nigdy włączony do okresowego układu

pierwiastków.

Kolejny nowy pierwiastek - argentaurum

W układzie pierwiastków Mendelejewa znalazła się jeszcze jedna luka, między srebrem i złotem. W

1896 r. wydawało się, że to wolne miejsce zostanie ostatecznie zajęte, ponieważ Amerykanin

Stephen H. Emmens zgłosił odkrycie poszukiwanego pierwiastka. W celu podkreślenia, że zajmuje on

miejsce między srebrem (argentum) i złotem (aurum) nazwał go argentaurum,. Historia odkrycia

argentaurum jest niezwykle pasjonująca.

W kołach amerykańskich uczonych nazwisko doktora Emmensa cieszyło się dobrą sławą. Był on

członkiem wielu szanowanych towarzystw naukowych, a rozgłos uzyskał dzięki wynalezieniu w

1898 r. materiału wybuchowego - emmensytu. Przez krótki czas uchodził również za odkrywcę tzw.

„kwasu Emmensa”. Ten nowy związek miał powstawać podczas poddawania dymiącego kwasu

azotowego działaniu kwasu pikrynowego aż do momentu całkowitego nasycenia. Jednak w dodatku

do rocznika 1892 „Chemiker Zeitung” podano, że kwas Emmensa nie może być uznany za swoisty

związek, ponieważ jest to po prostu nie zmieniony kwas pikrynowy. Nie znalazła również uznania

hipoteza Emmensa dotycząca struktury magnetycznego tlenku żelaza. Wadę prac Emmensa

stanowiło chyba to, że były one nieco fantastyczne.

Czym, oprócz trwałości, różnią się metale szlachetne - srebro, złoto i platyna - od innych metali? Takie

pytanie postawił sobie Emmens i doszedł do wniosku, że najważniejszą rolę odgrywa tu ich wielki

i wzrastający w kolejności: srebro, złoto, platyna - ciężar właściwy. Gdyby więc udało się silnie

zagęścić atomy metali, można by dojść do znacznie cięższych metali szlachetnych. Tak w grubszych

zarysach wyglądała nowa idea Emmensa. Te spekulacje naprowadziły go na myśl o pośrednim

pierwiastku, który nie mógł być ani srebrem, ani złotem, a który nazwał argentaurum. Z tego ciała

przez rozluźnienie struktury atomowej powstawałoby srebro, a przez jej zagęszczenie - złoto! Proces

ten - zdaniem Emmensa - nie byłby niczym nowym, ponieważ dokonuje się on od tysiącleci dzień po

dniu w przyrodzie, Emmens jednak twierdził, że znalazł sposób umożliwiający powtórzenie tego

procesu w warunkach laboratoryjnych i - oczywiście - tylko w jego własnym laboratorium

(„Argentaurum-Laboratory”), mieszczącym się w Nowym Jorku w dzielnicy New Brighton przy Central

Avenue 20.

Teorie te przywiodły Emmensa w niebezpieczne sąsiedztwo osławionego średniowiecznego

procederu wytwarzania sztucznego złota. Amerykanin bronił się jednak przed mianem alchemika,

choć zasługiwał na nie w pełni, ponieważ rzeczywiście potrafił robić złoto!

Na dowód, że jego wywody są słuszne i metoda daje efekty, Emmens sprzedał 13 kwietnia 1897 r.

nowojorskiej mennicy sześć sztab stopu złota i srebra, czyli argentaurum, za 954 dolary i 80 centów.

Pokwitowanie z tej transakcji pokazywał triumfująco każdemu z pojawiających się reporterów i gości!

Od tego momentu Emmens dostarczał co miesiąc państwowej mennicy po dwie sztaby złota

o ciężarze od 7 do 16,5 uncji, a więc od około 200 do 500 g. Przedstawicielom prasy obwieścił

chełpliwie: „Jestem zdolny w ciągu jednego roku powiększyć produkcję złota z argentaurum do

50 000 uncji miesięcznie”. Nowy Jork zachodził w głowę, czy Emmens mówił prawdę. Pewne

wydarzenia niewątpliwie na to wskazywały.

W wielkich ogłoszeniach w prasie i w naukowych czasopismach oferował Emmens złoto

z argentaurum w ilościach po 1, 2, 5 i 10 g, by umożliwić sprawdzenie jego cech i przeprowadzenie

naukowych badań. Cena wynosiła 75 centów za 1 g. Każdy, kogo interesowało sztuczne złoto, mógł je

zwyczajnie kupić u Emmensa. Zainteresowanie było ogromne. Nawet znany fizyk angielski, William

Crookes prosił odkrywcę o pewne szczegóły dotyczące tej nowej, cudownej substancji. Crookes miał

zamiar zamieścić na ten temat informację w wydawanym przez siebie londyńskim czasopiśmie

„Chemical News” (Nowiny Chemiczne).

W kręgach wybitnych angielskich naukowców Crookes był nieco dwuznaczną figurą. W swej

specjalności, w dziedzinie analizy spektralnej, uchodził niezaprzeczenie za autorytet, tym bardziej że

za pomocą tej analizy odkrył nowy pierwiastek, tal. Crookes mawiał o sobie, że zawsze szczególnie

fascynowało go „królestwo cienia między tym, co znane, a tym, co nieznane”. Brała pokusa, by

traktować to wyznanie dosłownie, jako że Crookes poświęcał swój czas i na to, aby metodami

fizycznymi badać zjawiska spirytystyczne. Nie byłoby w tym nic nagannego, gdyby wybitny fizyk

wykorzystał swe naukowe kwalifikacje do zdemaskowania szalbierstwa spirytyzmu, na który moda

szerzyła się wtedy jak epidemia w wielu kręgach „lepszego” towarzystwa. Jednak sprawa miała się

inaczej. Crookes dał się bowiem tak dalece zwieść różnym poczynaniom mediów spirytystycznych, że

w końcu uwierzył w ich „nadprzyrodzone zdolności” i z pełnym zaufaniem rejestrował „potężne” siły

psychiczne, którymi siedzące obok medium oddziaływało na wagę sprężynową. Crookes uwierzył

także w „materializację” osoby zmarłej, której ducha ukazywało pogrążone w transie medium,

przywiązane do specjalnych fizycznych przyrządów pomiarowych. Istnieją nawet „fotografie

duchów”, na których Crookes widnieje obok gości z zaświata. Dobra sława Crookesa jako uczonego

ucierpiała naturalnie bardzo wskutek takich ubocznych zainteresowań. Crookes był bowiem

członkiem czcigodnego Royal Society (Królewskiego Towarzystwa), do którego należeli tylko

najwybitniejsi uczeni na świecie. Fryderyk Engels w swej pracy Przyrodoznawstwo w świecie duchów z

1878 r., wydrukowanej w Dialektyce przyrody, wyraził się krytycznie i szyderczo o Crookesie, mówiąc,

że więcej pożytku byłoby, gdyby Crookes na seanse spirytystyczne zamiast przyrządów fizycznych

przynosił sceptyczno-krytyczny umysł5.

Warto nadmienić, że w tamtych latach ze spirytyzmem zetknął się również Dymitr Mendelejew. Jako

członek pewnego zespołu naukowców dostał on do zbadania sprawę „zaklinania duchów”, które

szerzyło się w Petersburgu jak epidemia, i mógł przy tej okazji poddać testom również medium

Crookesa. Rosyjscy uczeni wydali w 1876 r. miażdżącą opinię, iż zostało dowiedzione, że wszystkie

tzw. zjawiska spirytystyczne należy tłumaczyć albo „nie uświadomionymi ruchami, albo świadomym

oszustwem, i że nauka spirytystyczna jest zabobonem”.

Crookes nie dał się przekonać i ręczył za rzetelność wyników swych fizycznych pomiarów. Zapewnił

o swej pomocy także zwolenników chemii okultystycznej, którzy się do niego zwrócili. Był więc

odpowiednim człowiekiem, żeby udzielić poparcia i takiemu adeptowi nowożytnej ery, jak Emmens...

W licznych listach Emmens odkrywał więc Crookesowi chętnie swą wielką tajemnicę. Sedno tkwiło w

„maszynie do wysokich ciśnień”, która właśnie została zgłoszona do opatentowania.

Sensacja roku 1897 w Nowym Jorku: kto chce, może kupić sztucznie wyprodukowane złoto, złoto-argentaurum

W maszynie tej z kawałków srebra poddawanych silnym mechanicznym uderzeniom miało

powstawać wskutek kompresji najpierw argentaurum, a potem złoto.

Po 30 latach smutnych doświadczeń ze spirytyzmem Crookes stał się dużo ostrożniejszy i zażądał

najpierw szczegółowych informacji. Nieco urażony Emmens odpisał mu, że jeśli Crookes chce sam

przeprowadzić eksperyment, to przecież może wziąć zwykły meksykański srebrny dolar i poddać go

mechanicznym uderzeniom ciśnieniowym w stalowym cylindrze w niskiej temperaturze. Taka metoda

5 Mimo różnych wątpliwości wysuwanych w związku z osobą Williama Crookesa należy zaznaczyć, że był on i pozostał do końca życia znakomitym, wysoko cenionym uczonym i wielkim autorytetem w dziedzinie fizyki, a jego badania w zakresie spirytyzmu, w którym stosował skonstruowane przez siebie przyrządy naukowe, stawiają go w rzędzie uczonych-pionierów usiłujących rzucić snop światła na tę tajemniczą dziedzinę. Zapoczątkowana i ugruntowana przez Crookesa wiedza metapsychiczna (późniejsza parapsychologia) przekształciła się obecnie w oficjalną naukę, zwaną psychotroniką, która w Stanach Zjednoczonych, Związku Radzieckim i Europie przeżywa obecnie żywiołowy rozwój. (Przyp i s Romana Buga ja ) .

stosowana jest w jego maszynie do wysokich ciśnień, która koncentruje nacisk, „tak jak soczewka

skupia promienie słoneczne”. Wystarczy również, jak zapewniał Emmens, jeśli Crookes podda przez

dłuższy czas srebrną monetę działaniu silnych uderzeń na kowadle. W każdym przypadku będzie

można stwierdzić mniejszy lub większy przyrost zawartości złota. Sprawa z meksykańskim srebrem

miała posmak szczególny, jak wiemy to już z historii pana Tiffereau. Srebrne meksykańskie dolary

były też właściwie „tajemnicą zawodową” Emmensa, którą niechętnie ogłosił publicznie. 16 marca

1897 r. przesłał Emmens do Państwowego Urzędu Probierczego w Nowym Jorku jeden meksykański

dolar z prośbą o zbadanie, czy zawiera on złoto. Wynik wypadł ujemnie. Niedługo potem kazał

Emmens sprawdzić 4 meksykańskie dolary, które uprzednio przepołowił. Ich analiza wykazała brak

zawartości złota. Zachowane połówki dolarów Emmens poddał obróbce swą specjalną metodą we

własnym laboratorium chemicznym, w którym otrzymywał argentaurum. Te części monet, jak to

ostrożnie sformułował Emmens, zawierały obok srebra jakiś metal, który odpowiadał wszystkim

próbom na złoto i jako taki został zakupiony przez Urząd Probierczy.

10 000 dolarów dla tego, kto znajdzie błąd

William Crookes poszedł więc za radą Amerykanina. Rozdrobnił meksykański dolar, umieścił 13 g

srebrnych opiłków w stalowym cylindrze i w pomysłowym urządzeniu mechanicznym poddał je

działaniu udarowemu o częstości jednego uderzenia na sekundę. Całość oziębił suchym lodem,

a potem ogłosił oczekiwany z niecierpliwością wynik: nastąpił niewielki przyrost zawartości złota,

mianowicie z 0,062 do 0,075%. Efekt nie był zachęcający i leżał przypuszczalnie w granicach błędu.

Crookes dał do zrozumienia, że wzbogacić się tym złotem nie było można.

Emmens jednak pozostał optymistą. Przekonywał Crookesa, że zawartość złota wzrosła jednak o 21%.

Wystarczyłoby kuć srebro młotem dłużej, a powstałoby złoto w większej ilości. Crookes zrezygnował

z tego i zajął się analizą nowego pierwiastka - argentaurum. Tu uzyskał również niezbyt zachęcający

wynik. Analiza spektralna próbki argentaurum wykazała tylko zawartość złota, srebra oraz niewielkiej

ilości miedzi, co podał Crookes na początku września 1897 r. w „Chemical News”. Widmo

argentaurum nie zawierało żadnych dodatkowych linii, a przede wszystkim żadnych takich, które

wskazywałyby na pochodzenie od jakiegoś dotychczas nie znanego pierwiastka.

Te mało zachęcające wyniki nie powstrzymały jednak Emmensa od dalszego wytwarzania złota. Ze

skromnego laboratorium powstał cały syndykat z biurami w jednym z najświetniejszych budynków na

Broadwayu. Emmens, aby nie narazić się na podejrzenie, że syndykat produkuje złoto wyłącznie

z chęci zysku, wpadł na nowy, sprytny pomysł. Ukazały się ogłoszenia, z których wynikało, że syndykat

chce podjąć badania naukowe, przeznacza więc 500 dolarów jako nagrodę za zebranie kompletnej

literatury dotyczącej zagadnienia jedności materii, jak również problemu teoretycznej możliwości

produkcji złota z tzw. pierwiastków. Syndykat przeznacza także dalsze 500 dolarów na wyjaśnienie,

dlaczego ciężar właściwy i inne właściwości ciał stałych ulegają zmianie pod wpływem ciśnienia

i oziębiania. Powołane zostało do życia nawet specjalne „Research Society” (Towarzystwo Badawcze),

które miało przysporzyć Emmensowi upragnionej popularności. Towarzystwo to miało zamiar

przyznawać za naukowe prace złote medale, wyprodukowane oczywiście ze złota uzyskiwanego

z argentaurum.

Emmens starał się podbudować swój prestiż publikacjami naukowymi. Pierwszy tom swych

Argentaurum-Papers (rozpraw naukowych dotyczących argentaurum) poświęcił grawitacji.

W informacji o ukazaniu się tej książki dla podkreślenia powagi dzieła podano: „Kto znajdzie choćby

jeden błąd naukowy w tej książce, otrzyma 10 000 dolarów”. Autor tak poważnego i doniosłego

dzieła zasługuje chyba na wiarę, że potrafi produkować złoto!

Reklama, którą podjął Emmens, zatrącała miejscami o demagogię, ale była typowa dla

społeczeństwa, w którym żył. Konkurencja występowała bowiem i w zakresie jego specjalności. Na

przykład 7 maja 1897 r. zgłosił patent niejaki Edward C. Brice z Chicago. Pragnął on poddać ochronie

patentowej metodę produkcji złota i srebra z ołowiu, cyny i antymonu, stosował więc „surowce”

tańsze niż Emmens. Zgłoszenie to było dwa razy odrzucane przez Urząd Patentowy Stanów

Zjednoczonych, ale oburzony wynalazca wiedział, jak się bronić. Przy pomocy swych adwokatów

osiągnął tyle, że pozwolono mu przeprowadzić próbę w nowojorskiej Mennicy. Łatwo pojąć, że tym

wydarzeniem żywo interesowała się opinia publiczna. Emmens także oczekiwał w napięciu na wynik

tej alchemicznej sztuczki. Preston, dyrektor mennicy, osobiście kontrolował próby. Brice operował

trzema funtami antymonu, dwoma funtami siarki, jednym funtem żelaza oraz niewielką ilością

sproszkowanego węgla. Eksperyment oparty na takiej recepturze mógłby się odbyć już 500 lat

wcześniej. A wynik? Niewielki efekt, tzn. uzyskanie nieznacznych ilości złota, jest - jak lakonicznie

oświadczyła komisja - możliwy tylko wtedy, gdy użyje się antymonu będącego w handlowym obiegu.

Przy zastosowaniu chemicznie czystych składników efekt jest zerowy.

Wynik przedsięwzięcia został skwitowany przez amerykańską prasę z kąśliwym szyderstwem.

Natomiast Emmensa niewiele chyba wzruszyło niepowodzenie „kolegi”. Spokojnie nadal wykuwał

złoto ze srebra i sprzedawał uncję po uncji Państwowej Mennicy. Do końca 1897 r. uzyskał 24 sztaby

złota o łącznym ciężarze 17 kg. W 1898 r. miało przybyć jeszcze 10 kg złota. Proceder Emmensa

zirytował jednak opinię publiczną. Sprawę podjęła na nowo prasa. W lutym 1899 r. „New York

Herald” zamieścił piorunujący artykuł, w którym sformułowano kilka pytań: „Czy dr Emmens jest

nowoczesnym różokrzyżowcem? Ten człowiek robi złoto i sprzedaje je mennicy Stanów

Zjednoczonych! Czy Emmens może przedstawić komisji obywatelskiej przebieg procesu produkcji

złota z meksykańskich dolarów?”.

I oto Emmens, który nie chciał uchodzić za stronnika tajnego alchemicznego stowarzyszenia

różokrzyżowców, ani tym bardziej za zwykłego alchemika, robiącego sztuczne złoto, podjął wezwanie

do walki i oświadczył, że na oczach najbardziej szanowanych obywateli chce przetworzyć 100 000

uncji menniczego srebra w złoto, co odpowiadać będzie ilości 3110 kg czystego złota!

Do tego wielkiego pokazu jednak nie doszło. Nie udało się zebrać odpowiedniej komisji. Kierownik

Państwowego Urzędu Przetapiania Metali odrzucił kategorycznie propozycję uczestniczenia w takim

przedstawieniu, a inna wybitna ówczesna osobistość, wynalazca Nikola Tesla, nie chciał mieć nic

wspólnego z produkcją sztucznego złota.

Cała sprawa stopniowo ucichła, zwłaszcza że Emmens zakończył swe dzieło równie szybko, jak je

podjął. Wkrótce potem rozeszły się pogłoski - być może bezpodstawne - że Emmensem

zainteresowała się policja. Faktem jest jednak, że sprawy Emmensa przybrały zupełnie zaskakujący

obrót. Wydawało się nawet, że znaleziono wyjaśnienie dla bulwersującej opinię produkcji sztucznego

złota prowadzonej przez Emmensa, gdy postawione zostało pytanie z kryminalnym podtekstem: skąd

pochodziło złoto doktora Emmensa? Ale o tym później.

Pierwiastkowi argentaurum nie udało się wejść do układu okresowego pierwiastków. Luka między

srebrem i złotem wypełniła się samorzutnie przy dalszym doskonaleniu układu. Nie było więc nic do

odkrywania w tym miejscu. W sensie naukowym oznaczało to wyrok śmierci dla argentaurum

Emmensa.

Rozdział trzeci

Rewolucja w naukach przyrodniczych

Niewidzialne promienie

Na ostatnim miejscu w układzie okresowym pierwiastków Mendelejew umieścił uran, ponieważ

wśród wszystkich pierwiastków ma on największą masę atomową. Między uranem i bizmutem, który

zamyka grupę poznanych metali ciężkich, znajduje się siedem pustych miejsc przedzielonych jedynie

pierwiastkiem torem. Siedem pustych miejsc oznacza siedem pierwiastków, które należy odkryć.

Pierwiastki te mogły występować na Ziemi jedynie w ilościach śladowych, gdyż do tamtych czasów

nie udało się jeszcze żadnemu uczonemu wyodrębnić choćby w ilości miligramowej substancji, które

można by przyporządkować jakiemuś pierwiastkowi z ostatnich dwóch rzędów układu Mendelejewa.

Po prostu przy stosowaniu znanych wówczas metod nie można było odkryć tych rzadko

występujących pierwiastków. Ten pogląd zdobywał sobie prawo obywatelstwa.

Wielu uczonych oczekiwało w cichości ducha na postęp w nauce, który odsłoni przed okiem ludzkim

fakt istnienia tych najcięższych pierwiastków. Gdy w swoim czasie zastosowano prąd elektryczny do

badania związków nieorganicznych (metoda elektrolizy), odkryto nieoczekiwanie - jak powszechnie

wiadomo - szereg nowych pierwiastków. Dalsze stosowanie nowych metod, jak np. analizy

spektralnej, a w końcu destylacji frakcyjnej skroplonego powietrza, doprowadziło również do

odkrycia nowych pierwiastków chemicznych. Należało więc odczekać, aż dzięki postępowi w nauce

powstaną nowe sposoby odkrywania i wyodrębniania także tych najcięższych pierwiastków naszego

globu.

Wilhelm Konrad Röntgen, który dzięki swym promieniom X przyczynił się do odkrycia zjawiska promieniotwórczości

Pamiętną datą w historii nauki miał się stać dzień 8 listopada 1895 r. W dniu tym fizyk Konrad

Röntgen eksperymentował w swym laboratorium w Würzburgu z promieniami katodowymi, które

powstawały w wyniku wyładowań elektrycznych w silnie rozrzedzonych gazach. Doświadczenia tego

rodzaju były wtedy prowadzone przez bardzo wielu uczonych; miały one na celu wyjaśnienie natury

tych promieni. Röntgen pracował, jak zwykle, w zaciemnionym pokoju. Ku swemu zaskoczeniu

stwierdził on w pewnym momencie, że kilka kryształków substancji fluoryzującej, platynocyjanku

baru, znajdujących się przypadkowo na stole doświadczalnym, ale w znacznej odległości od rurki

z gazem służącej do wyładowań - bardzo jasno zaświeciło. Kryształy te musiały zostać trafione jakimiś

niewidzialnymi promieniami, inaczej bowiem nie można było wytłumaczyć zaobserwowanego

zjawiska. Uczony stwierdził też wkrótce, że był to „nowy rodzaj promieni”. Takim też tytułem

zaopatrzył Röntgen swą informację, opublikowaną 28 grudnia 1895 r., o promieniach, które powstały

wtórnie z promieniowania katodowego. Wykazywały one zdumiewające właściwości. Według

wszelkiego prawdopodobieństwa przenikały bez przeszkód wszystko, co materialne. Röntgen

rozpoznał na ekranie kości swej dłoni, kładąc ją niechcący na rurze. Takiego fenomenu nie znano

dotychczas w fizyce. Te zagadkowe promienie, nazwane później od nazwiska ich odkrywcy

promieniami Röntgena, skupiły na sobie bez reszty zainteresowania uczonych. Naukowcy całego

świata starali się usilnie zgłębić zagadkę tajemniczych promieni katodowych i rentgenowskich.

Rura do promieni katodowych używana do doświadczeń przed odkryciem promieni Röntgena

Elektroskop ze złotymi listkami służący do wykazania promieniotwórczości

Wybitny fizyk angielski, Joseph John Thomson z uniwersytetu w Cambridge stwierdził w 1897 r., że

promienie katodowe to strumień niezliczonych małych, ujemnie naładowanych cząstek, nazwanych

później elektronami. Zdaniem Thomsona, te naładowane elektrycznością cząstki poruszają się

z ogromną prędkością. Najbardziej zaskakujące było przy tym odkrycie, że przypuszczalna masa

elektronu była 2000 razy mniejsza niż masa atomu najlżejszego pierwiastka, tj. wodoru. Dotychczas

zakładano bowiem, że to właśnie atom jest najmniejszą cząstką składową materii. Uczonym nie

wystarczyło jednak odkrycie jakichś magicznych promieni X. Usilnie poszukiwali oni innych

niewidzialnych promieni, które dotychczas mogły uchodzić ich uwadze. Fizyk Antoine Henri Becquerel

badał w Paryżu preparaty uranu. Na przykładzie tych substancji pragnął on sprawdzić, czy

fluorescencja soli uranowych, następująca po skierowaniu na nie wiązki światła, jest „nowym

rodzajem promieniowania”. I znowu zupełnie przypadkowe odkrycie nadało jego badaniom nowy

kierunek.

1 marca 1896 r. francuski uczony zamierzał przeprowadzić rozstrzygającą próbę. Z przezorności

rozwinął on jednak paczkę błon fotograficznych, które odłożone były w szufladzie razem z solami

uranu. Ku swemu zdumieniu stwierdził, że już wierzchnia błona wykazywała wyraźne zaczernienie,

i to dokładnie od tej strony, po której leżał preparat uranu. Skąd pochodził ten „strumień światła”?

W szufladzie panowały całkowite ciemności. Wyjaśnienie mogło być tylko jedno: błona fotograficzna

musiała zostać zaczerniona przez promienie soli uranu, które najprawdopodobniej zostały

wyemitowane bez uprzedniego naświetlenia. Zaraz następnego dnia fizyk zawiadomił Paryską

Akademię Nauk o swym zaskakującym odkryciu, przedstawiając jako dowód jeden ze swych

„radiogramów”.

Wkrótce okazało się, że także metaliczny uran daje taki „radiograficzny efekt”. Nowe promienie,

które nazwano rayons de Becquerel lub rayons uraniques (promieniami uranowymi), były więc

specyficzną właściwością atomów pierwiastka uranu. Dawały się one rozpoznawać dzięki swemu

bardzo silnemu działaniu jonizującemu; rozchylone wskutek elektrycznego naładowania złote listki

elektroskopu szybko opadały, gdy otaczające je powietrze zostawało zjonizowane przez te promienie,

a więc gdy stawało się ono dobrym przewodnikiem elektryczności. Zjawisko to nazwano

promieniotwórczością.

Aparatura badawcza stosowana przy pierwszych doświadczeniach z zagadkowymi promieniami X Röntgena

W dwa lata po odkryciu dokonanym przez Becquerela, w kwietniu 1898 r., współpracownica jego,

Maria Skłodowska-Curie, zawiadomiła Paryską Akademię Nauk, że takie zagadkowe promienie wysyła

nie tylko uran, lecz także drugi z kolei co do ciężkości pierwiastek, tor, więc jest on również

promieniotwórczy. Skłodowska-Curie dokonała potem jeszcze ważniejszego odkrycia. Stwierdziła

bowiem, że rudy uranu występujące w naturze, jak np. blenda smolista, wykazują daleko większą

radioaktywność, niż wynikałoby to z ich zawartości uranu. Hipoteza Skłodowskiej-Curie, że w tych

minerałach musi występować jeszcze inny, bardziej promieniotwórczy pierwiastek, znalazła pełne

potwierdzenie. Wspólnie ze swym mężem, Piotrem Curie, udało jej się wyodrębnić w 1898 r. jeszcze

dwa nowe pierwiastki chemiczne na podstawie różnego nasilenia ich promieniotwórczości.

Intensywnością swego promieniowania obydwa te pierwiastki przewyższały wielokrotnie uran.

Małżonkowie Curie nazwali jeden z tych pierwiastków polonem, na cześć Polski, ojczyzny badaczki,

a drugi radem. W rok później francuski chemik André Louis Debierne wyodrębnił w odpadach blendy

smolistej dalszy promieniotwórczy pierwiastek - aktyn.

Dzięki charakterystycznemu radioaktywnemu promieniowaniu odkryto więc trzy nowe pierwiastki

chemiczne, które musiały zająć jakieś puste miejsca układu okresowego pierwiastków.

Przypuszczano, że ze względu na swą właściwość emitowania promieni będą one sąsiadami uranu,

a więc od dawna poszukiwanymi metalami najcięższymi. Jednakże na razie potwierdzenie tych

przypuszczeń nie było możliwe. Należało czekać, dopóki chemicy nie uzyskają odpowiedniej ilości

tych pierwiastków, występujących w śladowych ilościach, dopóki nie zbadają ich właściwości

chemicznych i nie określą ich mas atomowych. Minęło jeszcze kilka lat, zanim małżeństwu Curie

udało się wyodrębnić w wyniku niesłychanie ciężkiej pracy zaledwie 100 mg soli nowego pierwiastka

radu z dwu wagonów odpadów powstałych przy przetwarzaniu rudy uranowej w zakładach w

Jachymowie. Dzięki tej ilości wyizolowanej substancji mogli oni wreszcie określić jej właściwości

chemiczne.

Śmiałe teorie

Świat począł fascynować się radem. Jego promieniotwórczość była o wiele silniejsza niż

promieniotwórczość innych radioaktywnych pierwiastków. Wydawało się, że nowo odkryty

pierwiastek jest niewyczerpalnym źródłem energii, gdyż nawet po upływie dłuższego czasu nie

następowało zmniejszenie intensywności promieniowania. Dzisiaj wiemy, że dopiero po 1590 latach

aktywność radu spada o połowę.

Jest nieprzemijającą zasługą angielskiego fizyka, Ernesta Rutherforda, że rzucił on światło na wiele

sprzecznych obserwacji i wyjaśnił tajemnicę promieniotwórczości. W krótkim czasie doszedł on wraz

ze swym zespołem naukowców w Montrealu, gdzie gościnnie wykładał przez pewien czas, do

naukowych stwierdzeń, które zmieniły dotychczasowy obraz fizyki. Rutherford wykazał przede

wszystkim, że istnieją trzy różne rodzaje radioaktywnych promieni, które nazwał promieniami alfa,

beta i gamma. Promienie beta, co stwierdzono najwcześniej, składają się z takich samych ujemnie

naładowanych cząstek elementarnych (elektronów), z jakich składają się promienie katodowe. Ich

prędkość była niewyobrażalnie wielka - wynosiła ponad 200 000 km/s i można ją było porównywać

tylko z prędkością światła.

Frederick Soddy, pionier badań atomowych, znalazł wspólnie z Ernestem Rutherfordem wyjaśnienie, dlaczego pierwiastki promieniotwórcze przekształcają się jedne w drugie

Cząstki alfa mają o wiele większą masę i wyrzucane są z atomu radu z prędkością od 15 000 do 20 000

km/s. Pomimo swego zaledwie kilkucentymetrowego zasięgu działania jedna jedyna cząstka alfa

jonizuje setki tysięcy gazowych cząsteczek powietrza. Takie gigantyczne bombardowanie w mikroskali

jest wręcz niewyobrażalne, zwłaszcza jeśli się doda, że - jak stwierdzono - 1 mg radu wysyła w ciągu

sekundy ponad 36 mln cząstek alfa.

Ostateczne wyjaśnienie natury tych promieni wymagało ponad 10 lat. Dopiero wtedy stwierdzono, że

cząstki alfa są jądrami atomów helu, a promienie gamma stanowią szczególny rodzaj promieniowania

rentgenowskiego.

Niezwykle owocna okazała się współpraca Rutherforda z chemikiem Frederickiem Soddym, który był

jego asystentem w Montrealu od maja 1900 r. Soddy był, podobnie jak Rutherford, naukowcem

rozmiłowanym w eksperymentowaniu. W swych wspólnych publikacjach Przyczyna i natura

promieniotwórczości (1902) oraz Przemiany promieniotwórcze (1903) Rutherford i Soddy ogłosili

teorię rozpadu radioaktywnego, która miała okazać się podstawą dla dalszych badań. Uznali oni

promieniotwórczość za „następstwo procesu, który leży absolutnie poza zasięgiem wszystkich

znanych sił i który nie może być stworzony, zmieniony ani zniszczony”. Według tej „teorii

dezintegracji” atomy radioaktywnych pierwiastków są nietrwałe i mają tylko określony,

charakterystyczny czas życia. Stąd też przyjęło się potem pojęcie „okresu połowicznego rozpadu” dla

określenia czasu, w którym połowa atomów substancji promieniotwórczej ulega rozpadowi.

Pierwiastki promieniotwórcze przekształcają się przy tym w szereg innych substancji, które znów się

rozpadają, ale pod względem chemicznym różnią się od substancji macierzystej. Rozpad

promieniotwórczy - jak stwierdzili Rutherford i Soddy - jest niezależny od warunków zewnętrznych.

Na radioaktywność nie wpływają ani ekstremalne temperatury, ani jakiekolwiek reakcje chemiczne.

„Wszystkie te spostrzeżenia prowadzą do wniosku” - pisali obydwaj badacze - „że istniejąca w atomie

ukryta energia musi być potęgą w porównaniu z energią wyzwalającą się w zwykłych warunkach”.

Jako przykład przytaczali oni energię słoneczną, której pochodzenie przestaje być tajemnicą, jeśli się

przyjmie, że powstaje ona wskutek procesów wewnątrzatomowych. W ówczesnym stanie wiedzy

hipotezy te były zdumiewające.

Cudowna substancja rad

Teoria rozpadu promieniotwórczego stała się sensacją. Znajdowała ona zapalonych zwolenników, jak

i namiętnych przeciwników. W prasie wypisywano fantastyczne rzeczy na temat radu

i promieniotwórczości. Najbardziej łamano sobie głowy nad pozornie niewyczerpalną energią

pierwiastków radioaktywnych. Ich trwałe promieniowanie bez dopływu energii z zewnątrz, świecenie

w ciemnościach, podwyższona temperatura roztworów soli radu - wszystko to zakrawało na

niewytłumaczalny cud.

Przy wyjaśnianiu istoty promieniotwórczości trzeba było operować zupełnie nową skalą. Ustalono, że

w 1 g uranu rozpadowi promieniotwórczemu ulega 10 000 atomów, w 1 g radu natomiast - ponad 30

mld atomów. Liczby te są znikomo małe w porównaniu z liczbą istniejących w tych pierwiastkach

atomów. 1 g radu zawiera bowiem wiele tysięcy trylionów, a dokładnie 2,66 • 1021 atomów. Liczba

atomów, które ulegają przemianie w ciągu 1 s, jest więc tak niewielka, że trzeba wielu tysięcy lat, by

rad rozpadł się całkowicie.

Badaczy atomów, a przede wszystkim Rutherforda i Soddy’ ego, zafascynowała od razu idea

opanowania tej fantastycznej energii radu. W 1904 r. Soddy w swej pracy pt. Promieniotwórczość

wskazał „drogę”, która mogłaby doprowadzić do tego wiecznie tryskającego źródła energii. Wiadomo

było, że pierwiastki promieniotwórcze, jak rad i uran, rozpadają się po wyemitowaniu w ciągu wielu

tysięcy, a nawet milionów lat swego promieniowania. Soddy z wielką bystrością wywnioskował, że

energia ta mogłaby służyć człowiekowi, „jeśli czas rozpadu zostałby przyspieszony i znaczne ilości

energii, które teraz rozłożone są na tysiąclecia, mogłyby być pobrane do bezpośredniego użycia”.

Podobne spostrzeżenia przedstawił berliński chemik profesor Willi Marckwald w swym sprawozdaniu

o dziwach promieniotwórczości, które przedstawił w dniu 2 maja 1908 r. na posiedzeniu

Niemieckiego Towarzystwa Chemicznego. „Nie znamy sposobu na przyspieszenie rozpadu

promieniotwórczego. Gdybyśmy go znali, to przy jego pomocy bylibyśmy zdolni także przekształcać

inne pierwiastki. Należałoby wtedy oczekiwać wytwarzania pierwiastków o niskiej masie atomowej

przy jednoczesnym uzyskiwaniu nieprzebranych ilości materii. Gdyby przemiana następowała

w sposób gwałtowny, musiałyby jej towarzyszyć straszliwe eksplozje; gdyby natomiast dało się ją

dowolnie regulować, to na pewno 1 kg blendy smolistej wystarczyłby do napędu wielkiego parowca

transatlantyckiego”.

Karta tytułowa podręcznego egzemplarza książki Soddy’ego, należącej do Ottona Hahna, 1905

Przewidywania te budzą dzisiaj ogromne zdumienie. Nie brak było jednak głosów ostrzegających, by

w wyzwalaniu energii omowej nie upatrywać jedynie źródła wiecznego dobrobytu. W swym

wykładzie na temat radu, wygłoszonym w „American Asscciation for the Advancement of Science”

(Amerykańskim Towarzystwie Rozwoju Nauk) w grudniu 1903 r. Rutherford powiedział m. in.: Nie

można wykluczyć sytuacji, że przez całą materię przejdzie „fala atomowego rozpadu jak eksplozja,

która tę starą planetę Ziemię może zamienić w popiół... Jeden niezguła w jakimś laboratorium

mógłby niechcący wysadzić cały świat w powietrze”.

Także w zakresie teorii poznania stworzona przez Rutherforda i Soddy’ego teoria atomowego

rozpadu pierwiastków miała okazać się prowokacyjną. Burzyła ona klasyczne poglądy filozofii natury

i jej dotychczas nienaruszalne fundamenty teoretyczne. Do końca ubiegłego wieku w dziedzinie fizyki

panowały bez ograniczeń zasady wypracowane przez Newtona. Przestrzeń i czas były pojęciami

bezwzględnymi, a wszystkie procesy fizyczne przebiegały według niewzruszonych praw mechaniki.

Świat był zbudowany z materialnych cząsteczek, pierwiastków i atomów. Słowo atom wywodzi się od

greckiego wyrazu atomos, co znaczy niepodzielny. Chciano przez to zaznaczyć, że atomy i zbudowane

z nich pierwiastki są nieprzenikalne i niepodzielne, i że nie mogą być przekształcane jedne w drugie.

Z drugiej strony realność istnienia atomów nie była w tamtych czasach prawdą niepodważalną.

Większość uczonych podzielała subiektywno-idealistyczne poglądy ówczesnego fizyka i filozofa,

Ernesta Macha. Był on twórcą tzw. empiriokrytycyzmu, jednej z odmian filozofii pozytywizmu. Mach

zaprzeczał istnieniu rzeczywistości obiektywnej. Realne jest tylko to, co może być bezpośrednio

spostrzeżone lub „odczute”, lub też potwierdzone przez „czyste doświadczenie”. W filozofii tej nie

było miejsca dla atomów i cząsteczek - materialnych cegiełek budowli naszego świata - ponieważ

według Macha nie można ich było nigdzie zobaczyć. Spór o istnienie atomów miał doprowadzić do

rozstrzygnięć dotykających podstaw światopoglądowych przyrodoznawstwa.

Dokonywane wciąż nowe epokowe odkrycia nadwerężały mechanistyczną koncepcję świata

i przygotowywały jej ostateczne załamanie. Wraz z odkryciem promieni X przez Rentgena upadł

dogmat nieprzenikalności atomów. Materia przestała być w sposób oczywisty zaporą dla tych

tajemniczych promieni. Kiedy Thomson wykazał istnienie elektronów, nie ostało się również

przekonanie, że atom jest najmniejszym elementem składowym materii. Koniecznością stało się więc

przyjęcie założenia, że atomy muszą się składać z jeszcze mniejszych cząstek.

Największą zagadkę stanowiła spontaniczność rozpadu substancji promieniotwórczych. Ku ogólnemu

zdziwieniu stwierdzono, że rad przekształca się wskutek rozpadu promieniotwórczego w inne

pierwiastki, a ostatecznie w ołów, sam natomiast powstaje z uranu. I następny dogmat legł w gruzach

- przemiana pierwiastków, o której od wieków marzyli alchemicy próbując robić sztuczne złoto, stała

się rzeczywistością, co prawda w skali atomów.

Badacze uważali rad za niewyczerpalne źródło energii. Jak jednak można było pogodzić to

z klasycznym prawem zachowania energii? Czy energia promieniującego radu pochodziła znikąd?

Nauka stanęła przed zagadką. Francuski fizyk Henri Poincaré zbulwersował w 1905 r. opinię światową

swoimi wątpliwościami o „wartości nauki”. Takim bowiem tytułem zaopatrzył on swą publikację,

w której pisał o „symptomach poważnego kryzysu w fizyce”. Ubolewał, że „wielki rewolucjonista -

rad” podważa nie tylko zasadę zachowania energii, lecz również wszystkie inne podstawowe prawa

nauki, mówiąc dalej: „Stoimy w obliczu ruiny dawnych zasad fizyki, w obliczu powszechnej klęski

zasad”.

Czyżby fizyka znalazła się w sytuacji bez wyjścia? Istotnie, wielu uczonych uświadomiło sobie granice

swego poznania. Przyswoili oni sobie światopogląd filozofii idealistycznej i uwierzyli, że teraz

„materia zniknęła” lub też „przemieniła się w elektryczność albo w energię”.

Analizy sytuacji, w jakiej znalazło się przyrodoznawstwo na początku XX w., dokonał nie kto inny, lecz

Włodzimierz Lenin, wyciągając z niej wnioski o charakterze teoretyczno-poznawczym. W swej pracy

pt. Materializm a empiriokrytycyzm, wydanej w 1909 r., Lenin skrytykował poglądy Macha i podważył

wartość wszystkiego, co powiedziane zostało na temat „kryzysu fizyki”. Lenin uznał, że większość

uczonych tylko dlatego popadła w konflikt z najnowszymi wynikami badań nad promieniotwórczością

i budową atomów, ponieważ upiera się przy przestarzałych założeniach idealistycznych, które hamują

twórczy rozwój fizyki. Nowo obserwowane zjawiska można wyjaśnić i uogólnić tylko kierując się

zasadami dialektycznego materializmu. Według przeświadczenia Lenina rozpad i przemiana

pierwiastków promieniotwórczych potwierdzają w całej rozciągłości naukę Marksa i Engelsa

o dialektyce przyrody i dla wyjaśnienia dodał: „Zniszczalność atomu, jego niewyczerpalność,

zmienność wszystkich form materii i jej ruchu zawsze były filarem materializmu dialektycznego.

Wszystkie granice w przyrodzie są konwencjonalne, względne, ruchome, wyrażają stopień zbliżenia

się naszego umysłu do poznania materii”.

Dotychczasowe naukowo-filozoficzne pojęcie materii nie mogło się dłużej utrzymać wobec odkrycia

zjawisk promieniotwórczości. Nowe, dialektyczne ujęcie problemu budowy materii i jej zmiennych

form zaczęło oddziaływać na kształtowanie się obrazu nauk przyrodniczych.

Czy nowoczesna alchemia?

Przy badaniu zjawiska promieniotwórczości Rutherford i inni badacze stwierdzili, że pierwiastki

promieniotwórcze - tor, rad i aktyn - wydzielają produkty gazowe, nazywane emanacjami, które są

również radioaktywne i ulegają szybko rozkładowi. Stwierdzenie, że te promieniotwórcze emanacje

są, podobnie jak gazy szlachetne, chemicznie nieaktywne, obudziło zainteresowanie Ramsaya

promieniotwórczością. Poszukiwał on bowiem znowu gazu szlachetnego, dla którego w ostatnim

rzędzie zerowej grupy układu okresowego pierwiastków ukazało się właśnie wolne miejsce.

Zainteresowanie tym problemem zwiększała jeszcze nadzieja wyjaśnienia pewnej zagadki naukowej.

Stwierdzono bowiem, że hel występuje nie tylko w jednej rudzie uranu, kleweicie, lecz we wszystkich

minerałach zawierających uran. I na to brak było jednoznacznego, naukowego wyjaśnienia.

Wspólnie z Soddym, który w 1903 r. powrócił do Anglii, usiłował Ramsay rozwiązać te problemy na

drodze doświadczalnej. W początkach 1903 r. uzyskano po raz pierwszy niewielkie ilości rzadkiego

radu. Na całym świecie istniało tylko jedno jedyne źródło zaopatrzenia - u profesora Friedricha

Giesela w Brunszwiku, który produkcję radu traktował, można by powiedzieć, jako swoje hobby.

Ramsay i Soddy otrzymali 30 mg tego pierwiastka. Uzyskanie emanacji radu w czystej postaci

rozbijało się przede wszystkim o nieprawdopodobnie małe ilości tych gazowych produktów, które

udawało się wyodrębnić ze skromnych miligramów soli radu. W końcu jednak udało się obydwu

badaczom złowić w sprytnie pomyślanych pojemniczkach ułamki milimetra sześciennego emanacji

i wyodrębnić ją przez skroplenie gazowych cząstek powietrza. W rurze służącej do wyładowań

w gazach, o pojemności czterech milimetrów sześciennych, do której wtopione były cienkie jak włos

elektrody, uzyskali uczeni widmo świetlne emanacji. Składało się ono z błyszczących, czerwonych linii.

Ponieważ emanacja świeciła w ciemnościach, nowemu gazowi nadano nazwę „niton” czyli

„błyszczący”, którą później zmieniono na radon.

Do charakterystyki i przyporządkowania nowego pierwiastka, „nitonu”, brakowało wielu danych, jak

np. masy atomowej. Jednakże nadzieje Ramsaya i Soddy’ego na uzyskanie kiedyś takich ilości

„nitonu”, które by umożliwiły uzyskanie potrzebnych informacji, były coraz mniejsze. Oceniali oni, że

do wyprodukowania jednego jedynego litra tego gazu niezbędne byłoby około 500 kg radu, uzyskanie

zaś takiej ilości radu wydawało się już wtedy niemożliwe. Także dziś cały światowy zasób radu

stanowi w najlepszym przypadku jedną tysiączną część tej ilości, wynosi bowiem około 500 g.

Ramsay z godną podziwu zręcznością ustalił w końcu doświadczalnie gęstość „nitonu” i na tej

podstawie mógł obliczyć jego masę atomową. „Niton”, czyli radon, znalazł też swe miejsce na

ostatnim pustym polu w grupie gazów szlachetnych, tuż za ksenonem.

Analizy minerałów radioaktywnych wykazywały zawsze obecność helu, występującego jako

substancja towarzysząca. Wyjaśniając zjawisko rozpadu radioaktywnego Rutherford wyraził w 1902 r.

przypuszczenie, że hel jest, być może, jednym z produktów rozpadu. Przy badaniu tego problemu

musiano się również posługiwać jedynie bardzo małymi ilościami substancji. Wszystkie przyrządy

skonstruowane przez Ramsaya odznaczały się bardzo małymi rozmiarami. Składały się one z naczyń

włoskowatych o średnicy przekroju mniejszej niż pół milimetra! W takich „naczyniach” gromadzili

Ramsay i Soddy oczyszczoną emanację radu i badali jej widmo świetlne, aż po kilku dniach, ku swemu

radosnemu zaskoczeniu, zobaczyli linie widma helu. Było to dowodem, że radon przekształcił się

w hel. Ramsay ogłosił to sensacyjne odkrycie 16 czerwca 1903 r. na dorocznym posiedzeniu Society of

Chemical Industry (Towarzystwa Przemysłu Chemicznego) w Bradford. W tym samym miesiącu

ukazało się w fachowych czasopismach naukowe sprawozdanie Ramsaya i Soddy’ego pt. Badania

radu i powstawania helu z radu.

Po raz pierwszy została więc naukowo wykazana przemiana jednego pierwiastka w inny - radu w hel.

Jest rzeczą zrozumiałą, że prasa całego świata donosiła o tym na bieżąco w telegramach, wywiadach

i artykułach. Była to przecież pierwsza udana transmutacja pierwiastków, na którą alchemicy czekali

od stuleci.

Nie brakło oczywiście głosów sceptycznych. Ramsayowi i Soddy'emu zarzucano, że ich laboratorium

jest tak przesycone helem, iż dostatecznie czuły spektroskop wykaże tu także zawleczone ślady helu.

W popularnonaukowym czasopiśmie „Umschau” (Przegląd) z 4 lutego 1905 r. czytamy, że przy całym

podziwie dla genialnych eksperymentów Ramsaya i Soddy’ego „nie nadszedł jeszcze czas, by

szacowną starą wiedzę wyrzucać za burtę i bezkrytycznie przyłączać się do nowej nauki o przemianie

pierwiastków”.

Jeszcze w kwietniu 1904 r. opublikował w tym czasopiśmie swój apel „stary mistrz”, Clemens Winkler,

żądając, aby nie lekceważyć istotnych, podstawowych założeń chemii. „W sytuacji wrzawy wokół

radu, jaka obecnie opanowała cały świat i przeniknęła również w środowiska laików” - pisał on - „jest

dla chemika rzeczą przygnębiającą, że o radzie, odkrytym już przed prawie sześcioma laty, można

powiedzieć niewiele więcej ponad to, iż jest łudząco podobny do baru, ale ma wyższą masę atomową

i wydziela cudowne, samorzutne promieniowanie. Jego właściwości chemiczne pozostają ciągle

jeszcze prawie nie znane...”

Dalsze badania Ramsaya i Soddy’ego potwierdziły ich odkrycie. Walczyli oni o uznanie faktu, że

udowodnienie tego odkrycia jest bardzo skomplikowane. Według ich oceny, z 1 g bromku radowego

(a więc z ilości, która jeszcze wtedy w ogóle nie istniała) mogłyby się wytworzyć w ciągu roku tylko

0,002 mg helu.

Wkrótce zniknęły ostatnie wątpliwości na temat tego, czy hel jest produktem przemiany radu.

W toku rozpadu uranu radon i hel powstają z radu emitującego cząstki alfa. Radioaktywny radon

rozpada się wysyłając również cząstki alfa, a więc przy wydzielaniu helu. Dlatego też hel związany

w rudach uranu powstaje z przemian alfa uranu i jego produktów rozpadu. Nie zapominajmy, że

cząstki alfa są jądrami atomów helu!

Tor X i tępota

W okresie „upajania się radem” ukazało się doniesienie o odkryciu dalszego pierwiastka

promieniotwórczego. Najpierw podały je fachowe pisma angielskie w jednym zaś z londyńskich

dzienników można było w marcowym numerze z 1905 r. znaleźć następującą notatkę:

„A New Element (nowy pierwiastek)

Już wkrótce literatura fachowa będzie mogła zainteresować się nowym odkryciem, które

dołączy się do wielu wspaniałych osiągnięć Gower Street. Dr Otto Hahn, pracownik University

College, odkrył nowy promieniotwórczy pierwiastek, wyodrębniony z pochodzącego z

Cejlonu minerału, zwanego torianitem. Przypuszcza się, że substancja ta wykazuje

promieniotwórczość torową. Jej aktywność jest co najmniej 250 000 razy większa niż

aktywność toru”.

Odkrycie to ma swoją maleńką historię. W wieku 25 lat Otto Hahn podjął na zaproszenie Williama

Ramsaya czasowo pracę w jego instytucie w Londynie przy Gower Street. Hahn był absolwentem

chemii organicznej i chciał za granicą, w Anglii, pogłębić swą znajomość języków obcych, która była

mu nieodzownie potrzebna do wykonywania przyszłego zawodu inżyniera chemika. Po przybyciu do

Londynu przedstawił Ramsayowi swój dorobek i poprosił o przydzielenie mu jakiegoś zadania. Po

krótkim namyśle uczony zdecydował: „Będzie Pan pracował nad promieniotwórczością”. Dla

chemika-organika decyzja ta była bardzo zaskakująca. Na wykładach na uniwersytecie w Marburgu

nie słyszał ani słowa na temat promieniotwórczości, był więc na tyle uczciwy, że wyznał Ramsayowi,

iż nie zna się na niej wcale i nie ma w tym zakresie żadnego doświadczenia. Jednak Ramsay był

dobrym psychologiem i odpowiedział na to: „To właśnie jest najlepsze. Nie ma Pan żadnych

uprzedzeń i dlatego może Pan zupełnie bezstronnie podchodzić do tych dla nas jeszcze całkiem

tajemniczych spraw”, po czym w pasjonujący sposób przedstawił swemu podopiecznemu jego

zadania badawcze.

Anglik zdobył pięć cetnarów torianitu. Minerał ten nie występuje nigdzie na świecie poza wyspą

Cejlon, a i tam znajduje się go nieczęsto. Wiedziano o nim jednak, że jest silnie promieniotwórczy.

Pewna angielska firma przetworzyła na życzenie Ramsaya 5 cetnarów tego minerału, uzyskując 18 g

węglanu barowego, białej soli, która powinna była zawierać cały promieniotwórczy rad

w hipotetycznej ilości 9 mg. Ramsay proponował, aby drogocenny rad wydzielić metodą

Skłodowskiej-Curie, wprowadzić go w sole organiczne i wyznaczyć ich masę cząsteczkową. W ten

sposób spodziewał się uzyskać wciąż jeszcze nie ustaloną masę atomową radu. Tę właśnie pracę miał

wykonać Hahn.

Młody uczony zabrał się z wielkim zapałem do swego fascynującego zadania. W ciągu kilku miesięcy

wydzielił poprzez wiele faz nośnik radioaktywności. Ku zdumieniu Hahna i Ramsaya ten radioaktywny

pierwiastek nie dawał jednak emanacji radu, lecz emanację toru. Obydwa rodzaje emanacji można

było dokładnie rozróżnić na podstawie czasu ich rozpadu, a więc nie był to rad. Hahn wykazał, że

nowy pierwiastek promieniotwórczy chemicznie nie różni się od toru, lecz jest od niego bardziej

radioaktywny. Dlatego nazwał go „rado-torem”.

Ramsay był zachwycony, że w jego instytucie znów został odkryty nowy pierwiastek, i podjął

przygotowania, aby wydarzenie to opublikować w odpowiedniej formie. Można to było uczynić tylko

przed szacownym gremium Royal Society. Odkrycie zostało więc ogłoszone na posiedzeniu Royal

Society w dniu 16 marca 1905 r. Po raz pierwszy padło tu imię i nazwisko Ottona Hahna w powiązaniu

z badaniami radu; związek tego uczonego z radem utrzymał się już przez resztę jego życia.

Idąc za radą Ramsaya, Otto Hahn napisał do Ernesta Rutherforda do Montrealu, że pragnąłby bardzo

pogłębić swe wiadomości i umiejętności w dziedzinie badań nad promieniotwórczością, wyrażając

równocześnie przekonanie, że najlepiej uda mu się to w instytucie Rutherforda. Hahn napisał także,

że właśnie dokonał odkrycia nowego pierwiastka promieniotwórczego, „rado-toru”. Jednakże akurat

ta wiadomość została przyjęta w Montrealu w sposób bardzo powściągliwy, jak się później

dowiedział. Nowy pierwiastek promieniotwórczy? Z rudy toru? Kilka lat temu, w 1901 r., Amerykanin

Baskerville znalazł już raz w piasku monacytowym, pochodzącym z Północnej Karoliny, rzekomo

„nowy pierwiastek”, carolinium. I było to fałszywe odkrycie.

Wątpliwości Rutherforda potwierdził jego przyjaciel Bertram B. Boltwood, profesor chemii

pierwiastków promieniotwórczych na uniwersytecie w Yale. Boltwood napisał do Rutherforda we

wrześniu 1905 r., że w przypadku „pierwiastka” Hahna chodzi niewątpliwie o nowe połączenie toru X,

znanego pierwiastka promieniotwórczego i - tępoty, a dosłownie: The Substance appears to be a new

compound of Thorium X and stupidity. Gdy jednak Hahn odkrył w Montrealu kilka dalszych

pierwiastków promieniotwórczych, które nawet Rutherford przeoczył w toku swych prac, wielki fizyk

potrząsnął tylko głową mówiąc: Hahn has a special smell for the discovering new elements (Hahn ma

specjalny węch do odkrywania nowych pierwiastków).

Pierwiastek, który nie jest pierwiastkiem

Wśród licznych odkryć Hahna specjalne znaczenie miał uzyskać pierwiastek promieniotwórczy

„mezotor”. Był on drugim po radzie pierwiastkiem promieniotwórczym, który można było otrzymać

w większych ilościach na skalę przemysłową. Do jego wytwarzania stosowano jako produkt wyjściowy

importowany piasek monacytowy. Mezotor znajdował szybko zastosowanie w medycynie jako środek

zastępujący coraz droższy rad. Jego promienie leczyły, podobnie jak promienie radu, złośliwe guzy

nowotworowe.

Ponieważ lekarze nie rozumieli działania mezotoru, chociaż przekonani byli o jego skuteczności, Hahn

wydał wyczerpującą informację pt. Właściwości otrzymywanego technicznie mezotoru i jego

dawkowanie. Z publikacji tej wszyscy zainteresowani dowiedzieli się ku swemu zaskoczeniu, że nowy

preparat nie jest wcale stuprocentową namiastką radu. Odkrywca wyjaśnił bowiem, że preparat ten

zawiera zawsze 25% radu jako „zanieczyszczenie”. Fachowców zdziwiło to wyjaśnienie, ponieważ

przywykli uważać Hahna za najlepszego specjalistę w zakresie chemii pierwiastków

promieniotwórczych i dlatego nie mogli uwierzyć, że nie udało mu się wyeliminować w pełni radu

z mezotoru.

Na swoje usprawiedliwienie Hahn podawał, że uzyskanie czystego mezotoru jest niemożliwe,

ponieważ „rad i mezotor mają takie same właściwości chemiczne”. Tak dosłownie podawał 3 sierpnia

1911 r. w „Chemiker Zeitung”. Tymczasem między radem i mezotorem występowały wyraźne różnice

w zakresie danych dotyczących ich promieniotwórczości, z czego należałoby wnioskować, że są to

dwa różne pierwiastki. Jednakże w zakresie swych właściwości chemicznych były one całkowicie

identyczne, tak jakby dotyczyły tego samego pierwiastka. Jak wytłumaczyć tę zagadkę?

Dla wielu uczonych promieniotwórczość pozostawała zjawiskiem niezrozumiałym, niejasnym, wręcz

niesamowitym, nawet po spopularyzowaniu teorii rozpadu promieniotwórczego. Gdy Hahn w 1907 r.

w swym wykładzie habilitacyjnym mówił o tym, że substancje radioaktywne można wykrywać na

podstawie ich promieniowania nawet w ilościach wynoszących 10-10 g, bardzo znany wtedy badacz

i pierwszy niemiecki laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii, Emil Fischer, nie dawał temu wiary.

Fischer uważał, że nie było dokładniejszej metody wykrywania substancji niż jego własny nos, który

rejestrował je nawet w dużym rozcieńczeniu. Jednakże krytyki Emila Fischera nie należało traktować

zbyt poważnie, ponieważ popierał on zawsze Hahna w czasie jego pobytu na Uniwersytecie

Berlińskim i zawsze mu pomagał. Z innych jednak stron często dawano odczuć Hahn owi, że wyniki

badań nad promieniotwórczością podawane są w wątpliwość i że nawet próbuje się podważać

zaufanie do nich.

Warto tu nieco szerzej przytoczyć pewien szczególnie drastyczny fakt, ponieważ ilustruje on dobitnie

rozterkę, jaka panowała wśród uczonych w tym okresie. Przedstawimy go na podstawie dokładnej co

do słowa relacji z wykładu i dyskusji, które miały miejsce na walnym zebraniu członków

Stowarzyszenia Chemii Fizycznej i Stosowanej im. Bunsena w maju 1907 r. w Hamburgu. Zebranie to

prowadził znany profesor chemii fizycznej Walter Nernst. Tematem dnia były „Promieniotwórczość

i hipoteza rozpadu atomów”.

W swym referacie wprowadzającym Hahn mówił właśnie o teorii rozpadu promieniotwórczego

i podawał przykłady najnowszego jej zastosowania w badaniach. Jego kolega, wiedeński badacz radu

Lerch, wyjaśniając słuchaczom, jak czuły musi być sposób wykrywania promieniowania

radioaktywnego, zilustrował to następującym przykładem. Ilość substancji pierwiastka

promieniotwórczego, radu C, która jest potrzebna do rozładowania elektroskopu w ciągu 1 s, jest

rzędu 10-10 g... Gdyby rozdzielić 1 mg radu C między wszystkich ludzi żyjących na ziemi, tzn. między

około 2 mld osób, ilość substancji, którą każdy by otrzymał, wystarczyłaby, aby rozładować 5

elektroskopów w ciągu ułamka sekundy”.

Wywarło to duże wrażenie na słuchaczach. Jednakże tajny radca Tammann, a przy tym profesor

chemii nieorganicznej i znany również za granicą uczony, postawił prowokujące pytanie: „Jak

zauważyłem, kilka razy powiedziano tutaj, że emanacja należy do gazów szlachetnych. Nie mogę się

z tym całkowicie zgodzić, ponieważ do dziś nie wykazano, by gazy szlachetne gdziekolwiek się

rozpadały, i dla nas są one związkami, nie zaś pierwiastkami. Powstaje więc pytanie - czy pierwiastki

promieniotwórcze są w ogóle pierwiastkami, moi panowie. Z tego, co wiemy, rad nie pasuje przecież

do układu okresowego pierwiastków...”

Dały się słyszeć krzyki oburzenia, ale również wyrazy uznania, a także wybuchy śmiechu.

Gdy Nernstowi, przewodniczącemu zebrania, udało się wreszcie zaprowadzić spokój, podjął próbę

zażegnania sporu salomonowym wyrokiem, mówiąc: „Jest to sprawa definicji. Można np. przyjąć

definicję, że pierwiastek, który pozostaje stały w swej masie, jest pierwiastkiem, a pierwiastek, który

ulega przemianom promieniotwórczym, pierwiastkiem nie jest”. Dzisiaj wiemy, że ta definicja

Nernsta nie wytrzymuje krytyki. Nie zachwyciła ona również uczonych obecnych na zebraniu

członków Stowarzyszenia im. Bunsena. Chciałbym najpierw odpowiedzieć na pytanie dotyczące

natury emanacji promieniotwórczej” podjął na nowo swe wywody Hahn. „W ogólności szlachetnymi

nazywa się te gazy, które dotychczas w wyniku nawet najbardziej energicznych działań nie weszły w

żaden związek z innymi ciałami. Emanacja radu poddawana była działaniu żarzącego się magnezu,

żarzącej się miedzi i przeróżnych reagentów, co w przypadku innych gazów, nie należących do grupy

szlachetnych, wystarczyłoby, by powstał jakiś związek. Emanacja radu pozostała nie zmieniona po

przejściu przez wszystkie próby...”

Tammann przerwał mówcy: „Jednak nie zaliczyłbym jej do gazów szlachetnych, ponieważ nie

podlegają one rozpadowi promieniotwórczemu”.

„Sprawa różnicy między emanacjami promieniotwórczymi a gazami szlachetnymi” - ciągnął nie

zmieszany Hahn - „wiąże się z drugim pytaniem profesora Tammanna, a mianowicie, czy rad jest

pierwiastkiem... Rad był dotychczas i jest nadal uważany za pierwiastek przez olbrzymią większość

badaczy, chociaż wysyła promieniowanie. Różnica między nim a innymi pierwiastkami istnieje tylko

w zakresie okresu rozpadu. Uran uważany był zawsze za pierwiastek, a jest także źródłem

promieniowania. Znamy pierwiastki, które rozkładają się w ciągu 3 s, ale znamy również takie, które

rozpadają się dopiero po tysiącach milionów lat, jak tor i uran”.

Podczas dyskusji profesor Bohuslav Brauner z Pragi wystąpił z następującą teorią: „Wyobrażam sobie

to tak, że w naturze mogą występować nawet martwe, wygasłe już pierwiastki, które już nie istnieją...

Dlaczegóż nie miałoby być także krótko żyjących pierwiastków, które kiedyś istniały lub też istnieją

teraz, ale w tak małych ilościach, że dotychczas nie natrafiono na ich ślady?”

Nernst wtrącił tu ironicznie: „Mało pocieszającej hipotezie kolegi Braunera, że istnieją wymarłe

pierwiastki, można by tu przeciwstawić hipotezę optymistyczną, że pewne pierwiastki jeszcze się nie

narodziły”. Pomimo zamierzonego humorystycznego efektu uwaga Nernsta zawierała w sobie

ziarenko prawdy.

W toku ożywionej dyskusji na hamburskiej sesji Stowarzyszenia im. Bunsena wyszedł na jaw

najprawdziwszy problem naukowy. Pomimo całego entuzjazmu, który zawsze towarzyszy odkryciu

nowego pierwiastka, jednoczesne odkrycie takiej masy pierwiastków wywołało zrazu zamęt

i bezradność, spowodowane niemożnością ustalenia miejsca dla pierwiastków promieniotwórczych

w układzie okresowym pierwiastków. Istniały wprawdzie jeszcze puste miejsca, ale nie dla

pierwiastków promieniotwórczych, których było po prostu za dużo. Dotychczas odkryto już 25

radioaktywnych substancji. Swe miejsca w układzie znalazły jednak jedynie pierwiastki odkryte

najwcześniej - uran, rad, polon, tor i aktyn.

„Bardzo się martwię, co poczniemy z tymi wieloma pierwiastkami promieniotwórczymi w układzie

okresowym pierwiastków” - wyraził swe obawy profesor Brauner podczas posiedzenia

Stowarzyszenia im. Bunsena. Troskę tę podzielali wszyscy zgromadzeni tam uczeni.

Czyżby stworzony przez Mendelejewa i Meyera w przebłysku geniuszu i wielokrotnie sprawdzony

układ okresowy pierwiastków miał zawieść w konfrontacji z pierwiastkami promieniotwórczymi? Czy

chemii grozi kryzys? A może te nowe substancje radioaktywne nie są pierwiastkami? Pierwiastkowy

charakter ciał radioaktywnych nie był zbytnio kwestionowany, chociaż ich przemiany były

początkowo niezrozumiałe i przemawiały przeciwko ich naturze pierwiastków. Irytująca natomiast

była niemożliwość umieszczenia ich w układzie okresowym. Większość nowo odkrytych pierwiastków

promieniotwórczych rozpadała się szybko i mogła być uzyskiwana tylko w mikroskopijnych ilościach.

W tych warunkach nie można było nawet myśleć o ustaleniu masy atomowej stanowiącej podstawę

ich klasyfikacji.

Po latach sytuacja stała się jeszcze bardziej zagmatwana. Gdy współpracująca z Hahnem fizyczka Lise

Meitner powiadomiła we wrześniu 1909 r. na posiedzeniu w Salzburgu o odkryciu nowych produktów

rozpadu, zanosiło się na równie gorącą debatę jak dwa lata wcześniej na zebraniu Stowarzyszenia im.

Bunsena. Na temat pierwiastków promieniotwórczych, których liczba rozrosła się do okazałych

rozmiarów, znany fizyk, Heinrich Rubens, wyraził się zatroskany: „Radzi jesteśmy słyszeć, że rodzina

radu uzyskała nowy przychówek, ale z biegiem czasu ogarnia nas nieprzyjemne uczucie i człowiek

zadaje sobie pytanie, czy to rozmnażanie będzie się nadal utrzymywało...”

Sytuację wyjaśnić mogła tylko nowa teoria. Ostateczne rozwiązanie znalazł w 1913 r. Frederick Soddy

dzięki swej teorii izotopii pierwiastków, według której jeden i ten sam pierwiastek może składać się

z różnych rodzajów atomów, czyli izotopów, które mają różną masę atomową (liczbę masową).

Niektóre pierwiastki są pierwiastkami czystymi, składają się z jednego tylko rodzaju atomów o ściśle

określonej masie atomowej. Pierwiastki mieszane natomiast składają się z różnorodnych ciężkich

izotopów. Izotopy jednego pierwiastka nie różnią się między sobą pod względem chemicznym, a więc

nie dają się wyodrębnić. Wykazują one jednak specyficzne różnice fizyczne, które u pierwiastków

radioaktywnych występują w zakresie rodzaju rozpadu i charakterystycznego dla nich okresu

połowicznego rozpadu. Stało się oczywiste, że dla ustalenia miejsca pierwiastka w układzie

okresowym nie wystarczy teraz samo wyznaczenie jego masy atomowej. Prawdziwy ład został

przywrócony dopiero po wprowadzeniu dalszej cechy rozpoznawczej dla każdego pierwiastka,

mianowicie jego liczby porządkowej, nazwanej później liczbą atomową. Wodór otrzymał liczbę

atomową 1, a uran, jako ostatni pierwiastek w układzie, liczbę 92, odpowiadającą liczbie elektronów

w jego atomie. Nie wyjaśnione zostało jednak, dlaczego izotopy tego samego pierwiastka mogą mieć

różne masy atomowe. Na to pytanie odpowiedź znaleziono dopiero 20 lat później.

Nowa teoria, wkrótce potwierdzona i uzupełniona eksperymentalnie, wyjaśniła za jednym

pociągnięciem istniejące problemy. Wszystkie w ostatnim czasie odkryte pierwiastki

promieniotwórcze okazały się odmianami znanych już pierwiastków. Tylko niektóre z nich miały

okazać się nowymi pierwiastkami chemicznymi i w związku z tym mogły ubiegać się o stałe miejsce

w układzie okresowym. Stało się też jasne, że emanacje promieniotwórcze nie są niczym innym jak

izotopami gazu szlachetnego, radonu. Rado-tor Hahna był izotopem toru o masie atomowej 218,

również przez niego odkryty mezotor był izotopem radu o masie atomowej 228. Obydwa nie były

więc nowymi pierwiastkami w pierwotnym sensie. Błąd ten można wybaczyć, jeśli się uwzględni

ówczesne braki w teorii atomu.

Znalazło się również wyjaśnienie, dlaczego próby oddzielenia radu od mezotoru okazywały się

daremne. Nie mogły się one udać, gdyż wchodził tu w grę jeden i ten sam pierwiastek.

Dawno oczekiwany triumf

Wiek XX rozpoczął się, można powiedzieć, uderzeniem gromu z alchemicznego nieba; w 1903 r.

ogłoszono o przemianie radu w hel. Gwoli historycznej prawdzie należy jednak zaznaczyć, że nie była

to pierwsza transmutacja, która została ogłoszona w tym stuleciu. Trzy lata wcześniej, w marcu

1900 r., a więc w czasie gdy o pierwiastkach promieniotwórczych wiedziano tyle co nic, chemik Fittica

z Marburga zaskoczył kolegów po fachu pewną szczególną publikacją. Dowodził w niej z całą powagą,

że udało mu się doświadczalnie przetworzyć fosfor w arsen. Fittica wywnioskował z tego, że arsen nie

może być w ogóle pierwiastkiem i dlatego nie ma czego szukać w układzie okresowym pierwiastków;

jest on - jego zdaniem - właściwie związkiem fosforu, azotu i tlenu: As =(PN2O)2O3.

„Takie wywody są wprost niepojęte” - dał wyraz swemu oburzeniu Clemens Winkler, drąc na strzępy

„odkrycie” Fittiki w toku swej wypowiedzi na ten temat. - „Od co najmniej tysięcy lat arsen jest

produkowany technicznie i w toku procesów hutniczych przetwarzany na skalę przemysłową w różne

związki chemiczne. Ani razu nie wystąpiły przy tym jakieś oznaki, które by podważały jego naturę jako

pierwiastka. Nie ulega najmniejszej wątpliwości, że arsen jest pierwiastkiem według obecnie

obowiązujących pojęć. Twierdzenie Fittiki to jakieś potworne nieporozumienie i uważam za rzecz

godną pożałowania, że wygłoszone zostało publicznie”.

Ale nasz Fittica nie był zwykłym dyletantem, lecz profesorem chemii na uniwersytecie w Marburgu.

Otto Hahn miał przyjemność słuchać jego wykładów z historii chemii w czasie swych studiów w latach

1897-1898. Jako naoczny świadek pozostawił Hahn pouczającą relację z tego okresu, która rzuca

nieco światła na sylwetkę tego szczególnego uczonego. Hahn wspomina, że Fittica w swych

wykładach ograniczał się do odczytywania starych, alchemicznych tekstów. Prawdopodobnie nie

mógł wyzwolić się spod „czaru” tych traktatów. Według Hahna jego poczynania w Marburgu

dotyczyły w końcu tylko „szczególnych przemian pierwiastków, które odkrył, jak mu się wydawało,

w czasie swych długich zamroczeń następujących po atakach epilepsji”.

Otrzymując po raz pierwszy pracę marburskiego profesora alchemii, Winkler dokonał jej krytycznej

analizy. Wykazał autorowi elementarne grzechy - naturalnie Fittica przeoczył całkowicie fakt, że

fosfor znajdujący się w handlu zawiera arsen... I wtedy sławny chemik dał ujście swemu gniewowi na

odszczepieńca, jak Zeus z Olimpu gromiący piorunami jednego ze swych niewiernych poddanych.

„Wygląda już prawie na to” - oburzał się Winkler - „że w dziedzinie chemii nieorganicznej wystąpiły

niebezpieczne tendencje do wprowadzania różnych spekulacji. Przyczyną tego jest w znacznej mierze

okoliczność, iż sztuka dokonywania analizy znacznie podupadła. Używam celowo słowa sztuka, gdyż

między analizą i analizą może być taka różnica jak między pracą rzeźbiarza i kamieniarza”.

Jednakże tak zgromiony chemik nie od razu uznał się za pokonanego. W zeszytach „Chemiker

Zeitung” z lat 1900 i 1901, które jako jedyne czasopismo fachowe publikowało prace Fittiki,

zamieszczając je nawet na pierwszych miejscach, znalazło się ku ogólnemu zdumieniu wiele

sprawozdań, wyjaśnień i sprostowań pióra tego chemika. „Są to w końcu tylko alchemiczne

eksperymenty, które pozwoliłem sobie przeprowadzić w Marburskim Instytucie Chemii” - próbował

się usprawiedliwić profesor. - „W rzeczywistości jesteśmy ciągle jeszcze alchemikami, naturalnie nie

w sensie poszukiwania sztucznego złota, lecz hołdowania idei o możliwości przekształcania metali”.

Nawet w fachowych czasopismach pojawiały się nagle dziwne doniesienia o nowoczesnych „przemianach pierwiastków” (1900). Czyżby groziło odrodzenie alchemii?

Fittica relacjonował o dalszych udanych transmutacjach, przeprowadzanych według reguł

stosowanych przez dawnych alchemików; o przemianie pierwiastka fosforu w antymon i boru

w krzem. Jednakże potem wycofał się zgnębiony, gdy ataki na jego osobę przybrały na sile i gdy

dołączyły się do tego szyderstwa ze strony jego uczonych kolegów. Nie pomogło mu nawet

powoływanie się na swą dotychczasową, 28-letnią działalność naukową jako chemika. Jego ostatnie

słowa, przedrukowane w listopadowym numerze „Chemiker-Zeitung” z 1901 r., brzmiały jak

złowieszcza przepowiednia: Fittica obiecywał przedstawić wkrótce dowody na to, że większość

naszych obecnych „pierwiastków” w ogóle nie zasługuje na to miano i że jeśli nie uda się to jemu -

uczynią to inni uczeni.

Powróćmy jednak do wiedzy ścisłej. Do Ramsaya, który wspólnie z Soddym dokonał po raz pierwszy

rzeczywistej przemiany pierwiastków.

Gdy Wilhelm Ostwald odwiedził Anglika w 1906 r. w jego prywatnym laboratorium przy Regent Street

w Londynie, Ramsay zapoznał go natychmiast z wynikami swych ostatnich badań. Ostwald, który

zyskał sobie nieprzemijającą sławę jako jeden z współtwórców nowoczesnej chemii fizycznej, słuchał

Ramsaya z rosnącym zdumieniem. Wywody angielskiego uczonego mogły bowiem prawowiernemu

chemikowi zjeżyć ze zgrozy włosy na głowie, tak przynajmniej skomentował Ostwald w „Chemiker

Zeitung” z 24 lipca 1907 r. najnowsze odkrycie swego kolegi. Tytuł jego artykułu brzmiał:

„Transmutacja pierwiastków”.

Ramsay przechowywał troskliwie na szkiełku zegarkowym kilka białych kryształków. Gdy wkładał kilka

takich igiełek do płomienia, w spektroskopie ukazywała się charakterystyczna czerwona linia

pierwiastka litu. Właściwie nie jest to nic nadzwyczajnego, myślał Ostwald. Tę sól litu otrzymał jednak

Ramsay przez działanie emanacją radu na roztwór soli miedzi. Choć trudno było w to uwierzyć, ale

emanacja - ten prawdziwy kamień filozoficzny - musiała zamienić miedź w lit. Co do tego nie było

żadnych wątpliwości, ponieważ Ramsay zastosował wszelkie środki ostrożności, by zapobiec

zanieczyszczeniu litem.

Odkrycie to, po wielu dalszych próbach, opublikował Ramsay w rok później, tj. w 1907 r.,

w angielskim czasopiśmie „Nature”. Niemiecki przekład tej publikacji podało czasopismo „Zeitschrift

für angewandte Chemie” w dniu 2 sierpnia 1907 r. pod rzucającym się w oczy tytułem „Emanacja

radu. - Przemiana pierwiastków”. Fachowcy osłupieli ze zdumienia, ponieważ powszechnie znana

była dokładność, z jaką pracował zawsze Ramsay. Jego umiejętności w zakresie eksperymentowania

zyskały sobie powszechne uznanie. Czy rzeczywiście pojawił się następny przykład dokonania

przemiany pierwiastków za pomocą substancji promieniotwórczych? Oczywiście podniosło się też

wiele głosów krytycznych, wyrażających swe wątpliwości.

W lipcu 1908 r. zagadkę rozwiązała Maria Skłodowska-Curie wraz ze swą współpracownicą, panią

Gleditsch. W toku powtarzania prób Ramsaya lit wprawdzie występował, ale tylko tam, gdzie użyto

zwykłych szklanych naczyń laboratoryjnych. Gdy posłużono się platyną, próba na lit dała wynik

całkowicie negatywny. Siady litu pochodzące ze szkła zwiodły nawet tak doświadczonego praktyka jak

Ramsay i wyczarowały mu przed oczyma transmutację miedzi w lit.

Ramsay przyznał, że ta przemiana miedzi w lit nie znalazła potwierdzenia, ale pozostał wierny swemu

przekonaniu, że przemiana pierwiastków jest obecnie w zasadzie możliwa. Do zrealizowania tej

możliwości posłużyć miały olbrzymie zasoby energii zawarte w substancjach promieniotwórczych.

Gdyby udało się potwierdzić te przypuszczenia, pisał w swym artykule z 1908 r., to „transmutacja

pierwiastków przestałaby uchodzić za bezsensowne marzenie. Wtedy zostałby odkryty również

kamień filozoficzny, a także w granicach ludzkich możliwości znalazłaby się realizacja jeszcze jednego

marzenia średniowiecznych filozofów, mianowicie uzyskanie eliksiru życia”. Wywody tego rodzaju nie

zjednywały Ramsayowi w kręgach uczonych zbyt wiele sympatii. Nie szczędzono mu, podobnie jak

Crookesowi, zarzutów, że chce przemycić do chemii „średniowieczne idee”, co prowadziłoby niezbicie

do „kryzysu chemii”.

Nie zrażony takimi głosami, Ramsay pracował dalej nad swoją teorią. W odczycie pt. „Pierwiastki

i elektrony”, wygłoszonym w dniu 25 marca 1909 r. na walnym zebraniu Towarzystwa Chemicznego

w Londynie, wypowiedział on pogląd, że wszystkie pierwiastki różniące się między sobą tylko liczbą

elektronów mogą być w siebie wzajemnie przekształcane. Wystarczy w tym celu tylko ujmować lub

dodawać im elektrony.

Ramsay wyznał, że sam do niedawna zaliczał taki pomysł do rzędu utopii: nie wiadomo było przecież,

jak go zrealizować w praktyce. Teraz jednak znalazł się sposób w postaci promieniowania

radioaktywnego, jak dowodzi tego przemiana radu w hel. Tu Ramsay opowiedział słuchaczom

o swym najnowszym eksperymencie - o próbie przemiany srebra za pomocą promieni gamma w

„inny pierwiastek”. Niestety, eksperyment ten wypadał dotychczas negatywnie. Ramsay przemilczał,

jaki pierwiastek chciał uzyskać ze srebra, ale dla wielu uczonych było rzeczą oczywistą, że mogło tu

chodzić tylko o złoto!

Czy byłaby to dawno oczekiwana rehabilitacja klasycznej alchemii, tym bardziej zaskakująca, że

alchemia zeszła już dawno ze sceny, wygnana do lamusa historii? Jej ostatni wierni zwolennicy

musieli przyznać, iż tajemnica kamienia filozoficznego odeszła bezpowrotnie z tego świata wraz

z ostatnimi wielkimi adeptami. To, co pozostało w starych pismach alchemicznych, nie na wiele

mogło się przydać.

A teraz nadszedł dzień wielkiego triumfu. Promieniotwórczość przyniosła alchemii odrodzenie - tak

przynajmniej sądzili jej zwolennicy. Powszechnie szanowani naukowcy musieli przyznać, że

substancje chemiczne mogą być rzeczywiście przekształcane w inne. Ogłoszenie przez Ramsaya

o transmutacji miedzi w lit uznali nowocześni alchemicy za dowód, że zwykłe metale podlegają takim

samym przemianom jak pierwiastki promieniotwórcze. Faktu przemiany pierwiastków

promieniotwórczych nie można było podważyć: wszak z uranu powstaje rad, który z kolei wcielając

się w różne pierwiastki, zmienia się wreszcie w ołów. Czyż nie było to od dawna oczekiwane

potwierdzenie prawdziwości nauk alchemicznych?

Dla tylekroć lżonej alchemii odkrycie istoty radioaktywnej przemiany pierwiastków było

równoznaczne z rehabilitacją. W zasadzie nie miało znaczenia, czy uran przetwarza się w rad, miedź

w lit, czy też rtęć w złoto. Kilka miligramów radu wystarczyło - triumfowali starzy i nowi alchemicy -

by zburzyć precyzyjnie zbudowany mur uprzedzeń przeciwko świętej nauce o przemianie

pierwiastków.

Przekształcenie pierwiastków promieniotwórczych zwolennicy alchemii uznali za swój triumf (1908)

„Prawdziwa to rozkosz obserwować, jak w codziennej prasie, w ilustrowanych tygodnikach i innych

magazynach w rubryce «Nauka i technika» przygotowuje się ostrożnie szerokie kręgi czytelników do

nadchodzącego przewrotu”. Słowa te można było przeczytać w napisanej w 1908 r. przez jakiegoś

entuzjastę broszurce polemicznej pt. Triumf alchemii (Transmutacja metali). Każdy wie,

argumentowali zwolennicy szlachetnej sztuki wytwarzania sztucznego złota, że nauka rozwija się

w szalonym tempie. Bezbłędne opanowanie metody regularnej przemiany pierwiastków oraz

umiejętności wytwarzania sztucznego złota w dowolnych ilościach może więc być tylko kwestią czasu.

Przepowiednia Girtannera sprawdziła się wprawdzie nie w XIX w., lecz w XX stuleciu, ale cóż znaczyło

tych 100 lat wobec prawie 3000 lat liczącej historii alchemii?

Badacze atomów czy alchemicy?

W tych latach często cytowano Fredericka Soddy’ego, wielkiego pioniera w dziedzinie badań

atomowych. W swym odczycie wygłoszonym na zebraniu uczonych brytyjskich w 1913 r., jakby

odgadując głębokie tęsknoty alchemików, powiedział on: „Nie można z góry przekreślać możliwości

przemiany talu czy rtęci w złoto. Problem polega tylko na tym, aby usunąć jedną cząstkę alfa z talu

lub też jedną cząstkę alfa i jedną cząstkę beta z rtęci. Podobnie uzyska się złoto, jeśli z ołowiu wytrąci

się jedną cząstkę beta i dwie alfa”.

Ta podana przez Soddy’ego „recepta” ograniczała się więc do pozornie prostej przemiany atomu,

polegającej na wytrąceniu cząstek alfa i beta. Powstawało jednakże pytanie, czy jest to w ogóle

wykonalne w praktyce.

Sam Soddy był zdania, że „zastosowanie prądu elektrycznego o odpowiednio wysokim napięciu rzędu

kilku milionów woltów” będzie wystarczające dla dokonania takich przemian. Lecz takimi zasobami

energii wówczas nie dysponowano i z marzeń o produkcji sztucznego złota trzeba było na razie

zrezygnować. Czy produkcja złota była w ogóle celem, który postawili przed sobą badacze atomów?

Gdy atom rtęci utraci 1 proton i 1 elektron, powstanie - złoto!

Gdy w 1903 r. po raz pierwszy została przez naukę wykazana możliwość przemiany pierwiastków

i niepoprawni entuzjaści alchemii mówili już o jej „triumfie”, badaczy atomów zajmowały problemy

zupełnie inne niż produkcja sztucznego złota. Swe właściwe zadanie upatrywali oni w poznaniu

zjawisk promieniotwórczości i potężnych zasobów energii atomowej, które przy tych przemianach

odgrywały niepoślednią rolę. Odkryta przez Einsteina w 1905 r. zależność między masą i energią,

wyrażoną sławnym wzorem E = m c2, otworzyła nowe drogi przed badaczami. Z wzoru tego wynikała

teoretyczna możliwość uwolnienia 25 mln kilowatogodzin energii z 1 g substancji w wyniku jej

całkowitej przemiany. Tę gigantyczną ilość energii można porównać do ilości ciepła uzyskanego ze

spalenia 250 wagonów najlepszego węgla kamiennego.

W poszukiwaniu odpowiedzi na pytanie, jak dokonać tej przemiany materii w energię, a inaczej

mówiąc, jak wywołać sztucznie rozpad promieniotwórczy, powoływano się stale na przykład radu.

Soddy przyrównywał wypromieniowujący energię atom radu do cudownej lampy Aladyna z Bajek

z tysiąca i jednej nocy. Także radowi, gdyby znało się odpowiedni „chwyt”, można byłoby wyrwać

nieprzebrane bogactwa. Takiego porównania użył Soddy w cyklu swych wykładów, które wygłosił w

1908 r. w Glasgow i które w następnym roku zostały wydane pod tytułem The Interpretation of

Radium (Interpretacja kwestii związanych z radem).

Intrygujące są również domysły Soddy’ego, że jeszcze cudowniejszym źródłem energii niż rad jest

uran. Sprawa polegałaby jedynie na znalezieniu sposobu sztucznego przyspieszenia rozpadu uranu,

który to rozpad trwa w przyrodzie tysiące milionów lat i dlatego jest praktycznie bezwartościowy.

Metodę przyspieszenia tego rozkładu będzie można znaleźć dopiero wtedy - sądził współtwórca teorii

rozpadu atomu - gdy „potrafimy świadomie kierować przemianą pierwiastków”. Zdumiewające to

twierdzenie zostało sformułowane 30 lat przed realnym zarysowaniem się możliwości rozwiązania

tego problemu.

W swych rozważaniach z 1908 r. nie wątpił Soddy ani przez chwilę, że „nadejdzie dzień, kiedy

będziemy mogli rozszczepiać lub syntetyzować pierwiastki w laboratoriach”. Wtedy mielibyśmy

niewyczerpalne zasoby energii. „Ludzkość, która będzie zdolna przetwarzać pierwiastki, nie będzie

potrzebowała pracować na chleb w pocie czoła. Można sobie łatwo wyobrazić, że zostaną wówczas

użyźnione wyjałowione kontynenty, ulegną stopieniu lody wokół biegunów i cała ziemia zamieni się

w raj”.

Widać więc, że badaczom atomów, tym nowoczesnym, alchemikom XX w. przyświecały już od

początku cele zupełnie inne niż poszukiwanie złudnego złota alchemii. Jednym z ich wyraźnie

zakreślonych celów było niewątpliwie zbadanie przemiany pierwiastków, traktowanej jako problem

fizycznych przemian jądrowych. Rozważano go już wtedy w aspektach ściśle naukowo-praktycznych,

co widać wyraźnie np. z poglądów chemika Willi Marckwalda. Oto wyjątek z jego odczytu,

wygłoszonego w maju 1908 r. w Niemieckim Towarzystwie Chemicznym. „Marzeniem alchemików

było przekształcanie metali nieszlachetnych w szlachetne. Przykład substancji promieniotwórczych

poucza, że w razie opanowania tego procesu, powstałyby ogromne ilości energii, w porównaniu

z którymi wartość pozyskanych upragnionych metali szlachetnych byłaby zupełnie znikoma lub też -

odwrotnie - nakład energii uczyniłby uszlachetnianie metali praktycznie bezwartościowym”.

Rozdział czwarty

Nowocześni twórcy złota - uczeni czy szarlatani?

Uskrzydlające odkrycia

„Teraz wiem, jak on wygląda...” odezwał się Ernest Rutherford pewnego dnia 1912 r. rano do jednego

ze swych współpracowników. Na nieco zdziwione pytanie, kogo ma na myśli, fizyk odpowiedział:

atom!

Rutherford musiał dokonać jakiegoś rozstrzygającego odkrycia. Dotychczas bowiem żaden człowiek

nie potrafił sobie właściwie wyobrazić atomu. Najpierw mówiło się o masywnej „kuli bilardowej”. Po

odkryciu elektronów myślano o obojętnym elektrycznie tworze, na którego powierzchni osadzone są

w sposób nietrwały elektrony. Także Rutherford miał swój pogląd. W maju 1912 r. w swej pracy

przeznaczonej dla londyńskiego „Philosophical Magazine” przypisał atomowi „centralny ładunek”,

a teraz na uniwersytecie w Manchesterze zaskoczył swych współpracowników nowym wariantem:

„Teraz wiem, jak naprawdę wygląda atom; atom ma - jądro!”

Jądro atomu? To było rzeczywiście coś nowego. Do tego przypuszczenia doszedł Rutherford na

podstawie eksperymentu. Zachęcony próbami swych współpracowników, Hansa Geigera i Ernesta

Marsdena, bombardował folię platynową cząstkami alfa. W toku bombardowania okazało się, że

jedna z 8000 cząstek, które uderzały o folię, została odchylona, a nawet odrzucona. Cóż to było, co

zatrzymało cząstkę o tak wysokiej własnej masie, która w dodatku pędziła z szybkością 15 000 km/s

w przestrzeń atomu? Przeszkoda musiała być nie tylko twardsza od cząstki alfa, ale również tak

drobna, że cząstka alfa mogła w nią ugodzić tylko wyjątkowo. Było to właśnie jądro atomu.

W toku dalszych eksperymentów Rutherford stwierdził, że jądro atomu naładowane jest dodatnio i

że wielkość ładunku tego jądra jest identyczna z liczbą atomową danego pierwiastka. The Nucleus,

jądro, stanowiło więc centrum potężnego ściśniętego ładunku, w którym ześrodkowała się masa

atomu. Tu właśnie tkwiło źródło niewyobrażalnej energii atomowej! Swą precyzyjnie opracowaną

teorię jądra atomu opublikował Rutherford w sierpniu 1912 r. w „Philosophical Magazine”.

Sławnemu badaczowi atomu udało się raz jeszcze dokonać wyłomu w murze teoretycznej wiedzy, za

którym ukrywała się ówczesna tajemnica atomu.

Duński fizyk, Niels Bohr, który wkrótce miał się stać jednym z czołowych teoretyków nauki

o atomach, podchwycił myśl swego angielskiego kolegi. W 1913 r. w swych licznych pracach z cyklu

„O budowie atomów i cząsteczek” przedstawił on swe poglądy na temat nowego modelu atomu.

Według niego atom składał się z dodatnio naładowanego jądra, zawierającego całą masę atomu,

otoczonego elektronami, których liczba równoważy ładunek jądra i które poruszają się po

określonych torach. Tak więc atom otrzymał określony kształt, choć miało upłynąć jeszcze nieco

czasu, zanim uzyskano konkretne wiadomości o budowie jego jądra. Ale już z tego można wysnuć

wiele wartościowych wniosków. Jako źródło promieniowania radioaktywnego w rachubę wchodzić

mogło tylko jądro, siedlisko tajemniczej energii atomu, natomiast za pochłanianie i wysyłanie

promieni świetlnych i rentgenowskich, jak i za zdolność do reakcji chemicznych, odpowiedzialne były

otaczające jądro powłoki elektronowe. Uczeni uzyskali teraz także lepszy pogląd na wymiary atomu.

„Zmierzono” powtórnie średnicę atomu i znaleziono wielkość rzędu 10-8 cm, tzn. jedną stumilionową

część centymetra. Niewyobrażalnie małe okazało się jądro, które - jak oceniano - było jeszcze dziesięć

tysięcy razy mniejsze niż cały atom.

W fizycznym laboratorium Rutherforda na uniwersytecie w Manchesterze miało być dokonane dalsze

ważne odkrycie. Młody pracownik, Henry Gwyn Jeffreyes Moseley, który był zatrudniony u

Rutherforda od 1910 r., postanowił zbadać częstość fal rentgenowskich emitowanych przez różne

pierwiastki. Falową naturę promieni X znano od 1912 r., tj. od ogłoszenia fundamentalnych prac

Maxa von Lauego i dwóch fizyków, ojca i syna Braggów. Opracowany został także sposób

wyznaczania ich długości metodą odbicia od powierzchni kryształu. Można było stąd obliczyć częstość

promieniowania.

Badania Moseley a zasługują na nieco szerszy opis. Jest w nich coś z klasycznej prostoty

towarzyszącej wiekopomnym odkryciom ówczesnych fizyków doświadczalnych. W celu uzyskania

pożądanego promieniowania rentgenowskiego promienie katodowe, wyprodukowane w próżniowej

rurze do wyładowań w gazach, należało skierować na antykatodę, zbudowaną z właściwych

pierwiastków względnie ich związków. Praktyczne rozwiązanie tego problemu nie należało do

łatwych. Moseley zamierzał ponadto przeprowadzić serię prób z promieniami katodowymi w celu

lepszego porównania widm świetlnych emitowanych promieni rentgenowskich. Jak to uczynić?

Po wielu próbach znalazł Moseley oryginalne rozwiązanie. Ze szklanego cylindra skonstruował rurę

do wyładowań w gazach długości około 1 m i średnicy 30 cm. Uzyskanie próżni w szklanym cylindrze

o takich wymiarach za pomocą ówczesnych mało wydajnych pomp próżniowych było zadaniem

bardzo żmudnym. Po wielu nieudanych próbach Moseley osiągnął cel. Do wnętrza cylindra

wmontował tor dziecinnej kolejki żelaznej! Wagoniki tej kolejki załadował próbkami badanych

substancji. Wagoniki te mógł przetaczać do przodu i tyłu, wystawiając dowolnie załadowane

substancje na działanie promieni katodowych. Promienie rentgenowskie powstałe przy zderzeniu

padały poprzez zasłonięte folią okienko na kryształ znajdujący się na zewnątrz. Linie widma

świetlnego chwytał fizyk od razu na kliszę fotograficzną.

Gdy młody badacz zaczął oglądać sfotografowane widma, stwierdził rzecz zaskakującą. Każdy

pierwiastek powodował powstanie promieni rentgenowskich o specyficznej dla siebie częstości, która

była proporcjonalna do kwadratu jego liczby atomowej. Gdy Moseley uszeregował częstości według

liczb atomowych poszczególnych pierwiastków, okazało się, że zwiększają się one od pierwiastka do

pierwiastka o pewną stałą wielkość. „Mamy tutaj dowód” - pisał fizyk w swej pierwszej pracy pt.

„Widma świetlne wysokiej częstości pierwiastków”, opublikowanej w „Philosophical Magazine”

z grudnia 1913 r. - „że w atomie istnieje podstawowa wielkość, która wzrasta systematycznie, gdy

przechodzimy od pierwiastka do pierwiastka. Wielkością tą może być tylko dodatni ładunek

centralnego jądra”.

W swej drugiej publikacji z kwietnia 1914 r. wskazywał Moseley na możliwość uniwersalnego

zastosowania nowo odkrytej prawidłowości; można teraz będzie ustalić jednoznacznie liczbę

atomową każdego pierwiastka na podstawie widma jego promieniowania rentgenowskiego. Moseley

miał nadzieję, że uda mu się dokładnie sklasyfikować i zaszeregować nawet tak bardzo do siebie

podobne pierwiastki ziem rzadkich. Pierwiastki te z trudem dawały się wyodrębnić i często nie było

wiadomo, jakie miejsce należy im przypisać w układzie okresowym pierwiastków. „Nie wątpię” -

zawiadamiał Rutherforda podniecony Moseley - „że uda się ustawić pierwiastki ziem rzadkich na

swych prawidłowych miejscach”. I rzeczywiście, na podstawie odkrytego przez Moseleya

fundamentalnego prawa liczbę pierwiastków ziem rzadkich zredukowano do 14, oznaczając je

numerami od 57 do 71.

Wszędzie tam, gdzie w układzie okresowym pierwiastków były wolne miejsca, w diagramach

Moseleya występowały luki, a mianowicie: między pierwiastkiem o liczbie atomowej 42 -

molibdenem a pierwiastkiem nr 44 - rutenem, ziemią rzadką nr 60 - neodymem a nr 62 - samarem

i pierwiastkami nr 71 - lutetem a nr 73 - tantalem oraz nr 74 - wolframem a nr 76 - osmem.

Korzystając z odkrytego w 1913 r. prawa Moseleya udało się jednoznacznie ustalić liczbę i dane nieznanych pierwiastków. Prawo Moseleya: zależność między częstością promieni Röntgena ν a liczbą atomową Z każdego pierwiastka.

Te jeszcze nie znane pierwiastki o liczbach atomowych 43, 61, 72 i 75, do których doszły potem

jeszcze 85, 87 i 91, należało teraz precyzyjnie odkrywać na podstawie ich rentgenowskich linii

spektralnych. Także wszystkie dotychczasowe „nadzwyczajne odkrycia” można było obecnie,

korzystając z prawa Moseleya, dokładnie sprawdzić. Angielski fizyk znalazł bowiem rozstrzygające

kryterium dla specyfiki i możliwości zaszeregowywania każdego pierwiastka. Bohr wyraził mu swe

uznanie, mówiąc: „Dzieło Moseleya należy stawiać pod względem ważności i znaczenia na równi

z odkryciem układu okresowego pierwiastków; jest ono nawet pod pewnymi względami bardziej

fundamentalne”. Opinię tę podzielał i Rutherford. Również wybitny francuski chemik, Georges

Urbain, który sam odkrył kilka ziem rzadkich i doskonale wiedział o ich skomplikowanej naturze,

powiedział pełen podziwu: „Dzięki prawu Moseleya romantyczna klasyfikacja Mendelejewa została

zastąpiona bezbłędnym, naukowym systemem klasyfikacji”.

Gdy atomy rozpadają się na kawałki...

Po tylu pochwałach z ust najbardziej powołanych osób można się dziwić, że nazwisko Moseleya nie

znalazło się w owych latach na liście laureatów Nagrody Nobla. Przyczyny, które spowodowały, że nie

usłyszano już więcej o tym młodym i utalentowanym uczonym, były tragiczne. W 1914 r. spory

między imperialistycznymi mocarstwami o nowy podział świata, sprowokowane przez ich

rozbójniczego reprezentanta, jakim był niemiecki monopolistyczny kapitalizm, osiągnęły fazę

krytyczną. Nastąpił wybuch pierwszej wojny światowej, która swą surową dłoń położyła także na

pokojowej pracy naukowej międzynarodowej rodziny badaczy atomu. Wcielony do służby wojskowej,

poległ Moseley w 1915 r. w walkach o Gallipoli nad Cieśniną Dardanelską. Nauka utraciła w nim

uczonego o wiele obiecującym talencie.

Wojna światowa, prowadzona z nie znaną dotychczas zawziętością, przybrała zastraszające formy

wskutek wprowadzenia gazów trujących, nowej niszczycielskiej broni. Od czasu wynalezienia

dynamitu nie znano innego produktu naukowych badań, który by został zastosowany w tak straszliwy

sposób do niszczenia ludzkiego życia, jak chemiczne substancje bojowe pierwszej wojny światowej.

Wojna prowadzona bronią wynalezioną przez naukę.

Pomimo swego straszliwego działania broń gazowa nie rozsadziła wówczas granic ludzkiego rozsądku.

Czysto spekulatywnie rozpatrywano jednak wtedy niszczycielską siłę o gigantycznych rozmiarach -

energię atomową. „Najsilniejsze materiały wybuchowe, jakie znamy” - czytamy w pracy Soddy’ego pt.

„Matter and Energy” (Materia i energia) z 1912 r. - „zawierają zaledwie jedną milionową część tej

energii, która zostaje wyzwolona, gdy atomy rozpadają się na kawałki”. Na szczęście, filozofował dalej

badacz atomu, ludzkość obecnie „nie jest lepiej przygotowana do wykorzystania energii atomu niż

dzikus, który chciałby uruchomić maszynę parową, a nie bardzo wie, jak rozniecić ogień”.

Frederick Soddy doceniał w pełni przeszkody w rozpaleniu ręką ludzką atomowego ognia na Ziemi i w

jego kontroli. Pisał on: „Znalezienie tego środka może kosztować naukę wiele lat, a może nawet

stuleci, ale cel mamy przed sobą i badacze ruszyli już różnymi drogami w pogoń za nim”. Wybuch

wojny światowej zachwiał wiarą Soddy’ego w możliwość stworzenia raju na ziemi za pomocą energii

atomowej. Oto jego słowa: „Wyobraźmy sobie, jeśli potrafimy, jak wyglądałaby współczesna wojna,

gdyby odkryto tego rodzaju materiał wybuchowy, zamiast trzymać go w rezerwie na przyszłość”.

Czym zajmowali się inni badacze atomu podczas wojny? Otto Hahn, który poznał front ze wszystkimi

jego okropnościami, po odkomenderowaniu go do specjalnej jednostki gazów bojowych znalazł

znowu trochę czasu na pracę naukową. Wspierał on radą i pomocą Lise Meitner, swoją

współpracowniczkę w Instytucie Chemii im. Cesarza Wilhelma w Berlinie. W 1918 r. pełnym

sukcesem zostały uwieńczone rozpoczęte wspólnie przed wojną, a przerwane wskutek wybuchu

wojny poszukiwania „protoplasty” promieniotwórczego pierwiastka aktynu. Zakładano istnienie

takiego „protoplasty”, ponieważ aktyn był pierwiastkiem nietrwałym. Ze swym okresem

połowicznego rozpadu, wynoszącym 13,5 roku, musiałby on już całkowicie zniknąć, gdyby stale nie

powstawał z jakiegoś innego pierwiastka.

Wspaniale potwierdziło się przypuszczenie, że poszukać tego nieznanego pierwiastka należy

w końcowych odpadach przetwarzanej blendy uranowej. W tym bardzo trudnym do rozłożenia

minerale, nie bez powodu określanym w przemyśle mianem „szarej nędzy”, Hahn i Meitner znaleźli

dawno poszukiwany pierwiastek promieniotwórczy. Ku swemu zaskoczeniu stwierdzili oni, że nie był

to nieznany promieniotwórczy izotop, ale w ogóle nowy pierwiastek chemiczny, który wypełnił

dotychczas nie zajęte miejsce pod nr 91 w układzie okresowym pierwiastków. Odkryty więc został

drugi z kolei, najcięższy pierwiastek na Ziemi. Ten dotychczas żartobliwie przez nich nazywany

„abrakadabrą” pierwiastek, który tak długo wymykał im się z rąk, Hahn i Meitner ochrzcili mianem

protaktynu.

A inni badacze atomu? Czy także wystartowali do wielkiego wyścigu mając cel na muszce?

Ramsay, który zmarł w 1916 r., hołdował do końca swej ukochanej idei przetwarzania pierwiastków

za pomocą promieni radioaktywnych. Skutki wojny nie oszczędziły także i jego. Jako wielki patriota,

zerwał on z miejsca wszystkie swoje poprzednio tak przyjazne stosunki z niemieckimi kolegami.

Stanowisko Rutherforda nacechowane było wyraźną rezerwą. W 1916 r. w swym odczycie

„Promienie radu”, wygłoszonym na uniwersytecie w Manchesterze, powiedział on, że naukę

fascynuje naturalnie poszukiwanie możliwości wyzwolenia z radu potężnej drzemiącej w nim energii,

w toku stuleci powstaje bowiem z 1 kg radu tyle energii, ile powstałoby po spaleniu 100 mln kg

węgla. Jednakże ma on nadzieję, że sposobu na wyzwolenie tej energii nie znajdzie ludzkość dopóty,

dopóki ludzie nie nauczą się żyć w pokoju ze swymi sąsiadami.

Rutherford również musiał zapłacić wojnie daninę. Brytyjska admiralicja zwróciła się do niego

z prośbą o naukową ocenę metod zwalczania nieprzyjacielskich łodzi podwodnych. Każdą wolną

minutę wykorzystywał on jednak na swą właściwą pracę naukową. Prowadził ożywioną

korespondencję z Nielsem Bohrem. „Pragnąłbym mieć Pana tutaj, aby móc omówić z Panem

znaczenie wyników moich badań nad zderzeniami jądrowymi” - pisał Rutherford w dniu 17 listopada

1917 r. do duńskiego teoretyka atomowego. „Wydaje mi się, że uzyskałem zaskakujące wyniki. Jest to

jednak ciężki i żmudny początek. Liczenie słabych błysków jest uciążliwe dla starych oczu”. Nie

zniechęcony, bombardował dalej atomowe twierdze swymi cząstkami alfa wierząc, że wreszcie zmusi

atom do poddania. „Próbuję tą drogą rozszczepić atom” - napisał w innym liście do Bohra, z datą 9

grudnia 1917 r. „W każdym bądź razie wynik wygląda obiecująco”.

Jest rzeczą zrozumiałą, że przy tak pomyślnych perspektywach wyników badań Rutherford

wykonywał swe wojskowe obowiązki niechętnie. Gdy admiralicja udzieliła mu raz nagany za to, że

spóźnił się na ważną odprawę, nie wykazał odpowiedniego zrozumienia. „Jestem pochłonięty

doświadczeniami, które wskazują na to, że atom może być sztucznie rozbity” - zaoponował. - „Jeśli

okaże się to prawdą, fakt ten będzie o wiele ważniejszy niż wasza wojna!”

Słysząc te słowa, można było już prawie uwierzyć, że mistrz znajduje się na „gorącym tropie”. Czyżby

miał on znaleźć sposób wyzwalania energii poprzez rozszczepienie atomu? Jeśli się przeczyta

sprawozdanie Rutherforda z kwietnia 1919 r., opublikowane w czerwcowym zeszycie „Philosophical

Magazine”, to rozczaruje nas jego tytuł, trzeźwy i unikający choćby śladu sensacji: „Zderzenie cząstek

alfa z lekkimi atomami - IV. Nienormalne zjawisko w azocie”. A przecież u podstaw tej publikacji

leżało fundamentalne odkrycie.

Marzenia alchemików stają się rzeczywistością

Ze zwykłą wytrwałością bombardował Rutherford różne pierwiastki gazowe cząstkami alfa, mierząc

metodą scyntylacji długość odcinków, po których biegły trafione atomy gazów. W aparaturze

Rutherforda atomy azotu były odrzucane przez cząstki alfa na odległość 9 cm. Odkrył on nawet

cząstki, które biegły po odcinkach długości 28 cm. Rutherford ustalił, że były to jądra atomów

wodoru, nazywane także protonami. Skąd się tam wzięły? Rutherford był pewny, że w swych

eksperymentach wykluczył jakąkolwiek możliwość przenikania choćby śladów wodoru. Po długich

rozważaniach badacz znalazł jedyne możliwe wyjaśnienie: atom wodoru musiał pochodzić z jądra

atomu azotu, które zostało „rozbite” wskutek zderzenia z cząstką alfa. Dalsze doświadczenia

potwierdziły słuszność tego przypuszczenia.

Potem, gdy Anglik Charles Thomson Rees Wilson ukazał ludzkim oczom tory jąder atomowych

i innych naładowanych cząstek w formie śladów kondensacji w aparacie wypełnionym parą wodną6,

wszędzie tam, gdzie zachodziły tego rodzaju procesy, znajdowano rozwidlenie w miejscu

dotychczasowego jednoliniowego toru. Współpracownik Rutherforda, Patrick Maynard Stuart

Blackett zrobił wiele zdjęć fotograficznych tego rodzaju śladowych torów jąder w komorze Wilsona.

Jak się okazało, szansa na takie trafienie lub przekształcenie atomów była nieprawdopodobnie mała -

w wykonanych przez Blacketta 23 000 zdjęć tylko osiem wykazywało poszukiwane rozwidlenie.

W tych ośmiu przypadkach przekształcenie obserwowane przez Rutherforda, fałszywie określane

przez niego jako „rozbicie”, przebiegało według następującego równania:

6 Tzw. komora Wilsona (przyp. red.).

14

7𝑁 +

4

2𝛼 →

17

8𝑂 +

3

1𝑝

Atom azotu (symbol N) o masie atomowej 14 zostaje przekształcony przez cząstkę alfa (jądro atomu

helu) w atom tlenu (symbol O) o masie atomowej 17, będący izotopem zwykłego tlenu, i w jeden

proton (jądro atomu wodoru). Cyfry dolne oznaczają liczbę ładunków w jądrze (liczbę atomową).

Po raz pierwszy udało się zatem przekształcić sztucznie jeden pierwiastek w inny, ponieważ odkryta

wcześniej przemiana radu czy też radonu w hel była wynikiem naturalnego rozpadu

promieniotwórczego. To, o czym marzyli alchemicy przez tysiące lat, wypracowała fizyka jądrowa,

chociaż tylko w atomowych, nieuchwytnych ilościowo rozmiarach. Sam Rutherford wyliczył, że

trwałoby tysiące lat, zanim tą metodą udałoby się uzyskać choćby 1 mm3 wodoru.

Pierwsza sztucznie uzyskana przemiana: azot został przekształcony w tlen

A więc stało się. Dzięki promieniowaniu substancji radioaktywnych okazało się możliwe

przekształcenie jednego pierwiastka w inny. Ale zaraz pojawiły się pytania. Czy ta przemiana

ogranicza się tylko do kilku, i to lekkich pierwiastków? Czy kiedyś nie okaże się, że także

szlachetniejsze metale można będzie uzyskiwać tą drogą, nawet w mierzalnych ilościach?

Stawianie takich pytań nie było pozbawione podstaw. Od czasu odkrycia promieniotwórczości nie

minęło bowiem więcej niż dwadzieścia lat, a już mocno zakotwiczony w nauce dogmat

o pierwiastkach i atomach, które nie dają się rozkładać i nie podlegają wzajemnym przemianom,

musiał zostać poddany gruntownej rewizji. Był to dostateczny powód do triumfu dla wszystkich

zwolenników tak wyszydzanej alchemii...

Trwające dwadzieścia lat badania nad promieniotwórczością doprowadziły od odkrycia dużej liczby

pierwiastków radioaktywnych, które uplasowano w trzech naturalnych szeregach

promieniotwórczych: uranowo-radowym, uranowo-aktynowym i torowym. Ich pierwiastki

macierzyste przekształcają się od czasu narodzin Ziemi w niezliczoną ilość izotopów

promieniotwórczych, a wśród nich w wiele pierwiastków. Jednakże złoto do nich nie należy. W końcu

procesu powstaje trwały już pierwiastek - ołów. Potrzeba było wielu lat żmudnych badań, by

stwierdzić, że niektóre końcowe produkty rozpadu, nazywane początkowo radem G, aktynem D

i torem D, nie są niczym innym jak ołowiem. Ale czy był to taki sam ołów, jaki wydobywa się

w kopalniach i stosuje w technice i przemyśle? Powstające wątpliwości zostały rozwiązane, gdy po

ustaleniu mas atomowych i następnie po przeprowadzeniu spektrograficznych badań ustalono, że

chodzi tu o różne izotopy ołowiu:

rad G (radoołów) = ołów-206 (206Pb)

aktyn D (aktynoołów) = ołów-207 (207Pb)

tor D (toroołów) = ołów-208 (208Pb)

Szereg promieniotwórczy uranowo-radowy jako przykład naturalnej przemiany pierwiastków.

Wsteczną przemianę pierwiastków pokazała ludziom natura: z takich kosztownych pierwiastków

chemicznych, jak uran i rad, w ciągu milionów lat powstaje wskutek rozpadu promieniotwórczego

zwykły ołów. Ponieważ przy rozpadzie emitowane są cząstki alfa (jądra atomu helu), jak przy

przemianie rad - radon (emanacja radu) - polon, można wykazać występowanie helu. Rad przemienił

się w hel

Naturalny ołów - podobnie jak przeważająca większość pierwiastków - jest mieszaniną wielu izotopów. Zaledwie 20 pierwiastków ma jednorodny skład, np. złoto, które występuje w przyrodzie tylko w postaci jednego trwałego izotopu

(197Au). Dlatego też złoto ma względną masę atomową 197,0.

Ołów naturalny składa się z następujących stałych izotopów: 204Pb (1,4%), 206Pb (26,3%), 207Pb (20,8%)

i 208Pb (51,5%). Jego względna masa atomowa wynika z udziału poszczególnych izotopów i dlatego

wynosi średnio 207,2. Wskutek dokonujących się nieustannie przemian ilość trwałego ołowiu stale

powiększa się na Ziemi. Obecnie jest go więcej niż zaraz po powstaniu Ziemi.

Wyjściowy pierwiastek szeregu promieniotwórczego uranu, naturalny izotop uranu 238U, rozpada się

z okresem połowicznego rozpadu 4,5 mld lat. Powstają przy tym m. in. pierwiastek nr 88 - rad, nr 86 -

radon, czyli emanacja radu, nr 84 - polon i wreszcie nr 82 - ołów.

Naturalny rozpad uranu, który przebiega przy stałym wydzielaniu energii, nie da się przyspieszyć

sztucznie. Przemiana 1 kg uranu w 10 g ołowiu trwa 60 mln lat. Badacze atomu próbowali

przyspieszyć tę przemianę, gdyż może udałoby się uzyskać przeogromną energię, ale jak wiadomo,

rezultatów nie osiągnęli.

Ostatecznie po zestawieniu szeregów promieniotwórczych wyjaśniło się, że dla pierwiastków

radioaktywnych trzeba zaakceptować naturalną przemianę pierwiastków i nikt nie zostanie przy tym

okrzyczany jako alchemik. Jednakże transmutacja ta dokonuje się tylko w warunkach naturalnego

rozpadu promieniotwórczego.

Ogłoszenie o pierwszej dokonanej w 1919 r. ręką człowieka przemianie atomów podziałało na wielu

uczonych szokująco. Czyżby alchemia miała w końcu rację? Przy tej sztucznej przemianie pierwiastka

azotu w pierwiastek tlenu Rutherford oddzielił z jądra atomu jeden proton. Jako pocisku użył on

wtedy ciężkich cząstek alfa.

Według modelu atomu skonstruowanego przez Rutherforda i Bohra jądro atomu składa się z pewnej

liczby protonów. Liczba ta odpowiada liczbie ładunków jądra lub liczbie atomowej pierwiastka. Jądro

atomu wodoru zawiera 82 protony, talu 81, rtęci 80, złota 79. Soddy „zdradził”, jak wiadomo, już w

1913 r. „receptę” na uzyskanie złota metodami fizyki jądrowej. Według tej „recepty” złoto można

uzyskać z „sąsiednich” pierwiastków przez oderwanie od nich jednej lub więcej cząstek alfa lub beta.

Albo też inaczej mówiąc: atom o liczbie atomowej 79 jest niezaprzeczalnie złotem! Czy jednak na

podstawie dzisiejszej wiedzy nie byłoby lepiej - zawyrokowało wtedy wiele głosów - uzyskać to złoto

w drodze sztucznego przekształcenia pierwiastków metodą Rutherforda:

z talu przez oderwanie 2 protonów

z rtęci przez oderwanie 1 protonu

z ołowiu przez oderwanie 3 protonów?

Zgodnie z przekształceniem, którego dokonał angielski fizyk:

14

7𝑁 +

4

2𝛼 →

17

8𝑂 +

1

1𝑝

musiałoby powstać czyste złoto również z rtęci, może zgodnie z równaniem:

196

80𝐻𝑔 +

4

2𝛼 →

197

79𝐴𝑢 + 3

1

1𝑝

Nie chcemy tu sugerować w żadnym przypadku, że badacze mieli taką właśnie przemianę na myśli,

gdy niestrudzenie bombardowali pierwiastek po pierwiastku, aby stwierdzoną przy azocie przemianę

jądrową zrealizować również przy atomach innych pierwiastków. Pewnego pięknego dnia jednakże,

myśleli sobie zwolennicy alchemii, rtęć zostanie też zbombardowana cząstkami alfa, nawet jeśli

znajduje się ona na 80 miejscu w układzie okresowym pierwiastków. Niestety, badacze atomów nie

zaczęli od rtęci, lecz zajęli się najpierw lżejszymi pierwiastkami.

Spacery po ołowianych dachach

Wywołana przez naturalną promieniotwórczość przemiana uranu i radu w ołów, ściśle mówiąc, nie

odpowiadała właściwemu celowi alchemików. Z radu, nadzwyczaj rzadkiego i wartościowszego niż

złoto pierwiastka, powstaje niezbyt pożądany ołów! Gdyby można było odwrócić ten kierunek

rozpadu i gdyby udało się zaktywizować ołów, aby rozpadał się na wartościowe metale, jak rad,

a nawet złoto - to byłoby już coś godnego uwagi alchemików!

Na początku 1924 r. ta wątpliwa idea uzyskała nową pożywkę na skutek pewnej publikacji, która

pojawiła się w fachowej literaturze. Stefania Maracineanu, Rumunka z pochodzenia, ogłosiła w

Biuletynie Rumuńskiej Akademii Nauk, że odkryła rodzaj „indukowanej”, sztucznej

promieniotwórczości. Ołów pod wpływem światła słonecznego miał stawać się promieniotwórczy

i ulegać rozpadowi. Uczonych ogarnęło zdumienie. Spowodować sztucznie, aby trwałe pierwiastki

stały się promieniotwórczymi, nie udało się dotychczas jeszcze nikomu.

Rumunka udała się do Paryża, aby na drodze doświadczalnej dowieść swego zaskakującego odkrycia.

Otrzymała stanowisko asystentki w Instytucie Radowym im. Marii Curie i rozpoczęła pracę nad swą

dysertacją. Za pośrednictwem członka Akademii, astronoma Henri Deslandres’a, uzyskała nawet

możliwość ogłaszania wyników swych badań na forum Paryskiej Akademii Nauk i publikowania ich w

„Comptes Rendus”.

Pragnąc dowieść słuszności swego odkrycia, panna Maracineanu chwytała się najbardziej

niedorzecznych pomysłów. Nie zadowalała się wystawianiem blachy ołowianej przez długi czas na

działanie słońca, by potem stwierdzić, że blacha ta stała się promieniotwórcza. W poszukiwaniu

ołowiu, który możliwie najdłużej poddawany był działaniu promieni słonecznych, weszła ona na stary

dach paryskiego obserwatorium astronomicznego i zainstalowała tam swe spektroskopy z zamiarem

przeprowadzenia na miejscu pomiarów. Niewątpliwie przedstawiała zabawny widok dla

przechodniów!

Stefania Maracineanu pracowała systematycznie, badając krok po kroku w laboratorium

poszczególne odcinki ołowianego dachu. Wreszcie stwierdziła, że ołów z południowej strony wieży

był znacznie aktywniejszy niż z północnej. Wykazała to rzekomo na podstawie pewnej, chociaż bardzo

słabej, dozy promieniowania alfa. Na odwróconej od Słońca stronie dachu blacha ołowiana nie

wykazywała absolutnie żadnej aktywności.

Rzecz ciekawa, że ta promieniotwórczość utrzymywała się przez wiele miesięcy. Panna Maracineanu

opracowała zaraz teorię „odwrotnej przemiany” ołowiu w promieniotwórczy polon i inne produkty

rozpadu, raźno przebiegając skalę szeregu promieniotwórczego w kierunku odwrotnym. Jej mecenas

i protektor profesor Deslandres uzupełnił tę hipotezę, wyrażając przypuszczenie, że promienie

słoneczne mogą wywoływać w niektórych atomach działanie wybuchowe. A jeśli nie promienie

słoneczne, to może powodują je owe tajemnicze, przenikliwe promienie kosmiczne, o których

istnieniu wiedziano już od pewnego czasu. Rewelacje te podał Deslandres na jednym z posiedzeń

Akademii Nauk w Paryżu.

W końcu 1928 r. poczytne czasopismo popularnonaukowe „Umschau” (Przegląd) podało z egzaltacją,

że odkrycie Stefanii Maracineanu „zapowiada wielką liczbę naukowych i technicznych cudów”. Od tej

pory będziemy w stanie „przeprowadzać odwrotny proces przemiany ołowiu w inne ciało

promieniotwórcze, a także przekształcać jeszcze inne metale”.

Przetwarzanie ołowiu w rad, a nawet w złoto - cóż za piękne perspektywy! I co jeszcze się odkryje,

jeśli podda się analitycznym badaniom dachy ołowiane, które przez dziesiątki lat wystawione były na

działanie promieni słonecznych? Gdy Maracineanu w połowie 1929 r. ogłosiła swe wyniki,

zaskoczenie było kompletne. Analizy wykazały obecność rtęci. Maracineanu zauważyła pod

mikroskopem drobne kuleczki rtęci. Przede wszystkim zaś w ołowiu z dachu paryskiego

obserwatorium odkryła - złoto, i to w ilości dochodzącej do 0,001%! Badaczka stwierdziła to poddając

na próbę analizie spektralnej ołów z domieszką takiej samej ilości złota: linie spektralne złota

wykazały identyczną intensywność. A więc stało się! W ciągu lat część ołowiu przekształciła się

w świetle słonecznym w rtęć, a blisko jedna tysiączna część procentu ołowiu zamieniła się w złoto.

Tak jak to przeczuwał poczciwy Tiffereau, światło słoneczne wykazało działanie katalityczne w

„procesie dojrzewania” złota. i to nie tylko w Meksyku, ale także we Francji!

Nowe odkrycie Maracineanu wywołało wreszcie krytykę kolegów po fachu. Od dłuższego już czasu

trochę z rozbawieniem, a trochę z niesmakiem śledzili oni publikacje Rumunki i teraz uznali, że

nadszedł moment, by zabrać głos. Na początek wystąpili Charles Fabry i Dubreuil, badacze francuscy,

którzy w styczniu 1930 r. podali następujące wyjaśnienie w „Comptes Rendus”: „Według informacji

panny Maracineanu przeprowadzone eksperymenty miały wykazać przemianę ołowiu w złoto, rtęć i

hel w wyniku długotrwałego działania promieni słonecznych. Czujemy się w obowiązku ogłosić, że

wspomniane eksperymenty doprowadziły do wręcz przeciwnych wyników. W badanych próbkach

ołowiu, pobranych ze starych dachów, nie można było stwierdzić najmniejszych śladów złota i rtęci.

Nie znaleziono też żadnej różnicy między obydwiema stronami płyt ołowianych”.

Stefania Maracineanu nie uznała się tak łatwo za pokonaną i replikowała: rtęć występuje, jak

wiadomo, śladowo w ołowiu, chociaż w małych stężeniach. Gdyby Fabry i Dubreuil nie znaleźli nawet

naturalnie obecnej w nim rtęci, przemawiałoby to przeciw sumienności ich badań. Na zwróconej ku

słońcu powierzchni ołowianej płyty rtęć występuje w jeszcze większych stężeniach. Musiała więc ona

powstać z „aktywowanego” ołowiu (Pb*) przy jednoczesnej emisji cząstek alfa, może według

hipotetycznego równania, które wyglądałoby wówczas następująco:

206

82𝑃𝑏 ∗ →

202

80𝐻𝑔 +

4

2𝛼

Młodej badaczce przyszedł w sukurs profesor chemii z Amsterdamu, Smits. Poprosił on o przesłanie

dwu płyt ołowiu z dachu paryskiego obserwatorium i w wyniku badań przy użyciu czułego

elektrometru Szilarda potwierdził istnienie promieniotwórczości na skierowanej ku słońcu stronie

arkusza blachy. Odwrotna strona płyty była prawie nieaktywna, jak podał Smits. Ponieważ i inni

badacze zwracali się o takie płyty, zachodziła poważna obawa, że dach paryskiego obserwatorium

niedługo już nie będzie mógł stawić czoła niepogodzie. Smits w każdym razie poprzestał na

jednorazowej próbce, gdyż przywiązywał wagę tylko do własnego materiału doświadczalnego. Poddał

także badaniom ołów z dachów amsterdamskiej szkoły i gmachu miejskiej policji. Uzyskane przezeń

wyniki badań zdawały się potwierdzać tezę Maracineanu. W jaki sposób Smits uzyskał swoje próbki

ołowiu nie budząc powszechnego oburzenia, pozostanie jego tajemnicą.

W naukowy spór wmieszali się także inni uczeni, a w grudniu 1929 r. jako ostatni wystąpił znany

czechosłowacki badacz radu z Pragi, profesor Behounek. Powtórzył on doświadczenia panny

Maracineanu, chociaż przekonany był o ich bezsensowności. Poddał ołów działaniu słońca w okresie

od czerwca do września 1929 r., „a więc w czasie maksymalnego nasilenia promieniowania

słonecznego, i to w okresie wzmożonej aktywności słonecznej, która dała się zaobserwować

w związku z dwiema plamami na Słońcu około czerwca”. Badacz radu nie stwierdził nic - ani

indukowanej promieniotwórczości, ani rtęci, ani złota. Behounek dał do zrozumienia, że wyniki

Maracineanu były zwykłym bluffem.

Na takie posądzenie Rumunka zareagowała z właściwym sobie temperamentem: „Wydaje mi się, że

elektrometr pana Behounka nie jest tak czuły jak mój” - brzmiała jedna z jej replik. Behounek nie

pozostał dłużny. „Wygląda na to, że panna Maracineanu posiada zupełnie fałszywe wyobrażenie

o promieniotwórczości atmosferycznej” - rzucił on wreszcie jako rozstrzygający argument w dyskusji.

Należy pamiętać nie tylko o promieniotwórczych cząstkach kurzu w powietrzu, lecz nie wolno także

zapominać o zauważalnej radioaktywności cząstek niesionych z deszczem lub ze śniegiem. Nie da się

ich usunąć „wodą, mydłem i szczotką” z zewnętrznej powierzchni ołowianych dachów, jak to

usiłowała uczynić Maracineanu.

Spór o „aktywowany” ołów panny Maracineanu ciągnął się aż do końca 1930 r. Mimo wysiłków nie

udało się Rumunce przekonać świata naukowego o słuszności swej tezy. Powróciła więc do

Bukaresztu i poniechała całej sprawy. W końcu odwrócił się od niej i jej protektor, profesor

Deslandres, stwierdzając, że i jemu publikacje Maracineanu wydawały się „przedwczesne”.

Szlakiem tajnej misji

W tym czasie w stopniu znacznie większym niż próby przekształcenia ołowiu w złoto, prowadzone

przez Maracineanu, podniecały umysły zupełnie inne eksperymenty. Były to próby poważnych

uczonych mające ściśle określony cel: uzyskanie złota na „potrzeby ojczyzny”.

W zrozumieniu sytuacji pomoże nam tu rzut oka na historyczne wydarzenia tego czasu. Uzyskane

w ramach traktatu wersalskiego w 1919 r. „pokojowe uregulowanie spraw” między kapitalistycznymi

państwami prowadzącymi wojnę opłacił naród niemiecki zaostrzonym wyzyskiem ze strony własnych

władców monopoli i obcego kapitału. W kwietniu 1921 r. komisja aliancka ustaliła wysokość

odszkodowań ze strony Niemiec na 132 mld marek w złocie. Aby zebrać tę przygniatającą swą

wielkością kwotę, niemiecka gospodarka, wstrząsana powojennym kryzysem, potrzebowałaby

dziesiątków lat. Suma 132 mld marek odpowiadała 50 000 t złota!

Prawicowe koła w Niemczech usiłowały wykorzystać niezadowolenie ludności z powodu tej

olbrzymiej kontrybucji dla propagandy swych celów. Ale i naukowcy, jak Fritz Haber, łamali sobie

głowy, jak zdobyć taką masę złota i uwolnić naród od płacenia tego ciężkiego haraczu.

Ale jak tego dokonać? Istniało nie napoczęte dotychczas źródło, ukrywające całkiem niewiarygodne

ilości złota. Znany szwedzki uczony, Svante August Arrhenius, z którym Haber był zaprzyjaźniony,

oceniał te zasoby na nie mniej i nie więcej tylko na 8 mld t złota. Gdyby uzyskać z tego choćby jedną

tysięczną część, przekroczyłaby ona ponad stukrotnie wysokość kontrybucji wojennej dla zwycięskich

mocarstw.

O tym legendarnym skarbie - złocie oceanów - wiedziało wielu, jednak nikomu nie udało się go

wydobyć. Dla uniknięcia nieporozumień należy zaznaczyć, że nie chodziło tu o złoto z zatopionych

okrętów hiszpańskich, lecz o złoto rozproszone i rozdrobnione wskutek naturalnych procesów

w wodzie morskiej. Kusząca była myśl, że można by to złoto po prostu czerpać z morza zamiast, jak

dotychczas, uzyskiwać je w uciążliwych procesach technologicznych. Haber, który był równocześnie

i fizykiem, i chemikiem, i któremu udało się „wyrwać” z powietrza azot i uzyskać z niego amoniak,

chciał teraz podjąć odważną próbę „wyrwania” morzu złota. Już na wiosnę 1920 r. zaskoczył Haber

najbliższych współpracowników swoją decyzją. W największej tajemnicy przystąpiono do

przedsięwzięcia. o którym nikt na świecie nie powinien był wiedzieć. Ponad trzy lata, aż do połowy

roku 1923, zajęło Haberowi i jego współpracownikom dokładne Określenie na podstawie analizy

chemicznej wielkości stężenia złota w wodzie morskiej oraz statystyczne potwierdzenie uzyskanych

wyników. Złota w wodzie morskiej było niesłychanie mało. 50 lat wcześniej, w 1872 r., Anglik

Sonstadt dokonał po raz pierwszy analizy wody morskiej pobranej w zatoczce na wyspie Man

i stwierdził, że maksymalna zawartość złota wynosiła wtedy 60 mg na tonę lub metr sześcienny wody

morskiej. Inni badacze uznali tę wartość za zawyżoną. Dane wahały się w granicach od 2 do 65 mg,

zależnie od miejsca pobierania próbek w oceanach.

Na przełomie XIX i XX w. w Anglii i w Stanach Zjednoczonych podejmowane były próby uzyskiwania

złota z wody morskiej na skalę przemysłową. W 1908 r. problemem tym zajęło się specjalne

towarzystwo pod kierunkiem Williama Ramsaya. Od razu też wydano mnóstwo patentów na

uzyskiwanie złota z wody morskiej. Nic jednak nie było słychać o pozytywnych wynikach tych

poczynań. Niesłychanie mała zawartość złota, jak i okoliczność, że w wodzie morskiej znajdowało się

bardzo wiele różnorodnych minerałów i rozpuszczonych soli, przesądzały o niepowodzeniu każdej

podjętej akcji. Nie wynaleziono technicznej metody, która pozwalałaby na wyeliminowanie substancji

ubocznych, wzbogacenie złota i wydobycie go z wody. Mimo to Haber chciał spróbować. Na same

przygotowania stracił, jak wspomniano, trzy lata. Pierwsza trudność polegała na uzyskaniu próbek

wody z oceanu w sposób nie budzący niezadowolenia zwycięskich mocarstw, do czego nie wolno było

dopuścić. Dostęp Niemiec do mórz świata był po zakończeniu wojny praktycznie zamknięty, musiały

one bowiem wydać zwycięzcom oprócz floty wojennej również swoją flotę handlową.

Fritz Haber, który chciał uzyskiwać złoto z wody morskiej, stanął nagle oko w oko z ostrą konkurencją

Nie mniej wysiłków kosztowało opracowanie metody ilościowego ustalania zawartości złota

w wodzie morskiej. Haber opracował w tym celu metodę mikroanalizy, która po raz pierwszy

umożliwiła ustalanie znikomo małych stężeń złota. Wykorzystał on tu proces chemiczny, w czasie

którego niewielkie ilości ołowiu, strącające się z roztworu jako siarczek, porywają z sobą w toku

strącania każdą ilość złota zawartą w wodzie morskiej. Oddzielony osad poddaje się redukcji i poprzez

przetopienie przeprowadza się go w kulkę ołowianą, w której zawarty jest stop złota z niewielką

domieszką srebra. W wysokiej temperaturze ołów zostaje oddzielony, a resztki osadu przetapia się

z boraksem. Osadza się na nim ziarenko złota, którego rozmiary można ustalić pod mikroskopem.

Masę złota określa się na podstawie objętości kuleczki i znanej gęstości złota. Ten tok analizy miał

stanowić podstawę jednego z wariantów technicznej metody uzyskiwania złota z wody morskiej.

Haber wyobrażał sobie to tak: najpierw przepuści się wodę z oceanu przez gruby filtr wstępny,

a potem - po dodaniu do niej chemicznych środków strącających - przepompuje się ją przez bardzo

gęsty filtr z piasku. Te wszystkie operacje, jak i związane z nimi inne czynności, miały być

przeprowadzane na pełnym morzu.

Po trzech latach utrzymywanej w tajemnicy pracy nad problemem otrzymywania złota z wody

morskiej, Haber uznał, że cel został osiągnięty. Jeśli jego analizy są prawidłowe, to woda morska

zawiera w metrze sześciennym przeciętnie od 5 do 10 mg złota. Ostrożnie wtajemniczono w sprawę

Towarzystwo Okrętowe linii Hamburg-Ameryka, zwracając się z pytaniem, czy uzyskiwanie złota

z wody morskiej byłoby opłacalne przy założeniu, że na statku muszą być przerabiane ogromne ilości

wody. Informacje brzmiały zachęcająco. Kilka miligramów złota z tony wody morskiej pokryje koszty

produkcji, a nawet pozwoli na zysk o wartości od 1 do 2 mg złota. Koncerny, jak np. Zakłady

Pozyskiwania Złota i Srebra (Degussa) Frankfurt n/Menem i Bank Metali wyraziły wspaniałomyślnie -

chociaż nie z patriotycznych pobudek - gotowość sfinansowania przedsięwzięcia w fazie prac

badawczych. Haber mógł więc zrealizować swój pomysł stworzenia pływającego laboratorium. Teraz

zamierzał opłynąć morza całego świata, aby znaleźć najbogatsze w złoto akweny.

Poszukiwacze złota wyruszyli w morze w kwietniu 1925 r. na przebudowanej kanonierce wojennej

„Meteor”, po której zachował się tylko sam kadłub i którą przekształcono prowizorycznie na

„oceanograficzny statek badawczy”. Powrót z podróży dookoła świata miał nastąpić na początku

czerwca 1927 r.

Krążąc między brzegami Afryki i Ameryki, ekspedycja pobrała ponad 5000 próbek wody, które zostały

przesłane do instytutu Habera w Berlinie w specjalnych zaplombowanych naczyniach. Doszło do tego

kilkaset dalszych próbek pobranych przez inne okręty w zatoce San Francisco oraz u wybrzeży

Grenlandii i Islandii. Wodę z Morza Lodowatego Północnego otrzymał Haber za pośrednictwem

swych radzieckich kolegów.

„Meteor” - okręt ekspedycji poszukującej złota w morzach świata

Trasa podróży okrętu badawczego „Meteor” po Atlantyku

W swym przygotowanym z wielkim rozmachem publicznym odczycie pt. „Złoto w morskiej wodzie”

uchylił Haber w maju 1926 r. po raz pierwszy rąbka tajemnicy i poinformował o szansach uzyskiwania

złota z wody morskiej. Jego konkluzja była otrzeźwiająca: .,Złota nie będzie!”

Pierwsze analizy okazały się fałszywe! Wkradły się błędy metodyczne, których z początku nie

zauważono, a które łudziły zbyt wysokimi wartościami złota. Zbyt wielkim zaufaniem darzono

klasyczne metody analizy próbek. Nie opanowano również w sposób dostateczny sposobu

oddzielania złota od srebra w skali mikroskopowej, wskutek czego uzyskiwano stale złoto z domieszką

srebra. Wiele czasu zużył profesor Haber, aby wykryć źródła największych błędów i aby je

wyeliminować. Wreszcie na podstawie najdokładniejszych metod wyodrębnił w sposób całkiem

pewny jedną milionową część miligrama złota (10-9g). Nie doceniono jednak zupełnie faktu, że

zawleczone ślady złota znajdują się wszędzie; w chemikaliach, na ściankach naczyń, na przyrządach.

Są to ilości minimalne, ale dostateczne, by zniekształcić oznaczenia mikroanalityczne i wykazać

nierealnie wysokie zawartości złota w badanych próbkach.

Zamiast 5 do 10 mg złota w metrze sześciennym wody, znalazł Haber ostatecznie zaledwie jedną

tysiączną tego część, przeciętnie od 0,005 do 0,01 mg złota. Jedynie w wodzie pochodzącej

z wybrzeży Grenlandii zawartość złota wzrastała do 0,05 mg/ms. Złoto w takim stężeniu można było

jednakże uzyskać tylko po rozpuszczeniu lodu z kry lodowej.

Haber sprawdził także rzekomo złotodajny Ren, przywiązując znaczenie nie tyle do legendy

o zaginionym „złocie Renu”, ile do historycznej prawdy o tym, że Badenia jeszcze przed stu laty

czerpała złoto na swą monetę z rozlewisk tej rzeki. Haber znalazł jednakże tylko przeciętnie 0,005 mg

złota w metrze sześciennym wody z Renu. Zdaniem Habera złoto z Renu z punktu widzenia

techniczno-ekonomicznego nie przedstawiało żadnej wartości, bo chociaż prawie 200 kg złota spływa

rocznie rzeką do morza, to rozprowadzone jest ono w ponad 63 mld metrów sześciennych wody. Któż

by zatem mógł je wydobyć? Złoto o stężeniu 1:3•10-12, 3 części złota na 1 000 000 000 000 części

wody rzecznej? Haber nie widział żadnych korzyści w możliwości otrzymywania tak niewielkich ilości

złota.

Być może, myślał rozczarowany uczony, znajdują się na świecie miejsca, gdzie koncentracja

szlachetnych metali jest tak duże ich uzyskiwanie może być opłacalne. I stwierdził z rezygnacją:

„Zaniechałem więc poszukiwań wątpliwej igły w stogu siana”.

To źródło złota pozostało więc również zamknięte przed ludźmi.

Cudowna lampa Adolfa Miethego

”Oto na naszą rozpaczliwą polityczną, gospodarczą i społeczną nędzę pada lśniący promień, jasny

błysk nadziei i pociechy...” Te zaskakujące słowa można było przeczytać w lipcu 1924 r. w jednej

z wielkich gazet drezdeńskich. Właśnie wtedy odbywała się w Londynie międzyaliancka konferencja,

w toku której naciskano na przyspieszenie spłaty odszkodowań wojennych, aż tu nagle taka nowość!

Przyczyną tego „jasnego błysku” było złoto, złoto syntetyczne. Pewien uczony, znany dotychczas tylko

w kręgach naukowców, tajny radca Adolf Miethe, profesor Politechniki Berlińskiej, miał zyskać sławę

w ciągu jednej nocy wskutek swego odkrycia, dzięki któremu rtęć zamieniała się w złoto pod

wpływem wyładowań elektrycznych.

To wielkie wydarzenie naukowe nastąpiło szczęśliwie w odpowiednim momencie, jak dawała do

zrozumienia prasa. „Niemcy posiadając tę tajemnicę mogą wykupić się od brzemienia odszkodowań,

mogą wyżywić swój naród i przyodziać go; złoty klucz otwiera zamknięte granice”. Prasa prześcigała

się w szczegółach. Mówiono o „zwycięskim pochodzie niemieckiego ducha”.

„Pierwsze złoto, które zostało wyprodukowane ręką ludzką”. „Złoto z rtęci, wiekopomne

osiągnięcie niemieckiej nauki”.

Nie brakło jednak sceptycznych głosów, które nawoływały do ostrożności. Baśnie o górach

sztucznego złota, które produkowane są w wielkiej tajemnicy, krążyły już od dłuższego czasu. Nawet

uczeni byli od czasu do czasu „zaskakiwani” doniesieniami takimi, jak to, które podała „Chemiker

Zeitung” w numerze z dnia 19 stycznia 1922 r. w rubryce „Najnowsze wynalazki i doświadczenia”. Oto

pewien niemiecki chemik miał wyprodukować syntetyczne złoto w piecu elektrycznym. Tak

przynajmniej przedstawił to profesor Irving Fisher z uniwersytetu w Yale podczas swego gościnnego

wykładu w Londynie. „Chemiker Zeitung” skomentowała z ironią tę informację, pisząc: „Wszystkie te

doniesienia mają tylko jedno na celu: za wszelką cenę dowieść wypłacalności Niemiec”.

Wyobrażenia o stosach sztucznego złota, które Niemcy gromadzą w ukryciu, podsycane były przez

bogatą fantazję autorów różnych powieści. Walka o złoto - oto tytuł jednej z nich, zabarwionej

szowinistycznie, napisanej przez Reinholda Eichackera, a wydanej w 1922 r. Nas interesuje tu tylko

„naukowe” rozwiązanie, które proponuje autor. Bohater powieści, niemiecki inżynier Werndt, potrafi

chwytać energię słoneczną, czyli „huraganowy ogień kwantów energii”, na maszty wysokości 210 m,

zbudowane z nowoczesnych stopów glinu, oraz przetwarzać ją w prądy o napięciu wielu milionów

woltów. Przy użyciu tej energii odrywał on od każdego atomu ołowiu dwie cząstki alfa i jedną cząstkę

beta. A więc nic nowego; wiedział to już Frederick Soddy. Werndt produkuje jednym pociągnięciem

50 000 t złota na odszkodowania i zalewa świat syntetycznym złotem.

Czyżby miał nastąpić „koniec złota”, jak opisuje to Rudolf H. Daumann w swej trzymającej w napięciu

powieści fantastycznej wydanej w 1938 r. pod takim właśnie tytułem? Według tej powieści niemiecki

profesor chemii, nazwiskiem Bargengrond, wynalazł w Stanach Zjednoczonych metodę produkcji

złota poprzez przemianę atomów i ściągnął na siebie całą bandę gangsterów. Po dzikim pościgu udaje

się wyrwać profesorowi tajemnicę: złoto uzyskuje się po odszczepieniu od bizmutu dwu cząstek alfa

za pomocą „rytmicznych promieni O”, czyli bardzo twardego rentgenowskiego promieniowania

odbitego. Gdy bohaterowi powieści Daumanna udaje się skonstruować potężną lampę

rentgenowską, zaczyna produkować złoto cetnarami. Kapitalistyczne rynki złota załamują się,

a rozszerzający się na cały świat krach na giełdach doprowadza do utraty wartości przez złoto. Wtedy

ktoś odkrywa sposób na odróżnienie złota prawdziwego od sztucznego. Odróżnienie to jest

niemożliwe przy użyciu metod chemicznych, natomiast możliwe jest przy zastosowaniu metod

fizycznych, które sygnalizują obecność obcego sztucznego izotopu. Wielkie uznanie dla fantazji

autorów powieści!

Gdyby jednak dać wiarę sensacyjnym doniesieniom prasowym z czerwca 1924 r., to w tym roku

wszystko, co było możliwe w fantastycznych powieściach, zostało już zrealizowane w rzeczywistości.

Profesor Miethe i jego asystent Hans Stammreich wynaleźli właśnie dawno poszukiwany tajemniczy

przepis na wytworzenie kamienia filozoficznego, przez co odkryli na nowo, w jaki sposób można robić

złoto z rtęci. Cóż bowiem się stało?

Nazwisko Miethego cieszyło się wśród uczonych dobrą sławą. Tajny radca uchodził za współtwórcę

fotografii kolorowej, poczynił wiele odkryć w zakresie optyki i stał się znany dzięki opracowaniu

metody produkcji syntetycznych kamieni szlachetnych. Teraz zaś zrobił syntetyczne złoto. W tym

czasie gdy udało mu się dokonać tego „odkrycia stulecia”, pracował on na politechnice w

Charlottenburgu jako kierownik laboratorium fotochemicznego. Zawsze był trochę dziwakiem.

Mówią o tym jego nieliczne zachowane fotografie, przedstawiające nieco ponurego starszego pana

o przenikliwym spojrzeniu.

Miethe zajmował się od wielu lat barwieniem minerałów i szkła za pomocą promieni nadfioletowych.

Używał do tego zwykłej, łatwej do nabycia lampy rtęciowej. Była to rura próżniowa ze szkła

kwarcowego, zawierająca pary rtęci, w której między elektrodami powstawał świetlny łuk rtęciowy,

bogaty w promienie nadfioletowe.

Miethe właśnie wypróbował nowy typ lampy, który dawał niezwykle silne światło. Przy dłuższym

jednak użyciu na ścianach rury tworzył się czarniawy nalot, który przeszkadzał bardzo w działaniu

lampy rtęciowej. Znajdowano go także w mocno wysłużonych lampach rtęciowych po

oddestylowaniu rtęci. Skład tej czarniawej masy zainteresował tajnego radcę z Charlottenburga.

Podczas analizy osadu z 5 kg rtęci lampowej znalazł on raptem - złoto! Złoto z rtęci?

„Przed dziesięcioma laty wydarzenie tego rodzaju nie ściągnęłoby na siebie większej uwagi” - pisał

Miethe w swym pierwszym sprawozdaniu z 4 lipca 1924 r., zamieszczonym w zeszycie czasopisma

„Die Naturwissenschaften” z 18 lipca tegoż roku. „Możliwość przekształcenia jednego pierwiastka

w inny leżała wtedy od dawna w lamusie ludzkich pomyłek. Dzisiaj nie możemy przejść obojętnie

obok takiej informacji...” Ze względu na „nieprawdopodobieństwo tego wydarzenia”, zapewniał

Miethe, zwlekał on długo z ogłoszeniem swego odkrycia, chociaż już w kwietniu tego roku uzyskał

„niezbite dowody” jego prawdziwości. Miethe dawał do zrozumienia, że istnieje teoretyczna

możliwość, by w lampie rtęciowej rtęć rozpadła się wskutek „zburzenia” atomu na złoto, przy

jednoczesnej utracie protonów lub cząstek alfa. Miethe i Stammreich przeprowadzili wiele prób,

zafascynowani ideą nowoczesnej przemiany pierwiastków, na co istniał już stary przepis Soddy’ego.

Materiał wyjściowy stanowiła rtęć poddana destylacji w próżni. Obydwaj eksperymentatorzy uważali,

że dzięki temu jest ona oczyszczona z ewentualnych domieszek złota. Potwierdziły to zresztą analizy

znanych chemików, K. A. Hofmanna i Fritza Habera. Miethe zwrócił się z prośbą do doświadczonych

analityków o zbadanie rtęci i nalotów w lampie, nic nie mówiąc o składzie tych substancji.

Atestowaną jako wolną od złota rtęcią Miethe i Stammreich napełnili nową lampę i po zapaleniu

pozwolili jej świecić przez 200 godzin. Po oddestylowaniu rtęci rozpuścili otrzymany osad w kwasie

azotowym i w napięciu sprawdzili pozostałości w naczyniu. Gdy spojrzeli na próbkę pod

mikroskopem, zalśnił przed ich oczyma złotożółty zlepek pięknie uformowanych sześciennych

i ośmiościennych kryształków. Błyszczący metal rozpuszczał się tylko w wodzie królewskiej

i wykazywał wszystkie znane reakcje „króla metali”. Było to czyste złoto! Od tej chwili obydwaj

odkrywcy byli głęboko przekonani, że udało im się w swej pracowni urzeczywistnić „rozpad atomu

rtęci” na złoto.

Po ukazaniu się zeszytu „Naturwissenschaften” z tymczasowym sprawozdaniem Miethego

o sensacyjnym odkryciu, prasa codzienna doniosła o tym w nagłówkach, zamieszczając równocześnie

spekulacje na temat trudnych do przewidzenia konsekwencji tego odkrycia dla światowych kursów

walut. Fotochemiczne laboratorium politechniki było bez przerwy oblegane przez reporterów, a

Miethe nie zaznał ani minuty spokoju. Prasa podkpiwała, że nie można stać się bezkarnie wynalazcą

sztucznego złota. Uczony zareplikował w „Berliner Lokal-Anzeiger”: „chcielibyśmy już w zarodku

stłumić przekonanie, że nasze odkrycie umożliwi uzyskiwanie złota w dowolnie dużych ilościach. To

nie będzie możliwe”. Słowa te budziły uśmiechy powątpiewania. Podobnie reagowano nawet wtedy,

gdy Miethe wymienił koszt produkcji 1 kg sztucznego złota, który obliczył na podstawie kosztów

materiałów i energii. Wynosił on 20 mln marek. Tymczasem rynkowa cena złota sięgała wtedy 3000

marek za 1 kg. Argumentu tego nie potraktowano poważnie. Uzyskiwanie sztucznego złota

znajdowało się dopiero w fazie laboratoryjnej, a metody zostaną z pewnością udoskonalone

i produkcja potanieje. Koncerny elektryczne interesują się już odkryciem Miethego i nie na próżno

chyba zgłosił on swą metodę do opatentowania!

Reakcja prasy była jednoznaczna: 3 sierpnia berlińska „Illustrierte Zeitung” zamieściła na pierwszej

stronie wielki portret Miethego z podpisem „Twórca sztucznego złota”. Trudno się oprzeć wrażeniu,

że pan tajny radca raczej z zadowoleniem przyjmował te dowody swej popularności. W swojej

pracowni kazał umieścić tablicę pamiątkową, aby zachować dla potomności miejsce i datę

pierwszego dowiedzionego przekształcenia rtęci w złoto.

Echo sprawy w fachowych kręgach uczonych było dwojakie. Haber i Hofmann, o których prasa także

pisała jako o „świadkach” udanej transmutacji, wycofali się ze wszystkiego składając pisemne

oświadczenia. Musieli obawiać się o swe dobre imię wśród naukowców, bowiem na sztuce robienia

sztucznego złota można się było łatwo oparzyć. Habera denerwowała tajemniczość Miethego. Próbki

przesyłane przez niego do analizy nie zawierały objaśnień, a publikacje Miethego zwykle pomijały

całkowicie konkretne dane. Ale później ten sławny uczony z oczywistych względów zaczął

interesować się sprawą i przystąpił do powtarzania doświadczeń Miethego. Tajnego radcę Habera,

jako fizykochemika, pasjonowała naukowa strona problemu: rozpad nie wykazującego

promieniotwórczości pierwiastka, który wszakże w układzie okresowym pierwiastków figuruje

w bezpośrednim sąsiedztwie pierwiastków promieniotwórczych, i jego przemiana w pierwiastek

sąsiedni, którym przypadkowo jest tak pożądane złoto. „Było to niesłychanie zaskakujące i wręcz

nieprawdopodobne spostrzeżenie” - takim stwierdzeniem skwitował Haber w jakiś czas potem

odkrycie Miethego i Stammreicha - „ale przemawiało za nim jakieś nieokreślone uczucie”.

„Twórca sztucznego złota” - takim podtytułem zaopatrzyła Berlińska Gazeta Ilustrowana (Berliner Illustrierte Zeitung) zdjęcie tajnego radcy Miethego, zamieszczone w numerze z 3 sierpnia 1924 r.

Za granicą śledzono z nie mniejszym zainteresowaniem kolejne informacje o przemianie rtęci. Znane

angielskie czasopismo „Nature” zamieściło opinię Fredericka Soddy’ego z 16 sierpnia 1924 r. Badacz

atomu przypominał, że opierając się na nowoczesnych poglądach o budowie atomu już dawno

przewidział przemianę rtęci w złoto. Szczególną jednak trudność stanowiło wykazanie tego rodzaju

transmutacji, która przecież w przypadku innych pierwiastków przebiegała dotychczas tylko w sferze

jądrowej i tylko w drobnych, niemierzalnych ilościach. Było rzeczą niesłychaną, że Miethe otrzymał

teraz po raz pierwszy mierzalne i chemicznie uchwytne ilości sztucznie powstałego pierwiastka.

Soddy nie wierzył jednak, by to złoto miało powstać wskutek wyrwania z atomu cząstki alfa lub

protonu. Wszystko wskazywało raczej na wychwyt elektronu. Jeśli taka cząstka miałaby dostatecznie

dużą prędkość, wystarczającą do przebicia powłoki elektronowej atomu i wtargnięcia do jego jądra,

wówczas musiałoby powstać złoto. Wtedy liczba atomowa rtęci (80) zmniejszyłaby się o 1 i powstałby

pierwiastek o liczbie atomowej 79, a więc złoto!

Teoretyczne wyjaśnienia Soddy’ego podbudowały Miethego i tych wszystkich uczonych, którzy

mocno wierzyli w „rozpad” rtęci na złoto. Nie uwzględniono jednak okoliczności, że w naturalne złoto

może zamienić się tylko jeden izotop rtęci o liczbie masowej 197. „Szczere” złoto powstaje tylko

według następującego przekształcenia:

197

80𝐻𝑔 +

0

−1𝑒 →

197

79𝐴𝑢

Czy izotop rtęci 197Hg w ogóle istnieje? Względna masa atomowa tego pierwiastka wynosząca 200,6 -

wtedy zwana jeszcze ciężarem atomowym - pozwala przypuszczać, że istnieje więcej jego izotopów.

Francis William Aston przeprowadzając analizę przy zastosowaniu promieni kanalikowych

rzeczywiście odkrył izotopy rtęci o masach atomowych od 197 do 202, dzięki czemu transmutacja

zyskała na prawdopodobieństwie.

Według innej wersji z rtęci-200,6 mogłoby powstać złoto-200,6, a więc jeden lub więcej izotopów

złota o wyższej masie atomowej. Takie złoto byłoby cięższe, tzn. musiałoby mieć większą względną

masę atomową. Dlatego też Miethe zwrócił się z prośbą o oznaczenie masy atomowej swego

sztucznie uzyskanego złota do pierwszego autorytetu w tej dziedzinie, profesora Ottona

Hönigschmida z Monachium. Wprawdzie ilość złota do przeprowadzenia takiego pomiaru była zbyt

skromna, ale Miethe nie miał z początku więcej. Ten regulus, kuleczka o średnicy 2 mm, ważył 91 mg.

W porównaniu jednak z pozostałym „urobkiem”, jaki Miethe uzyskał w przemianach rtęci w lampie

rtęciowej (wahał się on w granicach od 10-2 do 10-4 mg w jednej próbie), była to masywna gruda

złota. Otto Hönigschmid i jego współpracownik Zintl określili względną masę atomową sztucznego

złota na 197,2 ± 0,2. Nie było to więc jakieś „inne” złoto.

Miethe usuwał stopniowo blokadę informacji o przeprowadzonych przez siebie doświadczeniach. 12

września 1924 r. w jednym z zeszytów czasopisma „Naturwissenschaften” opublikowano reportaż

z pracowni fotochemicznej, w którym Miethe po raz pierwszy ogłosił doświadczalne dane i podał

szczegółowy opis aparatury służącej do badań. Udzielono także dokładnej informacji o wynikach

prób; z 1,52 kg rtęci, oczyszczonej przedtem przez destylację w próżni, po 107 godzinach

nieprzerwanego działania lampy rtęciowej z łukiem świetlnym długości 16 cm wytworzonym przez

prąd o napięciu 160-175 woltów i natężeniu 12,6 ampera - otrzymał Miethe całe 8,2•10-5 g złota, czyli

jedną osiemsetną miligrama! Twórcy złota z Charlottenburga zapewniali, że analitycznie

wykrywalnego złota nie było nigdzie: ani w materiale wyjściowym, ani też w szkle kwarcowym lampy.

Zagraniczna konkurencja

5 grudnia 1924 r. wielkie audytorium fizyczne politechniki w Charlottenburgu pękało w szwach.

Niemieckie Towarzystwo Fizyki Technicznej zapraszało na niecodzienny wykład. „Profesor A. Miethe:

O wytwarzaniu złota z rtęci (z demonstracjami)” - tak brzmiała obiecująca zapowiedź. Tajny radca

Miethe występował po raz pierwszy publicznie przed przedstawicielami nauki. W napięciu słuchali

wszyscy jego wywodów.

W ostatnich tygodniach - referował wykładowca - przeprowadzono szereg prób opartych na nowych

założeniach. Najlepiej pracowało się ze zwykłymi prostownikami rtęciowymi. Jednakże, jak dotąd,

ciągle nie znamy dokładnie warunków, w jakich powstaje złoto z rtęci. Przy powtarzaniu wcześniej

przeprowadzanych prób okazywało się raptem, że złota nie ma. Także uzyskiwane ilości złota nie były

jednakowe. Dotychczas udało się uzyskać maksymalnie jedną dziesiątą część miligrama złota z 1000 g

rtęci, nie więcej, toteż należy nie zwlekając - oświadczył słuchaczom Miethe - rozwiązać podstawowy

problem: czy możliwe jest przekształcenie całej rtęci w złoto, czy też zawsze tylko jej niewielkiej

części.

Zapowiedziane „demonstracje” zwabiły wielu ciekawych, którzy normalnie nie gustowali zbytnio

w naukowych imprezach. Nie co dzień jednak ma się okazję zobaczyć, jak się robi złoto, a o tym

właśnie informowały ogłoszenia. Miethe, specjalista-fotograf, pokazał jednakże tylko fotografie złota,

które uzyskał „sztucznie” z rtęci, oraz zdjęcie moździerza z agatu z uzyskaną grudką złota,

sfotografowaną ze „względów historycznych”, jak to Miethe z dumą podkreślił. Należy przyznać, że

sfotografowana w 300-krotnym powiększeniu i rzucona na ścienny ekran, sprawiła imponujące

wrażenie. Tylko bardzo niewielu spośród słuchaczy w czasie takiego pokazu mogło uprzytomnić

sobie, że chodzi tu przecież o zlepek drobniutkich kryształków.

Na zakończenie swego wykładu Miethe wezwał słuchaczy i wszystkich uczonych, aby przekonali się

o prawdziwości przemiany rtęci w złoto. Próby może przeprowadzić każdy, ponieważ w każdym

laboratorium istnieją po temu warunki. Najzwyklejszy prostownik rtęciowy można zainstalować na

każdym miejscu i wszędzie można go uruchomić. Trzeba się jednak uzbroić w cierpliwość, gdyż nie

każda próba wypada pozytywnie. Próby tego rodzaju należy podejmować jednak szybko, ponieważ

zachodzi obawa, że za granicą posunięto się już dużo dalej w produkcji sztucznego złota.

Rtęciowy prostownik parowy. W takim przyrządzie tajny radca Miethe znalazł złoto

Była to aluzja do informacji, którą Miethe niedawno uzyskał. Niemieckie poselstwo w Tokio

przekazało bowiem, że badacze z Charlottenburga nie są jedynymi, którzy otrzymują złoto z rtęci. W

Tokio prace nad przekształceniem rtęci w złoto przy zastosowaniu wyładowań prądu o wysokich

napięciach prowadzi japoński uczony, Hantaro Nagaoka. Nie bez zazdrości dowiadywali się Miethe i

Stammreich o rozmachu, z jakim Japończyk przeprowadzał swe próby. Nagaoka eksperymentował

z prądem o napięciu milionów woltów zamiast śmiesznych 175 woltów, jak Miethe. Nagaoka

atakował rtęć iskrami długości 120 cm. Jednakże uzyskane przez niego ilości złota nie były wiele

większe, co mogło stanowić pewną pociechę dla uczonych berlińskich.

Również w Stanach Zjednoczonych, jak się wydawało, nie przespano startu do złotego wieku. Zaraz

po podaniu do wiadomości informacji o pracach Miethego uniwersytet w Nowym Jorku otrzymał

polecenie zbadania naukowych podstaw przemiany rtęci, aby można było przeanalizować

ekonomiczne aspekty tego procesu. W kraju panowało ogólne zaciekawienie. Wielcy finansiści

i bankierzy, którzy zgarnęli największe na świecie zasoby złota, musieli się lękać, że wkrótce gdzieś

indziej niż w Fort Knox zgromadzone zostaną jeszcze potężniejsze ilości złota wytworzonego

sztucznie. Widmo inflacji złota pojawiło się na horyzoncie.

W charakterze bezpośredniego orędownika zaniepokojonych potęg dolarowych wystąpił miesięcznik

popularnonaukowy „Scientific American”, który ogłosił konkurs i przeznaczył środki finansowe „na

zbadanie prawdy zarówno w interesie nauki, jak i ze względu na finanse państwa”.

Równocześnie na uniwersytecie nowojorskim prowadzono badania pod kierunkiem profesora H. H.

Sheldona, który sprawdzał eksperymenty Miethego i sam poszukiwał oryginalnych rozwiązań

mających na celu uzyskiwanie złota z rtęci. Uniwersytet w Chicago donosił, że ma zamiar podjąć

doświadczenia z elektronami. Miały one bombardować atomy z tysiąc razy większą szybkością niż

w lampie rtęciowej Miethego.

W „kraju nieograniczonych możliwości” pewien wynalazca wystąpił z najbardziej szalonym pomysłem

realizacji gigantycznego projektu: zamierzał przetworzyć potężną energię mechaniczną wodospadu

Niagara, o mocy 35 mln koni mechanicznych, na energię elektryczną i skierować jej działanie na setki

kilogramów rtęci w celu przekształcenia jej w czyste złoto. Ameryka była zachwycona. Krytyczne

opinie, które przewidywały niepowodzenie tak karkołomnego przedsięwzięcia, zostały zagłuszone.

„Eksperyment stulecia” miał być przeprowadzony pomimo niebezpieczeństwa załamania się kursów

na nowojorskiej giełdzie. Niezliczone rzesze ciekawych obsiadły wieże specjalnie wzniesione wokół

Niagary. Chciały one uczestniczyć w widowisku, w którym „człowiek porywa się na boski proces

tworzenia” i sam robi złoto. Czym miało się ono zakończyć?

Zaskakujące rozwiązanie

Wielu chemików zrzeszonych w Niemieckim Towarzystwie Chemicznym przyjmowało z dezaprobatą

fakt, że Miethe, członek postronny, robi karierę na koszt reprezentowanej przez ruch nauki.

Dezaprobata nie wystarczała jednak, by podważyć wyniki prac Miethego. Dowody przeciw niemu

można by zdobyć tylko wtedy, gdyby posiadało się odpowiednie informacje. Twórcę złota z

Charlottenburga poproszono więc o złożenie odpowiedniego sprawozdania przed gremium

Towarzystwa Chemicznego. Czy był to ukłon w stronę alchemii?

Czytając sprawozdanie z posiedzenia Towarzystwa z 15 czerwca 1925 r. odczuwa się niesłychane

napięcie promieniujące z atmosfery tego zebrania. Przewodniczący, Max Bodenstein, powitał

„obecnych, nadzwyczaj licznie przybyłych”, załatwił szybko sprawy bieżące i przeszedł do

zasadniczego problemu. Miethe wstąpił na katedrę i zaczął mówić o „tworzeniu złota z rtęci”.

Bezpośrednio po nim miał mówić Stammreich o dowodach na proces tworzenia złota z rtęci. Tym

razem, inaczej niż zwykle, nie było w programie innych wykładów, które dotyczyłyby różnorodnych

badań chemicznych. Pamiętnego dnia 15 czerwca 1925 r. na porządku dziennym posiedzenia

znajdował się tylko jeden temat: sztuka robienia złota.

Miethe poinformował o swym najnowszym osiągnięciu - uzyskaniu wyższej wydajności złota po

zastosowaniu regularnie przerywanego łuku świetlnego. Także laboratorium badawcze Siemensa,

firmy o światowym znaczeniu, rozpoczęło własne próby. Panowie Duhme i Lotz z laboratorium

Siemensa mogli poinformować, że złoto tworzy się już po przepuszczeniu dostatecznie silnego prądu

przez rtęć.

Specyficzna była atmosfera dyskusji, która rozgorzała po obu wystąpieniach. Zamiast głośnych

wątpliwości fachowców dominował w niej przytłumiony, cichy podziw. Sprawcą tego był Fritz Haber,

który powtórzył próby Miethego i przedstawił teraz, w jaki sposób jego kolega po fachu znalazł złoto.

Haber nie mógł się powstrzymać, by nie złożyć panu Miethemu gratulacji z okazji tego

„najznaczniejszego w ciągu ostatnich dziesiątków lat naukowego osiągnięcia”. Inni powstrzymali się

od wyrażenia swych wątpliwości, Haber uchodził bowiem za autorytet w zakresie nauk chemicznych.

Przeprowadzona przez niego analiza mikroskopowa uzyskanego sztucznie złota wykluczała wszelką

dyskusję.

Wkrótce jednak sytuacja uległa zmianie. Podejrzenia chemików wzmagały się w miarę tego, jak

Miethe musiał przyznać, że raz złoto powstaje, raz nie, ale zawsze tylko w bardzo niewielkich

ilościach. Nie udało się też zaobserwować żadnej zależności między ilością uzyskanego złota a ilością

rtęci, wzrostem napięcia i czasem świecenia lampy. Czy więc złoto, które powstawało, było

rzeczywiście złotem „sztucznie wyprodukowanym”? Może istniało już w materiałach? A może także

Miethe padł bezwiednie ofiarą podobnych złudzeń jak jego alchemiczni poprzednicy, którzy - nic

o tym nie wiedząc - wzbogacali jedynie już istniejące ślady złota?

W chemicznych instytutach uniwersytetu berlińskiego wielu uczonych poszukiwało systematycznie

błędów w metodzie Miethego. Również w laboratoriach badawczych koncernu Siemensa podjęto

prace w tynf kierunku. Gdy na początek chemicy wzięli pod lupę proces destylacji rtęci, stwierdzili od

razu rzecz zaskakującą: nawet przedestylowana, rzekomo „wolna od złota” rtęć zawierała jeszcze

złoto! Zostało ono porwane z cząstkami rtęci podczas procesu destylacji lub też było rozpuszczone

w niej w formie tak maleńkich drobinek, że okazały się one zbyt trudne do wykazania w toku badań

analitycznych. Mogły dać się nagle wykryć ponownie po dłuższym odstaniu się rtęci albo po

wzbogaceniu uzyskanym przez rozpylenie w łuku świetlnym. Efekt tego rodzaju mógł dawać

złudzenie tworzenia się złota.

Te nowe stwierdzenia skłoniły kolegów uniwersyteckich Miethego do ogłoszenia we wrześniu 1925 r.

oświadczenia, że „tworzenie złota według metody Miethego i Stammreicha jest co najmniej trudne

do naśladowania”. Okazało się bowiem, że gdy użyto rtęci, którą bardzo dokładnie, ostrożnie,

wielokrotnie destylowano w próżni, a więc rtęci rzeczywiście wolnej od złota, w lampie rtęciowej

w ogóle nie pojawiło się złoto.

Dołączyły się do tego i dalsze fakty. Zastosowane materiały, wśród nich także przewody

doprowadzające prąd do elektrod i same elektrody, zawierały przeważnie ślady złota. Haber, który to

stwierdził, przyznał, że rzeczywiście transmutacja rtęci na złoto trwa dotąd, dopóki złoto z materiału

elektrod wyciągane jest przez rozgrzaną rtęć.

Haber uznał, że można się było pomylić, uznając ślady złota znalezione w toku takiego procesu za

złoto powstałe sztucznie. Jako przykład przytoczył on, że jeden z jego pracowników odkrył nagle przy

zupełnie innych analizach maleńkie ilości złota, których inni pracownicy nie mogli się doszukać.

Sprawę wyjaśniono dopiero po dłuższych poszukiwaniach. Analityk ten miał zwyczaj często

zdejmować i wkładać swe złote okulary. Brał potem w ręce kawałeczek czystego ołowiu w celu

umieszczenia go W analitycznym tyglu i tego wystarczało, aby w ołowiu można było w toku

mikroanalizy wykazać złoto. Haber stwierdził również, że złoto w mierzalnych ilościach może być

przenoszone nawet przez cząstki powietrza. Przepuścił w tym celu kilkaset litrów zwykłego powietrza

pobranego z pomieszczeń instytutu przez celulozowy filtr nasycony roztworem soli ołowiu i wykazał

analitycznie obecność złota. Haber polecił w związku z tym, by wszystkie próby mające na celu

sprawdzenie danych Miethego były przeprowadzane w pomieszczeniach, w których nigdy tnie

eksperymentowano ze złotem. Jego współpracownicy musieli te pokoje przede wszystkim dokładnie

wyczyścić, a nawet pomalować świeżą farbą.

Wobec faktu, że minimalne stężenia złota prawie wymykają się możliwości ich wykazania,

niebezpieczeństwo zawleczenia śladowych ich ilości jako ciała obcego stało się problemem

pierwszoplanowym. Można więc było się pomylić, konkludował Haber. Możliwość pomyłki można

jednak wykluczyć, jeśli ilość uzyskiwanego złota wzrasta, i to proporcjonalnie do masy użytej rtęci

i czasu trwania procesu. Dopiero wtedy eksperyment zyskuje na wiarygodności. Uczeni z badawczych

pracowni Spółki Akcyjnej Siemens i Halske, którzy podobnie jak Haber szukali usilnie potwierdzenia

takiego wzrastania uzysku sztucznego złota, podali w końcu do wiadomości, że znaleźli tylko jedną

„proporcjonalność”: ze wzrostem wiedzy i przy coraz dokładniejszej eliminacji błędów w czasie prób -

ilość uzyskiwanego złota zawsze malała!

Niedobrze się więc działo ze sztucznym złotem z cudownej lampy Miethego. Jego wynalazca zaczął to

pojmować w czasie posiedzenia fizyków w Gdańsku we wrześniu 1925 r., gdzie składał globalne

sprawozdanie ze swych prac, po którym nastąpiła gorąca dyskusja. Fizycy także nie byli skłonni

wierzyć w „transmutację” rtęci.

Nieco później, w listopadzie 1925 r., Miethe gorzko ubolewał podczas swego wykładu w

Towarzystwie Naukowym w Berlinie, jak wiele cennego czasu trzeba było poświęcić, aby na

podstawie i w wyniku przeprowadzonych eksperymentów odeprzeć zarzut, że złoto było zawarte już

wcześniej w rtęci jako jej zanieczyszczenie. Tajny radca ciągle jeszcze pokładał zaufanie w uzyskanych

wynikach i przysięgał, że sztuczne złoto rzeczywiście powstaje.

Towarzystwo Chemiczne rozesłało zaproszenia na „posiedzenie w sprawie produkcji sztucznego

złota” w dniu 10 maja 1926 r. Tematem czterech wykładów miały być wyłącznie badania

przeprowadzone przez Miethego. „Odkrywca” był także obecny, ale tylko w charakterze gościa.

Zamierzano udzielić mu głosu jedynie w dyskusji, aby mógł się bronić. Tym razem bowiem wiał już

inny wiatr niż na posiedzeniu odbytym rok wcześniej i poświęconym temu samemu tematowi.

Profesorowie, uczeni z instytutów Uniwersytetu Berlińskiego, z pracowni badawczych koncernu

Siemensa, jak również Fritz Haber z Instytutu Chemii Fizycznej i Elektrochemii im. Cesarza Wilhelma,

zreferowali swoje badania, które zakończyły się identycznymi i całkowicie negatywnymi wynikami.

Dla niektórych badaczy nie było to nowością. Haber przedstawił swe nowe spostrzeżenia już

wcześniej w wykładzie zatytułowanym „O sytuacji w zakresie możliwości przemiany pierwiastków

chemicznych”, który przedłożył 3 marca 1926 r. Towarzystwu im. Cesarza Wilhelma w Berlinie.

Oprócz tego w jednym z fachowych czasopism ukazał się jego artykuł zatytułowany „O rzekomym

uzyskaniu «sztucznego» złota z rtęci”.

Na posiedzeniu Towarzystwa Chemicznego Haber przekonał obecnych. Poinformował, że wszystkie

eksperymenty po wykluczeniu źródła błędów miały negatywny przebieg i zakończył słowami:

„Przerywamy zatem ostatecznie próby z transmutacją, jako beznadziejne”.

Przyparty do muru pytaniami chemików, Miethe musiał udzielić informacji na temat 91 mg

„sztucznego” złota, którego użył do ustalenia względnej masy atomowej. W porównaniu

z milionowymi częściami grama, które zwykle uzyskiwał, była to ilość kolosalna. W jaki sposób wszedł

Miethe w jej posiadanie? Odpowiadając na to pytanie Miethe wyznał, że złoto to pochodziło z rtęci ze

starych lamp rtęciowych. Przypuszczał wtedy, że rtęć w lampach rtęciowych z natury nie zawiera

złota i że wytworzone ono zostało sztucznie. Po tym wyjaśnieniu Haber nie mógł dłużej ukryć swej

dezaprobaty wobec faktu, że Miethe uznał za dopuszczalne przysłanie tego rodzaju osadów do

oznaczenia masy atomowej”. Było to więc złoto naturalne, domieszka, którą Miethe wzbogacił

w toku eksperymentów. Dlatego względna masa atomowa „sztucznego złota” była tak idealnie

zgodna z masą atomową złota naturalnego!

Dla rozczarowanych twórców złota znalazł Haber w końcu kilka słów pociechy! „Dopiero dzięki

niewątpliwie bardzo żmudnym pracom panów Miethego, Stammreicha i Nagaoki została stwierdzona

namacalnie zupełnie niespodziewana zawartość naturalnych metali szlachetnych w rtęci i innych

metalach doświadczalnych. Z tego względu ich wysiłki na pewno nie są dla nauki daremne... My zaś

na podstawie naszych doświadczeń doszliśmy do wniosku, że za pomocą stosowanych przez nich

środków złoto nie powstaje”.

Czy był to już koniec sprawy? Jeszcze niezupełnie. Niektóre pytania pozostały bez odpowiedzi. Ciągle

pojawiały się nowe przekonywające informacje z zakresu fizyki jądrowej, według których z punktu

widzenia teorii atomu transmutacja taka była możliwa. Zakładano przy tym powszechnie, że izotop

rtęci 197Hg przyjmuje jeden elektron i przemienia się w złoto. Jednakże hipoteza ta została

zdruzgotana w artykule specjalisty od rozróżniania izotopów Astona, wydrukowanym w sierpniu

1925 r. w czasopiśmie „Nature”. Dzięki zastosowaniu specjalnego spektrografu masowego mógł on

przedstawić dokładniejszy i jednoznaczny odczyt linii widmowych izotopów rtęci. Według uzyskanych

przez niego wyników naturalna rtęć składa się z izotopów -198, -199, -200, -201, -202 i -204. Rtęć-197

nie istnieje więc! Gdyby po zbombardowaniu rtęci elektronami miało się rzeczywiście utworzyć z niej

złoto, to musiałoby ono mieć wyższą masę atomową niż złoto naturalne, jednak co najmniej 198. Do

takiego wniosku doszedł Aston. Takie nieznane izotopy złota byłyby według wszelkich przewidywań

nietrwałe. Ich powstanie można by było łatwiej wykryć dzięki ich promieniotwórczości.

Produkowanie naturalnego złota-197 z rtęci przez ostrzeliwanie jej elektronami należało więc uznać

za teoretycznie zupełnie niemożliwe i wszystkie podejmowane w tym kierunku eksperymenty z góry

za beznadziejne. Przyznali to również uczeni William Draper Harkins i Kay z uniwersytetu w Chicago,

którzy postawili sobie za cel przekształcenie rtęci przy użyciu szybkich elektronów. Ochłodzoną

ciekłym amoniakiem rtęć, jako antykatodę, bombardowali oni w lampie rentgenowskiej elektronami

o napięciu 145 000 woltów lub o prędkości 19 000 km/s. Podobne próby prowadził Haber

sprawdzając eksperymenty Miethego. Pomimo zastosowania najczulszych metod analitycznych

Harkins i Kay nie mogli wykryć ani śladu złota. Zrezygnowani stwierdzili, że prawdopodobnie nawet

tak wysoko energetyczne elektrony nie wtargnęłyby do jądra atomu rtęci lub też, być może,

powstające izotopy złota były tak nietrwałe, że „nie przeżyły” niezbędnego dla analizy czasu 24 do 48

godzin.

Tłumaczeniu mechanizmu powstawania złota, podanemu pierwotnie przez Soddy’ego, zadano więc

dotkliwy cios. Podobnie inne próby wyjaśnień podejmowane na gruncie fizyki jądrowej rozbijały się

o jedną trudną do przezwyciężenia przeszkodę. W lampach rtęciowych znajdowano mianowicie nie

tylko złoto, ale i srebro, i to często w większych ilościach. Z punktu widzenia teorii atomu powstanie

srebra (liczba atomowa 47) z rtęci (liczba atomowa 82) było zupełnie niemożliwe, gdyż nie dawało się

niczym wyjaśnić. Do tej pory znane były bowiem jedynie przemiany radioaktywne między

pierwiastkami sąsiadującymi z sobą w układzie okresowym pierwiastków. Ze szczególnym naciskiem

podkreślił to Haber w czasie swych „rozrachunków z Miethem, mówiąc: „Powstanie srebra z rtęci

byłoby transmutacją nowego rodzaju, rozpadem jądra na dwie połówki”. O takim „rozpadzie” jądra

uczeni zajmujący się wtedy teorią atomu nie odważali się myśleć nawet w najśmielszych marzeniach.

„Rozwiązanie problemu alchemicznego utknęło” - jak zapewniał Haber w swym wykładzie z marca

1926 r. - „na razie tam, dokąd doprowadził je Rutherford, tzn. w tak niesłychanie małych ilościowych

efektach przemian atomowych, że wymykają się one naszym możliwościom wykazania ich na drodze

chemicznej”. Jednakże nikt - Haber zaryzykował wygłoszenie godnego uwagi wniosku - z powodu

jednego niepowodzenia nie straci nadziei na sukces w przyszłości. Być może, że postęp w uzyskiwaniu

nowych źródeł prądu i lepsze opanowanie wysokich napięć stworzą grunt dla owocniejszych badań.

Co właściwie uzyskali Amerykanie po zastosowaniu potężnej energii wodospadu Niagara do

przekształcenia rtęci w złoto? Ten zakrojony na wielką skalę eksperyment zakończył się fiaskiem.

Olbrzymie ilości energii wyzwoliły się z przepotężną siłą i zniszczyły całe urządzenie. Złota nie

znaleziono. Jeśli ktoś chciałby poszukać historycznego udokumentowania tego faktu, musimy go tym

razem rozczarować. Przebieg tego eksperymentu przedstawiony w powyższy sposób wpleciony został

w akcję fantastycznej powieści Hansa Dominika, wydanej w 1927 r.

Powróćmy do wiedzy ścisłej i zainteresujmy się, jakie wyniki uzyskał profesor Sheldon z uniwersytetu

w Nowym Jorku, sprawdzając doświadczalnie eksperymenty Miethego. Pracował on najpierw

z lampami rtęciowymi, które znajdowały się w sprzedaży na amerykańskich rynkach. Stosował rtęć

naturalnego pochodzenia, która była całkowicie wolna od złota, a gdy w swych doświadczeniach nie

uzyskał złota, kazał przysłać sobie specjalnie z Niemiec jedną z lamp rtęciowych, używanych do

doświadczeń przez Miethego. Także teraz nie uzyskał żadnych wyników... W listopadzie 1925 r.

magazyn „Scientific American” mógł zapewnić wszystkich zainteresowanych, że „finansowe podstawy

cywilizowanego świata nie zostały jeszcze zagrożone”.

Pomimo w ostatecznym efekcie rozczarowujących wyników, tajny radca Miethe znalazł wielu

naśladowców7.

Profesora Smitsa z Instytutu Chemii Uniwersytetu w Amsterdamie łudził w latach 1924--1928

podobny miraż. Tak jak Miethe atom rtęci, tak on chciał zmusić do rozpadu atom ołowiu, przy czym

miałyby powstawać tal i rtęć, możliwe też, że ujawniłaby się również emisja cząstek alfa. Hipoteza ta

zbliżyła go, jak wiadomo, do Rumunki Maracineanu.

„Podjąłem próby z ołowiem” - uzasadniał Smits swą decyzję niewstępowania dokładnie w ślady

twórców złota - „ponieważ oczekiwałem, że - być może - końcowy produkt samorzutnej przemiany

promieniotwórczej uda się zmusić do dalszych przemian. Badanie ołowiu jest dlatego tak obiecujące,

bo już nawet najmniejsze ilości przekształconej rtęci są niesłychanie łatwe do wykazania na drodze

spektrograficznej, podczas gdy ta metoda jest, jak wiadomo, zupełnie nieprzydatna do ujawnienia

skąpych śladów złota w rtęci”.

Smits i jego współpracownik Karssen skonstruowali specjalną lampę kwarcowo-ołowiową, która

zawierała przetopiony ołów. Zdjęcie tego urządzenia przywodzącego na myśl alchemię, mającego

służyć do transmutacji, zostało zamieszczone w prasie. Smits i Karssen znaleźli poszukiwaną linię rtęci

7 Eksperymenty Miethego i Nagaoki przez długi czas absorbowały umysły wielu najpoważniejszych uczonych. Dowodem tego jest np. fakt, że powtórzył je jeszcze w 1931 r. w Warszawie znakomity fizykochemik polski, profesor dr Wojciech Świętosławski wraz ze swym współpracownikiem profesorem Stanisławem Zagrodzkim (por. „Roczniki Chemii”, 1931, s. 19—28). Badania zostały przeprowadzone w Zakładzie Chemii Fizycznej Politechniki Warszawskiej. W specjalnym przyrządzie skonstruowanym według własnego pomysłu poddawali oni cienki strumień rtęci wielokrotnemu działaniu prądu o dużej gęstości, który powodował jej rozpylenie. Uczonym chodziło o zbadanie, czy ilość złota w tak rozpylanej rtęci wzrasta, czy też nie. Prąd stosowany w do-świadczeniach miał napięcie 60 i 220 woltów. Doświadczenia przeprowadzone przez Świętosławskiego i Zagrodzkiego dały wynik również negatywny. Stwierdzono, że ilość złota w rtęci pozostawała niezmieniona, gdy stosowano dysze żelazne (do przepuszczania rtęci), natomiast ilość ta powiększała się znacznie — nawet 30-krotnie — w wypadku stosowania dysz platynowych. Próby te wykazały, że złoto znalezione w rtęci było już przedtem zawarte w tym metalu względnie w masie przyrządów użytych do doświadczeń, skąd przedostało się do badanej rtęci. „Przypuszczać należy - czytamy w streszczeniu referatu autorów - że zupełne oczyszczenie rtęci od złota w zwykłych warunkach pracy laboratoryjnej jest niemożliwe do osiągnięcia. Najczystsze próbki, które zdołano otrzymać, zawierały około 10-8 g złota w 100 g rtęci”. Autorzy opracowali również metodę mikroskopową analitycznego wykrywania złota w rtęci. Sposób ten pozwolił im wykryć w rtęci ilość złota rzędu 10-9 g, co w owym czasie stanowiło znakomite osiągnięcie naukowe. (Przyp. Romana Bugaja).

w widmie świetlnym i byli całkowicie przekonani, że proces przemiany pierwiastków miał następujący

przebieg:

206

82𝑃𝑏 ∗ →

202

80𝐻𝑔 +

4

2𝛼

Inni badacze, którzy powtórzyli ich doświadczenia, wskazywali słusznie na to, że Smits i Karssen

popełnili w zasadzie takie same błędy jak Miethe i Stammreich, tzn. przeoczyli istniejące lub

zawleczone ślady obcych metali. A tak zapewniali ci holenderscy badacze, że ich ołów jest zupełnie

wolny od rtęci...

Patenty dla twórców złota

Świadectwa działalności „alchemików” w XX w. znajdujemy nie tylko rozsiane w książkach

i czasopismach, lecz również, co dziwniejsze, w formie patentów. Wydaje się to wysoce zaskakujące

nam, którzy przywykliśmy, że przede wszystkim największe osiągnięcia naukowo-techniczne znajdują

swe ukoronowanie w patentach.

Niemiecki Urząd Patentowy odmawiał rozpatrywania patentów, które miałyby służyć prawnej

ochronie alchemicznych przedsięwzięć. Przy występowaniu o patent niemiecki badano przede

wszystkim możliwość jego praktycznego zastosowania. Natomiast w innych państwach

przemysłowych, jak Anglia i Francja, można było w tym czasie, choć trudno temu dać wiarę, uzyskać

patent na zgłoszoną metodę produkcji złota z bezwartościowych metali. Kraje te badały zgłoszenia

patentowe tylko od strony formalnej. Ten konserwatywny system wydawania patentów miał jednak

pewne zalety: pozostawił potomnym wiele zabawnych „wynalazków”, a między nimi również liczne

patenty na wytwarzanie sztucznego złota.

Już średniowieczni alchemicy strzegli swych tajemnic z największą troskliwością, aby wreszcie zabrać

je z sobą do grobu. Nowocześni twórcy złota również próbowali zastrzec sobie korzyści, idąc zaś

z duchem czasu - posługiwali się patentem.

A oto kilka przykładów. W 1911 r. niejaka Maria Roux uzyskała w urzędach patentowych - francuskim

i angielskim - świadectwo na „metodę transmutacji metali”. Maria Roux, chyba uczennica Teodora

Tiffereau, chciała przyspieszyć zbyt wolno przebiegający w naturze proces tworzenia się złota.

Z kwasu krzemowego i tlenku żelazowego wchodzącego w skład rdzy, które poddała redukcji do

metalicznego żelaza, wytwarzała pod działaniem wysokich temperatur srebro i złoto. Tyle

przynajmniej można przeczytać z angielskiego patentu nr 26 356.

Jeszcze w dwadzieścia lat później, w 1930 r., Anglicy wydali patent (nr 306 048), chroniący produkcję

złota i srebra z opiłków żelaznych i stalowych. Wynalazcą tej metody był Włoch, Volpato. Wynalazek

jego miał polegać na tym, że pod działaniem silnego pola magnetycznego prędkość obiegu

elektronów w żelazie tak znacznie się zwiększała, iż w końcu nie wiadomo już było, czy należą one do

atomów żelaza, czy złota.

Nie przysparza chwały Angielskiemu Urzędowi Patentowemu również patent nr 407 657, wydany w

1934 r. Hiszpanowi Perezowi. Zgłaszający dokonał ponownego odkrycia „rozpadu atomu rtęci”.

Poprzez oddziaływanie chemiczne udało mu się uzyskać z rtęci złoto jako „produkt rozpadu”. W tym

przypadku „kamieniem filozoficznym”, który umożliwił tę szczęśliwą przemianę, okazał się zwykły ług

potasowy. W urzędach patentowych Londynu i Paryża leżało wtedy już od dawna pięć angielskich

i jeden francuski patent z lat 1925-1927, chroniących „wytwarzanie złota z rtęci”. Jako wynalazcy

figurowali: Adolf Miethe i Hans Stammreich z Niemiec. Obydwaj stosunkowo wcześnie przenieśli swe

patenty na Spółkę Akcyjną Siemensa i Halskego. Tak więc nie tylko awanturnicy, szarlatani i laicy, lecz

również naukowcy i jedna renomowana firma widnieją na liście ubiegających się o wydanie

alchemicznego patentu.

Miethe był szczęśliwym posiadaczem wielu zagranicznych patentów na wytwarzanie złota, ale nie

przyniosły mu one bogactwa. Umarł w maju 1927 r., odchodząc z tego świata w przeświadczeniu, że

jako pierwszy otworzył listę tych, którzy dokonali przemiany rtęci w złoto. Po jego śmierci usunięto

dyskretnie pamiątkową tablicę z jego laboratorium z „historycznymi informacjami” o tej przemianie.

Godne uwagi jest, że pierwszy patent Miethego, noszący nr 233 715 i pochodzący z 1925 r., powołuje

się na pierwszeństwo z datą 8 maja 1924 r., a więc Miethe i Stammreich wystąpili o opatentowanie

swej metody jeszcze na dwa miesiące przed pierwszą informacją podaną w czasopiśmie

„Naturwissenschaften”. Pewien kapitalistyczny koncern o światowej sławie bardzo szybko postarał

się o przejęcie ich praw patentowych, aby ubiec konkurencję i zapewnić sobie monopol na produkcję

sztucznego złota.

Z chwilą gdy informacja o uzyskaniu zagranicznego patentu przez Miethego dotarła do publicznej

wiadomości, pewien berliński chemik nazwiskiem Gaschler stwierdził ze smutkiem, że identycznego

odkrycia dokonał w 1922 r. Gaschler także znalazł złoto na ściankach palników rtęciowych, ale ze

„względów patriotycznych” nie opublikował wtedy swych wyników. Jednakże jego zgłoszenie

patentowe jest zarejestrowane w Niemieckim Urzędzie Patentowym i figuruje w wykazie zgłoszeń

patentów z 3 kwietnia 1924 r. Komu zatem należy przypisać sławę wytworzenia po raz pierwszy złota

z rtęci?

„O wiele ważniejsze niż sprawa pierwszeństwa odkrycia wydają mi się wynikające z niego zadania dla

przyszłości niemieckiej gospodarki i niemieckiego przemysłu” - wyjaśnił zapoznany wynalazca,

mówiąc dalej: „Należy wytężyć wszystkie siły, aby dojść do wyników gospodarczych na skalę, jakiej

współczesny świat jeszcze nie przeczuwa”.

Godny wzmianki jest jeszcze jeden patent austriacki należący do chemika Adalberta Klobasy z

Wiednia, z października 1925 r., noszący nr 5984. Wynalazca opublikował wspaniałomyślnie swoją

metodę w formie broszury pt. Sztuczne złoto z podtytułem: Próba i wynik syntezy złota. Ukazała się

ona w 1937 r. w wydawnictwie Hartlebena w Wiedniu i Lipsku. Wydawnictwo próbowało

podbudować publikację odpowiednim anonsem: „Już niedługo uda się ambitnym ludziom” - czytamy

w nim - „udoskonalić to jedyne w swoim rodzaju odkrycie. Jednakże jest z tym związane pewne, jak

się wydaje, nieodwracalne niebezpieczeństwo, którego nikt dotąd nie traktował poważnie.

Mianowicie mocny filar złota, który dotąd dźwigał ciężar gospodarki, zaczyna się chwiać i może runąć

w ciągu jednej nocy”.

Byłby to, przypominając powieść Rudolfa H. Daumanna, „koniec złota”.

Do znanego badacza atomu, profesora Ottona Hahna, zwrócono się z prośbą o napisanie recenzji

książki Klobasy dla pewnego fachowego czasopisma chemicznego. Na prośbę tę uczony odpowiedział

w następujących słowach: „Czytelnik w czasie lektury tej książeczki odniesie wrażenie, że pan Klobasa

uczciwie wierzy w to, co napisał. Dopóki ta wiara nie stanie się udziałem laików, nie spowoduje to

żadnej szkody. Nie mam jednak słów dla braku poczucia odpowiedzialności ze strony wydawnictwa,

które opatrując książkę pochlebnym komentarzem... budzi bezpodstawne nadzieje lub obawy”.

Zgodnie z panującymi prądami, Klobasa potraktował problem transmutacji z punktu widzenia fizyki

jądrowej. Uczynił to, pomimo że - jak sam wyznał - był laikiem w dziedzinie fizyki atomowej. Ale cóż

to szkodziło? „Ściśle rzecz biorąc, nowoczesna nauka o atomie nie jest także niczym innym, jak

w dużej mierze świadomym wytwarzaniem złota, ponieważ jej główny cel praktyczny polega na

uzyskaniu samoistnej przemiany pierwiastków, a syntetyczne złoto odgrywa prawdopodobnie także

niemałą rolę w skrytych marzeniach badaczy”.

Produkować masowo syntetyczne złoto - oto fascynujący temat dla fantastów naukowych i powieściopisarzy

Według przeświadczenia Klobasy złoto to nic innego, jak rozłożony wskutek rozpadu atomowego na

dwie części żelazo-tytano-azot”, tj. ½Fe3Ti3N6=Au. Połowa masy cząsteczkowej tego związku

odpowiadała bowiem dokładnie względnej masie atomowej złota! Proste, ale i na to trzeba było

wpaść.

W dziwacznym, wymienionym przez Klobasę związku chemicznym zawarty był obok żelaza i tytanu

także azot. Temu pierwiastkowi przypisywał Klobasa szczególne znaczenie. Azot odgrywał w świecie

atomów rolę „nadgryzającego zęba czasu”. Austriacki adept podlegał, być może, wpływom

powieściopisarza Gustawa Meyrinka, który nigdy nie ukrywał swych skłonności do mistycyzmu

i niesamowitości, a do jednego zdeklarowanego adepta alchemii napisał niegdyś: „szczególnie ważny

wydaje mi się azot. Czy nie jest to nadzwyczajne, że masa atomowa azotu (14), podniesiona do

drugiej potęgi daje 196, co odpowiada masie atomowej złota?”. Tablica mas atomowych, którą

posłużył się tu Meyrink, nie była z pewnością świeżej daty...

Wróćmy do Klobasy. Mieszając w dziesięciolitrowym miedzianym lub emaliowanym naczyniu

przeróżne chemikalia, jak sole tytanu, żelaza i miedzi, siarczek sodu, chlorek amonu, szkło wodne

wraz z większymi ilościami kwarcu, miki lub sproszkowanego pumeksu, chciał Klobasa uzyskać

tytanian żelaza FeTiO3, z niego zaś złowieszczy związek Fe3Ti3N6. Do tego miał dołączać się proces

rdzewienia czy stapiania z ołowiem, sodą, boraksem, węglem - przy jednoczesnym dodaniu 100 g

„czystego” srebra. Haber miałby wielką uciechę wyliczając te chemikalia i naczynia, ponieważ

wszędzie tkwiło złoto, złoto... naturalnie w ilościach śladowych. Złoto to Klobasa na pewno wzbogacał

w czasie swoich eksperymentów.

Punkt szczytowy metody produkcji „sztucznego złota” stanowiło niewątpliwie „rozszczepienie jądra”

na dwie równe części. Ten fizyczny proces jądrowy był wtedy uważany za wręcz niemożliwy i miał być

odkryty dopiero później. Wydaje się jednak, że dla alchemików ten rozpad jądra od dawna nie był

tajemnicą. Klobasa dokonał „rozszczepienia atomu” w sensie fizycznym w „magnetyczno-

elektrostatycznym polu krzyżowym”. Proces ten przebiegał - jak się wydaje - zupełnie bez zakłóceń,

nie tylko bez wyzwolenia energii atomowej, ale nawet niezbędny był silny płomień z palnika Bunsena,

aby w ogóle zapoczątkować „reakcję”. Wynalazca uzyskał czyste złoto w ilości 7 mg, co odpowiadało

wydajności 0,5%. Teoretycznie oczekiwał on 1320 mg. Jednakże Klobasę uskrzydlała nadzieja, że

pewnego dnia uda mu się uzyskać więcej. „Osiągnięcie wydajności 4% byłoby już opłacalne

w produkcji na wielką skalę”.

A co dzisiaj powiedziałby na to każdy chemik? FeTiO3, czyli występującą w naturze rudę żelazo-

tytanową, można uzyskać w laboratorium, np. w wyniku przetopienia tlenku żelazawego (II)

z dwutlenkiem tytanu. W procesie Klobasy ten związek chemiczny w ogóle nie powstaje. To, co

Klobasa otrzymał, było w najlepszym razie mieszaniną siarczku żelaza i uwodnionych tlenków tytanu,

z ewentualnym dodatkiem dwusiarczku tytanu, TiS2. Znane są także azotki żelaza i tytanu. Możliwe,

że Klobasa otrzymał w czasie swojej „syntezy” zauważalne ilości dwusiarczku tytanu, który występuje

w postaci metalicznych łusek o barwie mosiądzu, lub też azotku tytanu, TiN, substancji koloru brązu.

Ponieważ obydwa te ciała są łudząco podobne do złota, Klobasa wierzył, że uzyskał łuski

poszukiwanego szlachetnego metalu.

Po 14 latach poszukiwań, w czasie których nadzieja ustępowała zwątpieniu i odwrotnie, uczynił

Klobasa decydujący krok: wycofał swój patent z powodu „braku niezawodnej metody”.

Wątpliwe „zwycięstwo”

W początkach XX w., po ogłoszeniu przemiany pierwiastków - radu w hel - adepci sztuki wytwarzania

złota zaczęli mówić o „triumfie alchemii”. Gdy świat obiegła wiadomość o odkryciu Miethego,.

nazwali to inaczej. W 1925 r. ukazała się książka pod znamiennym tytułem: Zwycięstwo alchemii.

Powtórne odkrycie tajemnicy wytwarzania prawdziwego złota z metali nieszlachetnych. Przejście

z ciemności do światła. Czytamy w niej, że tajny radca Miethe dokonał odkrycia, które było

spełnieniem nadziei żywionej od setek lat. Bez wątpienia z laboratoryjnego systemu rozwinie się

prędzej czy później zyskowna produkcja na skalę przemysłową. Wynaleziona metoda przetwarzania

rtęci w złoto i wszystkie ogłoszone przemiany pierwiastków promieniotwórczych wymagały pełnej

zmiany orientacji w nauce chemii. „Do szyi prawowiernej teorii pierwiastków Lavoisiera został już

przytknięty topór, ale nikomu nie starczy odwagi, by nim uderzyć” - czytamy w tym bojowym

utworze.

W rzeczywistości brak było podstaw, by mówić o „kryzysie chemii”. Jednakże przemiana

pierwiastków Miethego stanowiła niewątpliwie impuls dla chwilowego rozkwitu mrocznej nauki

alchemii. Nie było przypadkiem, że przypadł on na złote lata dwudzieste. Ten nowy rozbłysk alchemii

miał bowiem swe społeczne podłoże. Oświecona część ludzkości nie myślała oczywiście, że renesans

alchemicznych ideałów zdoła odwrócić bieg historii i zablokować rozwój nauki i społeczeństw.

Zaostrzające się jednak spory polityczne, niepewna sytuacja społeczna w kapitalistycznych Niemczech

w tych „złotych latach”, jak i pogłębiające się trudności zarobkowania w okresie ogarniającej świat

inflacji i depresji gospodarczej, przygotowywały dobry grunt dla działalności szarlatanów, oszustów,

poszukiwaczy szczęścia i kryminalistów. Próbowali oni wzbogacić się pod szyldem złudnej nauki

alchemii, obiecując same cuda swym ofiarom. Niezliczone przykłady z historii, aż do czasów

najnowszych, dostarczają dowodów, jak płynne są granice między praktykami alchemicznymi

a działalnością przestępczą.

W wyniku poparcia, jakie na krótko stało się udziałem nauk alchemicznych, ujrzał światło dzienne

nawet specjalny „organ fachowy” pod nazwą „Alchemistische Blätter” (Gazeta Alchemiczna)

„przechrzczona” później górnolotnie na „Archiv für alchemische Forschung” (Archiwum Badań

Alchemicznych). Z „programu” nowo powstałego czasopisma można było dowiedzieć się, że

„ukazanie się «Gazety Alchemicznej», stało się koniecznością dla niemieckiej opinii publicznej...

Dzisiaj porywają masy stare alchemiczne idee o jedności siły i materii, o ścisłym wzajemnym

przenikaniu się praw kosmicznych i ziemskich, o możliwości ostatecznego doskonalenia się materii,

jako przemiany tego, co nieszlachetne, w szlachetne”. Rzeszom swych czytelników przyrzekało

czasopismo „całe góry nie odkrytych dotąd złotych ziaren dawnej mądrości alchemicznej”.

Niezawodnym zaś celem niech będzie „znalezienie i wytworzenie błogosławionego kamienia

filozoficznego”.

W „złotych” latach dwudziestych niektórzy niepoprawni fantaści wierzyli w ostateczne „zwycięstwo” alchemicznej pseudonauki

W zeszytach czasopism rozpowszechnianych w latach 1927 do 1930 dochodziły do głosu najtęższe

żyjące sławy alchemii. Na czele wszystkich stał Jollivet Castelot, założyciel i przewodniczący

istniejącego od 1896 r. „Société alchimique de France” (Francuskiego Towarzystwa Alchemicznego),

autor licznych traktatów o naukach tajemnych, czciciel „szlachetnego i zapoznanego” mistrza

Tiffereau.

Castelot podjął także próby prowadzone niegdyś przez Tiffereau. Nie uznawał on nowoczesnych

metod naukowych ani rozbicia atomu. „Ta gwałtowna metoda, którą określiłbym jako anarchizującą,

niszczy materię, nie pozwalając na jej powtórne złączenie”. W cudowne działanie promieni radu i

Röntgena jednak wierzył. Castelot odkrył, że srebro poddawane przez rok działaniu promieni radu

zamienia się wprawdzie nie w złoto, jak przypuszczał w swoim czasie Ramsay, lecz jednak częściowo

w miedź. Była to rzeczywiście transmutacja, ale niestety nie w zamierzonym kierunku.

Francuz ten uchodził również za odkrywcę „złota alotropowego”, odmiany, której na próżno można

szukać w podręcznikach chemii. Miała ona powstawać podczas ogrzewania w zamkniętym, naczyniu

złota i rtęci przez długie miesiące, a więc przy zastosowaniu wypróbowanej alchemicznej zasady

„podtrzymuj ciągle ogień”.

Pomimo trwających ponad 35 lat wysiłków nie udało się Castelotowi uzyskać oficjalnej naukowej

oceny swych rewolucjonizujących metod. Z żalem stwierdzono to w niemieckim czasopiśmie

alchemicznym. Wszystkie zabiegi Castelota w tym kierunku pozostały nie dostrzeżone przez świat

naukowy lub też kwitowano je tylko ironicznymi uwagami. Znani uczeni w jego kraju, m. in. Maria

Skłodowska-Curie, nie odpowiadali w ogóle na listy Castelota, gdy z okazji wydania w 1925 r. swego

dzieła pt. Rewolucja chemiczna zwracał się do nich z prośbą o opinię. Naukowe pisma fachowe

pozostawały również głuche na jego życzenie, by poddać sprawdzeniu jego doświadczenia

z transmutacją. Ten „potworny przypadek” skomentowany został w czasopiśmie „Archiv für

alchemistische Forschung” następującymi gorzkimi słowami: „Duch kastowości panujący wśród

bonzów uniwersyteckich nie dopuszcza do uznania osiągnięć kogoś spoza ich grona, zwłaszcza gdy

stoją one w sprzeczności z nauką akademicką”.

Wykpiony przez wielkich świata nauki, zwrócił się Francuz 13 kwietnia 1927 r. do reszty świata:

„Wytworzenie złota sposobem chemicznym.

Metoda Jolliyeta Castelota.

Apel do wszystkich chemików na świecie!”

Castelot zaoferował ogółowi swą wypracowaną przez lata syntezę złota, wzywając do

naśladownictwa i „doskonalenia” swej metody. „Wierzę niezbicie, że trzymam w ręku klucz do

systematycznego, nawet fabrycznego wytwarzania złota”. Tym razem Castelot uzyskał pewien efekt.

Informację o jego badaniach zamieściło nawet poważne czasopismo chemiczne. W „Annales de

Chimie analytique et de Chimie appliqué z 1928 r. znajduje się na stronach 285-287 „próba

wyjaśnienia” wytwarzania złota metodą Castelota; „tłumaczy się ona” zależnościami między masami

atomowymi i elektronami pierwiastków wyjściowych...

Przy dokładniejszym przyjrzeniu się, można stwierdzić, że tak okrzyczana w kołach alchemików

metoda pana Castelota była receptą już dawno wypróbowaną przez jego średniowiecznych

poprzedników. Castelot stapiał razem srebro, cynę, arsen i siarczek antymonu, a specyficzne reakcje

chemiczne wykazywały mu potem „powstanie” złota. Ponieważ w tych czułych reakcjach

rozpoznawanych można było stwierdzić niewielkie ilości złota, wierzymy, że Francuz uzyskiwał

śladowe ilości wzbogaconego, naturalnego kruszcu.

„Alchimistische Blätter” ubolewały, że życie większości alchemików jest zwykle pasmem

rozczarowań. Szczęście wydaje się stronić od ludzi, którzy chcą wyrwać naturze tajemnicę złota.

August Strindberg poświęcił się i ciałem, i duszą sprawie wytwarzania złota. W momencie, gdy sądził,

że posiadł tę boską tajemnicę, znalazł się w najgłębszej materialnej nędzy. Nie lepiej powiodło się

Castelotowi. W wyniku swych eksperymentów z promieniami radu oraz promieniami Röntgena

nabawił się choroby oczu i prawie oślepł. Pożar zniszczył mu dom, pracownię alchemiczną i bogatą

bibliotekę. Nie była to zapewne strata dla chemii, pomyślelibyśmy dziś, raczej strata dla historyków

kultury, którzy śledzą dzieje alchemii aż do czasów nowożytnych.

180 pierwiastków chemicznych

Chciałoby się prawie uwierzyć w słowa czasopisma „Alchimistische Blätter”, że wszystkich, którzy

zajmują się rzemiosłem alchemicznym, na samym końcu opuszcza szczęście. Wydaje się jednak, że nie

odnosiło się to do najjaśniej świecącej w owych latach postaci z kręgu adeptów alchemii, twórcy złota

o pokroju kryminalisty, Franza Tausenda. Wspomniane czasopismo daje to wyraźnie do zrozumienia.

Całe rzesze finansistów, przemysłowców o znanym nazwisku, polityków, wojskowych i szlachty

zgromadził wokół siebie ten osobnik. Wydawało się, że fala szczęścia i powodzenia finansowego

zaczęła zalewać wszystkich, którzy w tych czasach wielkiego kryzysu gospodarczego postawili na tego

cudownego człowieka.

Tausend, czeladnik blacharski rodem z Bawarii, porzucił swe rzemiosło i próbował różnych innych

zawodów. Idąc za swym upodobaniem do muzyki, wynalazł lakier, który miał nadawać skrzypcom

brzmienie starych instrumentów mistrzów włoskich. Jego harce w dziedzinie nauki zaowocowały

również niecodziennymi wynikami. Tausend chciał produkować morfinę z soli kuchennej,

zrewolucjonizować proces uszlachetniania stali, a także wytwarzać skuteczne preparaty przeciw

mszycom, zarazie pyska i racic (pryszczycy) oraz środki tamujące krew. Produkcję swych tajemniczych

preparatów prowadził w „pracowni” mieszczącej się w budynku stajennym na swojej działce w

Obermenzing koło Monachium. Ukoronowaniem jego chemicznych „studiów” była sławetna, wydana

własnym nakładem w 1922 r. książeczka pt. Harmonijno-okresowy układ 180 pierwiastków według

ich ciężarów atomowych.

Były blacharz przeklepał gruntownie na blachę klasyczny układ pierwiastków i stworzył nowy. „Kto

zapozna się z tym zestawieniem pierwiastków, zorientuje się natychmiast, że układ okresowy

pierwiastków Meyera i Mendelejewa jest przereklamowany”. Tausend uporządkował pierwiastki

według reguł nauki o harmonii w muzyce i doszedł w ten sposób do znacznej ich liczby, mianowicie

180. Do odkrycia pozostało więc zaledwie 100 pierwiastków. Wśród nich było 12 ciał lżejszych od

wodoru, które jednakże „na naszej planecie trudno jest wytworzyć”. Twórca nowego układu

okresowego pierwiastków nie odważył się jednak zaproponować nowego pierwiastka franzium lub

tausendium.

Tausend wykpiwał utarte określenie „pierwiastek”. Według niego nauka rozkładała materię, „aż

doszła do martwego punktu, który nazwała «pierwiastkiem», i chemia musi się teraz przestawić”.

Tausend przedstawił jedynie słuszną definicję „pierwiastka”, mianowicie tak jak w nauce o harmonii

w muzyce, gdzie ton podstawowy wspólnie z tercją i kwintą tworzą akord, pierwiastek składa się

z trzech podstawowych rodzajów materii „harmonijnie zestawionych”. Zgodnie z tym można

utworzyć każdy pierwiastek, jeśli pozna się zasady harmonii. Nowy Mesjasz konkludował: „Jeśli

«odkrywamy» w dzisiejszym rozumieniu nowy pierwiastek, to uzyskujemy tylko harmonijne

zestawienie trzech rodzajów materii, które wykazuje zgodność z pramaterią”.

Nie ma większego sensu usiłować zrozumieć tę błędną naukę, Ci, którzy zainteresowani prawdziwą

nauką sięgnęli wtedy po tę broszurę, rzucali ją prawdopodobnie co szybciej do pieca. I to pomimo

słów zachęty ze strony autora.

„Dlatego też wy, chemicy, uzupełniajcie waszą wiedzę studiując podaną tu »harmonijną

chemię«. Postawcie na miejscu starego układu okresowego pierwiastków system

»harmonijno-okresowy«! Niech »harmonia w chemii« stanie się podstawą wszystkich

badań”.

Dokąd miały właściwie doprowadzić owe badania, których „podstawy” stworzył bawarski blacharz,

autor broszury wyraźnie ukazał: celem była tu transmutacja pierwiastków! Od tysięcy lat żywione

przez alchemików życzenia, marzenia i nadzieje były obecnie - Tausendowi niech będą za to dzięki -

bliskie widomego spełnienia. Tajny radca Miethe doczekał się poważnej konkurencji.

Pierwszego chętnego, który zgodził się go sfinansować, oskubał Tausend na równo 100 000 marek.

Ten „kapitał zakładowy” wykorzystał on, aby zaspokoić swą żądzę posiadania ziemi i nieruchomości.

Rozpoczął więc kupować bez wyboru domy, grunty, podupadłe zamki, pałace, aby nimi spekulować

i znajdować w nich siedzibę. Gdy jego wspólnik zaczął żywić podejrzenia, Tausend zapewnił go

w kwietniu 1925 r., że właśnie uczynił znaczny krok naprzód w produkcji złota. Czy nie należałoby

teraz właśnie pozyskać protektoratu Hindenburga, wybranego właśnie na prezydenta Rzeszy, dla

tego „przedsięwzięcia”? Dzięki pośrednictwu szefa kancelarii Hindenburga, sekretarza stanu

Meissnera, który życzliwie potraktował ten zamysł, znaleziono w końcu innego dygnitarza, który

zgodził się patronować zamierzonej imprezie bawarskich poszukiwaczy złota. Był nim generał

Ludendorff.

Wybór Hindenburga na prezydenta oznaczał groźny zwrot na prawo w sytuacji politycznej okresu

weimarskiego. Ludendorff, będący podobnie jak Hindenburg arcymilitarystą, został po zakończeniu

pierwszej wojny światowej kreowany przez prawicową propagandę na „bohatera narodowego”. Po

nieudanym puczu hitlerowskim w 1923 r., w którym Ludendorff odgrywał wiodącą rolę, generał

próbował swych sił na arenie parlamentarnej. Od 1924 r. działał jako poseł do parlamentu Rzeszy

z ramienia NSDAP. Ludendorff zadłużył się bardzo jako wydawca faszystowskiego pisma „Völkischer

Kurier” (Kurier Ludowy), teraz szukał więc źródeł pieniędzy dla siebie i dla ruchu narodowo-

socjalistycznego, który wtedy zupełnie jawnie propagował już swe zbrodnicze cele, nie znajdując

oczekiwanego poparcia ze strony prawicy.

Strona tytułowa „dzieła” Tausenda

W tej sytuacji twórca złota Tausend wydał się temu „bohaterowi wojny światowej” mężem

opatrznościowym. Metodę Tausenda miał najpierw zbadać zaangażowany przez Ludendorffa

„rzeczoznawca”, legitymujący się urzędowo potwierdzonym zawodem „chemika”. W jego obecności

uzyskał Tausend 0,3 g złota ze stopionego ołowiu, do którego dodał 30 g tlenku żelazowego, zwanego

potocznie rdzą. Pokazowa transmutacja alchemiczna została przeprowadzona z jak najlepszym

rezultatem i opiniodawca zameldował służbiście: „Panie generale, wszystko w porządku!”

Gdy się rozniosło, że nawet taki człowiek jak Ludendorff darzy Tausenda zaufaniem, wielu

potentatów finansowych postawiło chętnie swoje konta bankowe do dyspozycji twórcy złota. Z

Ludendorffem jako protektorem Tausend założył swoje „Towarzystwo 164”. Nie był to żaden tajny

szyfr, bowiem w układzie pierwiastków pomysłu Franza Tausenda złoto miało numer 164. Aby nie

wypuścić ptaszka, zanim nie zniesie on swych złotych jajek, Ludendorff zawarł z Tausendem prywatną

umowę: twórca złota rezygnował na jego rzecz z wszelkiego spieniężenia swej metody syntezy złota;

Tausendowi przyznano 5% dochodu z uzyskanego złota, akcjonariusze i kapitałodawcy mieli dostawać

łącznie 12%, a wspierający - 8%. „Skąpą” resztę, czyli 75%, chciał Ludendorff schować do własnej

kieszeni „dla dobra niemieckiego narodu”, jak twierdził, lub też, inaczej mówiąc - dla wzmocnienia

partii nazistowskiej.

Do członków „Towarzystwa” zaliczali się wielcy przemysłowcy, jak Mannesmann i Schoeller,

przemysłowe i finansowe potęgi Rzeszy Niemieckiej, arystokraci, jak książęta Schönburg-Waldenburg,

ale oprócz nich także prości ludzie z szerokich rzesz zwykłych obywateli, którzy ufnie powierzali

Tausendowi swoje oszczędności. Do grona członków należało doliczyć także gromadę awanturników,

poszukiwaczy szczęścia, wojskowych, faszystów. Wszyscy oni razem wzięci powierzyli ponad milion

złotych marek Franzowi Tausendowi, „człowiekowi o chrystusowych oczach”, na jego alchemiczne

sztuczki.

Operując takim kapitałem „Towarzystwo 164”, które później zmieniło nazwę na „Towarzystwo

Badawcze Tausenda”, zakładało pracownie sztucznego złota w całej Rzeszy Niemieckiej. Poważnie

brzmiące nazwy, jak np. „Północnoniemieckie Zakłady Stopów Metali”, służyły za przykrywkę.

Tausend uważał wtedy za najważniejsze zadanie podróże do swych filii, jak również dokonywanie

zakupu gruntów i zamków oraz prowadzenie rokowań na najwyższym szczeblu, np.

z przewodniczącym rady nadzorczej Banku Rentowego, byłym ministrem Lenzem. Tausend chciał od

niego uzyskać informację, gdzie najbezpieczniej można by w przyszłości zdeponować potężną

produkcję złota z jego fabryk.

Potem pojechał do Włoch i nawiązał stosunki z podsekretarzem stanu faszystowskiego dyktatora

Mussoliniego, przekonując go, że dzięki tej rewolucyjnej metodzie produkcji złota Niemcy i Włochy

staną się najpotężniejszymi mocarstwami świata. Wysłano emisariusza, by zbadał tę zaszczytną

propozycję Tausenda. Na nieszczęście był nim pewien profesor chemii. Do tego dyplomatycznego

kontaktu doszło na zamku Eppen, będącym własnością „barona” Tausenda, położonym

w południowym Tyrolu. Włoch nalegał na przeprowadzenie próby. Tausend prowadził swój

eksperyment jak jego poprzednicy niegdyś w zamierzchłym średniowieczu. Uczony jednak, który

przeczuwał oszustwo, przejrzał go. „Niewinny” kawałek ołowiu, który Tausend chciał dorzucić na

końcu do próbki topionego ołowiu, okazał się stopem ołowiu ze złotem!

Z początkiem 1929 r. „Towarzystwo Badawcze” musiało ogłosić upadłość. Utopiono w nim ponad

milion marek. Nikt nie wiedział naprawdę, gdzie podziała się ta ogromna suma. Martwe zabudowania

fabryczne, tereny pod nowe zakłady, podupadłe na poły zamki świadczyły o rozrzutności Tausenda.

We wszystkich częściach Niemiec wierzyciele wnosili przeciw Tausendowi oskarżenia o oszustwo.

Zbiegłego winowajcę ujęto wreszcie we Włoszech. Po aresztowaniu został on przewieziony do

Monachium na śledztwo.

Ostatni proces twórców złota odbył się w stolicy Bawarii w 1591 r. Ścięto wtedy pod symboliczną

szubienicą z fałszywego złota niejakiego Marco Bragadino. Jaki los miał spotkać Tausenda?

Tausend daje dowód swej sztuki

Przez półtora roku, tj. do czasu ukończenia żmudnych dochodzeń wstępnych, przebywał Tausend

w areszcie śledczym. Afera Tausenda była sprawą delikatną, gdyż byli w nią zamieszani politycy

i znane osobistości z kręgów gospodarczych kraju.

Oskarżony z niezłomną odwagą upierał się przy swej niewinności. Twierdził, że na pewno umie

wytwarzać złoto, nawet w kilogramach, a jeśli ktoś nie wierzy, niech najpierw udowodni, że to

nieprawda. Przesłuchujący go sędziowie i prokurator w końcu stracili cierpliwość i wystąpili

z wnioskiem o przeprowadzenie pokazowego eksperymentu.

W październiku 1929 r. przedstawienie to odbyło się w Głównej Mennicy Monachijskiej. Obecni byli:

dyrektor Mennicy, wielu specjalistów z policji, sędzia prowadzący sprawę, prokurator i obrońca.

Ponieważ znane były dobrze oszukańcze sztuczki twórców złota, przedsięwzięto odpowiednie środki

ostrożności. Tausend, gdy zjawił się w urzędzie menniczym, został rozebrany do naga i skrupulatnie

przeszukany - od zębów aż po palce nóg. Odwracano mu nawet na zewnątrz powieki. Tausend-

”artysta” zrobił jednak złoto! Z 1,67 g ołowiu wytopił on błyszczącą kuleczkę metalu, która - jak

wykazała to późniejsza analiza - zawierała 0,095 g czystego złota i 0,025 g srebra. Pomimo że

eksperyment przeprowadzony został przy drzwiach zamkniętych, wiadomość o udanej transmutacji

rozeszła się natychmiast lotem błyskawicy po całym mieście. Siwowłosy dyrektor Mennicy, oblegany

przez dziennikarzy, wyjąkał rwącym się głosem, że na pewno byłoby mu lżej na sercu, gdyby ta lśniąca

kuleczka złota, którą wyprodukował Tausend, w ogóle nie istniała.

Wydrukowane grubymi czcionkami nagłówki gazet, jak np. „Twórca złota Tausend daje dowód swej

sztuki”, informowały o sensacyjnym przebiegu pokazu. „Wynik leży przed nami” pisały „Dresdner

Nachrichten” (Wiadomości Drezdeńskie) w numerze z 9 października. A dalej czytano: „znaczy to, że

sztuka wytwarzania złota została rzeczywiście wynaleziona, jeśli Tausend, pomimo wszystkich

ostrożności, nie dokonał publicznie fałszerstwa”. Sprytny obrońca Tausenda zażądał cofnięcia nakazu

zatrzymania swego klienta, ale Najwyższy Sąd Krajowy odrzucił ten wniosek, ponieważ Tausend

zatrzymany był przede wszystkim za oszustwo. Nikt nie wytaczał mu, jak w średniowieczu, procesu

jako twórcy złota.

Najnowsze Wiadomości Monachijskie (Münchner Neueste Nachrichten) 24 stycznia 1931 r.

Zasadnicze postępowanie sądowe rozpoczęło się dopiero w styczniu 1931 r. i, rzecz zrozumiała,

wzbudziło ogromne zainteresowanie opinii publicznej. Czasopisma pełne były artykułów na temat

bawarskiego oszusta. Reporter sądowy „Münchner Neueste Nachrichten” (Najnowszych Wiadomości

Monachijskich) pisał: „Nie mieści się w głowie, że w XX w. człowiek, który mówi, że umie robić złoto,

może okpić na wielkie sumy ludzi wykształconych. Oto nowy dowód, że głupota nie zna granic we

wszystkich czasach”.

Podczas procesu potraktowany został bardzo wnikliwie udany eksperyment w monachijskiej

mennicy. Szczególny udział miała tu obrona, która oparła na nim swą strategię. Powołano biegłych.

Profesor Hönigschmid z uniwersytetu w Monachium, który już opiniował sztuczne złoto tajnego radcy

Miethego, wyraził swój kategoryczny pogląd, że jest rzeczą niemożliwą dokonanie przemiany

pierwiastków poprzez tak pospolite reakcje chemiczne, jak praktykuje to Tausend. Można to osiągnąć

jedynie przez rozbicie atomu. Do tego zaś niezbędne są ogromne, dziś niemożliwe do uzyskania, ilości

energii.

Tausend i jego obrońca rozpoczęli więc wyjaśniać możliwość przemiany pierwiastków na zasadzie

„harmonijno-okresowego układu”. Czy profesor o tym nie czytał? Hönigschmid znał słowa, melodię

i autora piosenki, toteż niczym nie sugerując się odpowiedział, że broszura pt. 180 pierwiastków jest

dziełem absolutnego ignoranta, cierpiącego na manię wielkości, który próbuje czerpać nową mądrość

z przestarzałych podręczników.

Także przekształcenie ołowiu w złoto, które Tausend zademonstrował pozornie tak przekonywająco

w mennicy, znalazło w toku procesu wręcz zaskakujące wyjaśnienie. „Sztuczne” złoto w ilości 95 mg,

składające się w 80% z czystego złota i w 20% ze srebra, mogło z powodzeniem pochodzić ze złotej

stalówki wiecznego pióra. Na takie stalówki używano bowiem stopu złota ze srebrem w podobnych

proporcjach. Przypuszczenie to zelektryzowało prokuratora, który zarządził natychmiastowe

dostarczenie tego corpus delicti. Jednakże wiecznego złotego pióra Tausenda nie udało się odnaleźć...

Tausend został skazany przez sąd jako winny zarówno popełnienia, jak i prób popełnienia wielu

oszustw. Skazano go na karę 3 lat i 8 miesięcy więzienia, zaliczając mu okres aresztu śledczego.

Prokurator żądał kary 6 lat więzienia.

Obrońca Tausenda, który występował o uwolnienie, przekonał widocznie sąd, że nie można

przypisywać całej winy temu jednemu człowiekowi. W rzeczywistości, jak wywodził w swej mowie

obrończej, powinno się skazać nie Tausenda, lecz Ludendorffa i inne znakomitości partyjne NSDAP,

jak również tych, którzy go finansowali. Przez swoje uwielbienie dla obciążonego patologicznie

Tausenda wpędzili go w swoistą manię wielkości i doprowadzili do tego, że uznał swe oszustwa za

czystą prawdę8.

8 Nie ucichła jeszcze afera Tausenda w Niemczech, a na widowni pojawił się nowy alchemik XX w., Polak, inż. Zbigniew Dunikowski. Działalność jego stała się również bardzo głośna i frapowała wiele umysłów. Prasa światowa wypowiedziała się o nim niezbyt pochlebnie, choć nie brakowało pochwał i głosów zachęty skierowanych pod jego adresem. Sprawa Dunikowskiego jest nader zagmatwana i do dnia dzisiejszego nikt nie zadał sobie trudu wyjaśnienia jej do końca, włącznie z organami sądowymi. Znamy jedynie następujące fakty. Francuskie pismo „Matin” z dnia 4 stycznia 1932 r. zamieściło artykuł omawiający teorię Dunikowskiego. Teoria ta dotyczyła możliwości przemiany metali nieszlachetnych w złoto i opierała się na tezie, że istnieje tylko jeden pierwiastek chemiczny - tlen, wszystkie zaś inne są tylko jego modyfikacjami. Dunikowski nie sprecyzował jednak bliżej, jak to należy rozumieć. Według niego, ciałami pośrednimi między tlenem i metalami są sole, nazywane przez niego „embrionami metalogenicznymi”; z nich w ciągu tysiącletnich procesów miały utworzyć się metale. W wywodach tych dostrzega się pewną zbieżność z analogiczną teorią Teodora Tiffereau, który uważał - podobnie jak William Prout w 1815 r. - za taki jedyny pierwiastek wodór i który bez wątpienia był duchowym przewodnikiem Dunikowskiego. Dunikowski miał dokonać odkrycia tajemniczych „promieni Z”, które ów proces przekształcania soli w metale skracają do bardzo krótkiego czasu, mianowicie do jednej minuty. W aparacie swym umieszczał on ampułkę z mieszaniną metali, które wskutek bombardowania (?) zamieniały się w substancje promieniotwórcze. Następnie wydzielały one z wielką siłą „promienie Z”, nazwane przez Dunikowskiego „promieniami syntetycznymi”. W celu zaktywizowania ich działania kombinowano je z trzema rodzajami prądów elektrycznych: prądem o wysokiej częstości, prądem stałym oraz promieniami nadfioletowymi (?). Wspólne działanie tych trzech rodzajów energii miało spowodować przemianę metali nieszlachetnych w złoto. Oczywiście trudno cokolwiek wywnioskować z tego zakonspirowanego stylu wynalazcy. Nie przeszkodziło mu to w wielokrotnym fotografowaniu się obok swego złototwórczego aparatu. We Francji, gdzie Dunikowski opublikował swe odkrycie, szczęście mu nie dopisało. Rząd francuski wytoczył Polakowi proces, zakończony wyrokiem skazującym. Oskarżonemu udało się jednak obronić przed wierzycielami i przenieść z Francji do Włoch. Tu wszedł w bliższy kontakt z Mussolinim i w 1936 r. osiadł w San Remo, gdzie dyktator Italii wybudował mu specjalne laboratorium. W 1937 r. transportowiec „Imperia” wyładował dla Dunikowskiego 57 t złotodajnych piasków z Wysp Filipińskich. Powszechnie sądzono, że we Włoszech sprawa wyjaśni się, gdyż duce bardzo potrzebował złota i nie był skłonny wierzyć obietnicom. Alchemik przeniósł się jednak niebawem do Szwajcarii. Tam założył „fabrykę złota” w miejscowości Saint-Blaise; instalacje i urządzenia do tej fabryki kosztowały ponad milion franków szwajcarskich. Dunikowski musiał tu nie czuć się bezpieczny, gdyż zamierzał znowu wywieźć urządzenia tej fabryki na Filipiny, ale ponieważ rząd szwajcarski zażądał 6000 franków szwajcarskich tytułem opłaty celnej za wywiezienie aparatury, polecił rozbić młotami maszyny i urządzenia, prawdopodobnie w celu zachowania tajemnicy.

Fakty te wskazują, że doświadczenia i poczynania Dunikowskiego finansowały różne koncerny i trusty. Prasa niejednokrotnie donosiła o pertraktacjach, jakie prowadziły z nim „potężne grupy kapitalistów angielskich i francuskich”. Przedstawicielom tych grup alchemik musiał demonstrować jakieś bardzo zachęcające próby. W 1933 r. odwiedził Dunikowskiego w Saint-Blaise profesor August Piccard, któremu przedstawił on liczne eksperymenty. Piccard odmówił prasie wszelkich informacji. „Paris Soir” przypuszczał, że Piccard przybył do Saint-Blaise na polecenie Sergo Vitouceuse, syna belgijskiego milionera, który zamierzał finansować dalsze eksperymenty Dunikowskiego. W 1938 r. prasa podała, że fabryka Dunikowskiego zostanie założona na Filipinach w miejscowości Masmat, 160 km od Manili. Kapitał zakładowy dostarczony przez finansistów Dunikowskiemu (Towarzystwo Asia Limited et Co) wynosił 40 mln franków szwajcarskich. Na Filipinach Dunikowski przebywał w czasie ostatniej wojny i tam podczas działań wojennych zginęła jego najstarsza córka. Po wojnie przeniósł się wraz z rodziną do Nowego Jorku, gdzie zamierzał skarżyć rząd Stanów Zjednoczonych o odszkodowanie za zabitą córkę. Podobno Ignacy Paderewski żywo interesował się pracami i doświadczeniami Dunikowskiego. (Przyp. Romana Bugaja).

Rozdział piąty

Fantastyczne energie

Ostatnie brakujące pierwiastki

Gdy twórca złota Tausend konstruował swój „harmonijno-okresowy” układ pierwiastków, wskazywał

na wiele pustych miejsc pozostałych dla jeszcze nie odkrytych pierwiastków. Doliczył się sporej ich

liczby 94. Samouk Tausend, jak wiadomo, wychodził z założenia, że pierwiastków jest 180. Ale

przekonaliśmy się, że nie można dawać wiary temu szarlatanowi, porzućmy więc fantazje Tausenda

i powróćmy do nauki.

Po sformułowaniu prawa Moseleya spektroskopia rentgenowska stała się jednym z najcenniejszych

środków pomocniczych w poszukiwaniu i określeniu miejsc nie znanych jeszcze pierwiastków. Na

początku lat dwudziestych spośród 92 pierwiastków zawartych w układzie okresowym brak było

jeszcze sześciu, a mianowicie numerów 43, 61, 72, 75, 85 i 87. Przy zastosowaniu reguły Moseleya

można było ustalić właściwą im częstość rentgenowską, a na tej podstawie określić ich liczbę

atomową. Umożliwiało to jednoznaczne zaliczenie ich do odpowiednich grup pierwiastków

w układzie okresowym i - co za tym idzie - przewidywanie ich właściwości chemicznych.

W odniesieniu do pierwiastka nr 72 istniały różnice poglądów. Niels Bohr wydedukował na podstawie

swego modelu atomu, że wszystkie pierwiastki następujące po lantanie (nr 57), w liczbie 14, muszą

być trójwartościowe, ponieważ mają taką właśnie liczbę elektronów zewnętrznych. Przemawiało za

tym również nadzwyczajne wzajemne podobieństwo tych tzw. pierwiastków ziem rzadkich. Dopiero

począwszy od pierwiastka nr 72 liczba elektronów walencyjnych wzrastała, jak zwykle, znów o 1.

Pierwiastek nr 72, który nie był jeszcze znany, posiadałby zgodnie z tym 4 elektrony zewnętrzne

i dlatego musiałby być czterowartościowy. Jako homologu cyrkonu należało go szukać w minerałach

zawierających cyrkon. W żadnym przypadku pierwiastek nr 72 nie mógł należeć do grupy ziem

rzadkich.

Inni badacze wyrażali w tej sprawie odmienny pogląd. Choć daremnie usiłowali od dłuższego czasu

wydzielić pierwiastek nr 72 z minerałów ziem rzadkich, kontynuowali jednak nie zrażając się

niepowodzeniami swe poszukiwania. Chemik francuski Georges Urbain był przekonany, że w 1914 r.

stwierdził przy zastosowaniu spektroskopii rentgenowskiej obecność pierwiastka nr 72, ziemi

rzadkiej, którą nazwał „celtem”. Uznania pierwszeństwa dla swego odkrycia domagali się również

badacze norwescy.

Któż więc miał słuszność? Spór mogła rozstrzygnąć tylko praktyka. Chemicy Georg von Hevesy i Dirk

Coster, pracujący w kopenhaskim instytucie jako goście na zaproszenie duńskiego fizyka atomowego,

Nielsa Bohra, przekonani o słuszności jego teorii, postanowili w 1922 r. szukać pierwiastka nr 72

w norweskich minerałach cyrkonu. Już w pierwszej frakcji badanej substancji stwierdzono w widmie

rentgenowskim linie poszukiwanego pierwiastka. Wkrótce udało się również wyizolować go

w ilościach wystarczających do analiz. Obydwaj chemicy nazwali odkryty pierwiastek hafnem. Uczcili

w ten sposób miasto, w którym działał Niels Bohr, ponieważ Kopenhaga nazywała się po łacinie

Hafnia.

Hafn był ostatnim brakującym pierwiastkiem o parzystej liczbie atomowej. Według reguły

sformułowanej przez Williama Drapera Harkinsa, pierwiastki te występują w naturze o wiele częściej

niż ich nieparzyści sąsiedzi. Można było dlatego przypuszczać, że nie znane jeszcze pierwiastki

chemiczne o numerach 43, 61, 75, 85 i 87 albo w ogóle nie występują na Ziemi, albo tylko w postaci

śladowej, gdyż w przeciwnym przypadku zostałyby do tej pory odkryte.

Sensacją naukową, do spopularyzowania której przyczyniła się przede wszystkim prasa codzienna,

wydawało się więc doniesienie o odkryciu pierwiastków nr 43 i nr 75, które nazwano odpowiednio

eka-manganem i dwi-manganem. Informację o udanym odkryciu podała chemiczka Ida Tackę na

posiedzeniu Pruskiej Akademii Nauk, odbywającym się w dniu 11 czerwca 1925 r. w Berlinie.

Wspólnie ze swym późniejszym mężem, Walterem Carlem Noddackiem, i innym uczonym, O.

Bergiem, wypróbowywała ona metodę wzbogacenia tych pierwiastków wykorzystując ich właściwości

chemiczne. Badano widma rentgenowskie poszczególnych frakcji uzyskanych z wielu minerałów.

Wreszcie przy analizie norweskiego minerału kolumbitu uczeni natrafili na ślady poszukiwanych

pierwiastków, które nazwali mazurem (nr 43) i renem (nr 75). Ilości tych pierwiastków były rzędu 10-6

do 10-7 g.

W kilka dni po ogłoszeniu o odkryciu pierwiastków nr 43 i nr 75 doświadczony analityk Wilhelm

Prandtl wygłosił odczyt w Towarzystwie Chemicznym w Monachium. Przestrzegał on usilnie przed

zbyt pośpiesznymi doniesieniami o sukcesie, nie mógł bowiem doszukać się owych eka-manganów

we wspomnianym minerale, nie znalazł ich nawet w próbce minerału przekazanej przez

odkrywczynię, która to próbka miała rzekomo zawierać 0,8 do 1,0% renu.

Sprawa zaczęła się gmatwać, gdy dwaj czescy uczeni, Vaclav Dolejšek i Jaroslav Heyrovský, podali do

wiadomości, że udało im się wykazać w solach manganu metodami polarografii i spektroskopii

domieszkę 1% pierwiastka nr 75 i że miało to miejsce jeszcze przed odkryciem Tacke i Noddacka. Swe

prawo do pierwszeństwa odkrycia pierwiastka nr 75 zgłosił także londyński chemik Bruce. Dołączył się

również Zwiagincew, badacz radziecki z Instytutu Platyny Akademii Nauk ZSRR, który zakwestionował

odkrycie, stwierdzając wbrew informacji pani Noddack, że w rudach platyny dwi-mangan w ogóle nie

występuje. Na domiar wszystkiego donosił też Anglik Loring o swych udanych próbach „syntezy”

pierwiastków nr 43 i nr 75 w lampie rentgenowskiej. Myślenie kategoriami alchemicznymi odegrało

tu niemałą rolę, gdyż dokonał on „syntezy” pierwiastka nr 43 z potasu i niklu, a pierwiastka nr 75

z ołowiu i molibdenu. Takich jednak „alchemicznych misteriów” naukowcy nie traktowali poważnie.

Nad innymi natomiast zarzutami należało się dobrze zastanowić.

Czując się zagrożoną w swym honorze uczonej, pani Ida Noddack podjęła z wielkim temperamentem

obronę przed stawianymi jej zarzutami. Bruce miał w ręku tylko mangan zanieczyszczony żelazem, ale

ani odrobiny pierwiastka nr 75. Co się tyczy Heyrovskiego i Dolejšeka w toku powtarzanych ich

metodą doświadczeń nie wykryto nowego pierwiastka. Linie spektralne zaobserwowane przez

Czechów mogły pochodzić od rtęci i talu, a nie od pierwiastka nr 75.

Co do Prandtla państwo Noddack byli zdania, iż nie ma w tym nic dziwnego, iż nie znalazł on renu,

skoro w przekazanej mu próbce, która zawierała także uran i niob, i to w dziesięciokrotnie większych

ilościach, nie stwierdził ich obecności. Zadeklarowali więc wyrozumiale gotowość przesłania

Prandtlowi nowej próbki, jeśli tylko będzie on mógł zagwarantować, że jego spektroskop potrafi

wykryć pierwiastek przy stężeniu kilku procent. Ta niezbyt przyjazna reakcja ze strony pary uczonych

wzburzyła ponad wszelką miarę starego chemika. Od 25 lat eksperymentował on z rzadkimi

i najrzadszymi pierwiastkami, toteż „Mogę bez przesady powiedzieć” - replikował - „że w zakresie

preparatyki nieorganicznej posiadam nieporównanie większe doświadczenie i na podstawie tego

doświadczenia muszę niestety stwierdzić że metody, którymi państwo Noddackowie chcieli

wyodrębnić eka-mangany z minerałów, nie są zbyt piękne”.

Spór ciągnął się przez kilka lat, dopóki Ida i Walter Noddackcwie nie ogłosili w październiku 1929 r.

o wyizolowaniu 1 g renu. Tę ilość substancji wyodrębnili oni z 600 kg błyszczu molibdenowego,

uzyskując pewność co do jej czystości poprzez zbadanie widma wyładowania iskrowego i widma

rentgenowskiego. W ten sposób zajęte zostało miejsce nr 61 w układzie okresowym pierwiastków,

nad losem zaś pierwiastka nr 43 rozpostarto zasłonę milczenia.

Zmącona radość odkrywców

Nie mniej zażarte boje towarzyszyły rzekomemu odkryciu pierwiastka nr 61. Stawiano sobie nawet

pytanie, czy odkrycie ostatnich brakujących pierwiastków musi zawsze wywoływać spory i kłótnie

między uczonymi?

Wilhelm Prandtl na próżno usiłował wyodrębnić ten pierwiastek ziem rzadkich, oznaczony nr 61,

z neodymowych (neodym, pierwiastek nr 60) i samarowych (samar, pierwiastek nr 62) frakcji

naturalnych ziem itru. Nie udało mu się ani razu w widmie rentgenowskim stwierdzić obecności tego

pierwiastka. W dwa lata później, w marcu 1926 r., B. Smith Hopkins, Yntema i Harris, chemicy

amerykańscy z uniwersytetu w Illinois, donieśli, że właśnie za pomocą analizy spektralnej stwierdzili

obecność tej ziemi rzadkiej. Pierwiastek nr 61 znaleźli tam, gdzie na próżno poszukiwał go Prandtl,

mianowicie w wydzielonej z odpadów monacytowych frakcji neodymu i samaru. Dla nowego

pierwiastka zaproponowali nazwę illinium.

Prandtl natychmiast dał wyraz swoim wątpliwościom. Według niego, same linie spektralne nie

stanowiły dostatecznego dowodu, tym bardziej że jego zdaniem pochodziły one z pewnością od

zanieczyszczeń. Tak więc Harris, Yntema i Hopkins nie przedstawili „żadnego niezbitego dowodu na

poparcie swego odkrycia pierwiastka nr 61”.

Informacja Amerykanów skłoniła do wystąpienia Włochów, Rollę i Fernandeza, z Instytutu Chemii

uniwersytetu we Florencji. Oświadczyli oni, że pierwiastek nr 61 został przez nich zaobserwowany już

w czerwcu 1924 r. w toku rentgenowskiej analizy spektralnej brazylijskiego piasku monacytowego.

Nadano mu wtedy nazwę florentium.

Dla porządku próbowano się dowiedzieć, w jakim fachowym czasopiśmie zamieszczona została

informacja o odkryciu Włochów. Nieco speszeni wyznali oni, że swoje niezupełnie dokończone,

opakowane i opieczętowane sprawozdanie z badań złożyli w Akademii Nauk w Rzymie. Amerykanie

skomentowali to wyjaśnienie jawną kpiną. Jeśli sprawa tak się przedstawia, to zwracają uwagę, że

pierwszeństwo nadania nazwy brakującemu pierwiastkowi nr 61 należy się w każdym przypadku

właśnie im, ponieważ już w 1922 r. amerykańska strona odkryła w widmie pierwiastków ziem

rzadkich nieznane linie i uznała, że należą one do pierwiastka nr 61.

Jeśli się czyta fachowe czasopisma z lat 1926-1928, zadziwia zacietrzewienie, z jakim odbywała się

wymiana poglądów wokół sprawy odkrycia pierwiastka nr 61. Obydwa obozy zyskiwały sobie

popleczników. Aż do końca nie można było dojść do porozumienia, komu należy przyznać

pierwszeństwo odkrycia i jak w końcu nazwać nowo odkryty pierwiastek, którego zresztą dotychczas

nikt nie miał w ręku: illinium czy florentium?

Najrozsądniej wypowiedział się tu Wilhelm Prandtl w styczniu 1927 r.: „Wydaje się prawdopodobne,

że objawy zbliżania się do końca układu okresowego pierwiastków występują już we wcześniejszych

okresach, mianowicie przy pierwiastkach nr 43 i dalej, przy 43 + 18 = 61..., a to ze względu na

nietrwałość konfiguracji atomów, aby wreszcie przy 43 + 18 + 32 = 93 wystąpić ostatecznie”. Inaczej

mówiąc, Prandtl wyraził pogląd, że pierwiastki na miejscach oznaczonych numerami 43, 61 i 93 mogą

w ogóle nie istnieć.

Nie mniejsze kontrowersje towarzyszyły odkryciu pierwiastków nr 85 (eka-cezu) i nr 87 (eka-jodu).

W latach 1930-1932 Fred Allison, Murphy i Bishop z politechniki stanu Alabama w Auburn (USA)

stwierdzali wielokrotnie, że odkryli dwa pierwiastki - nr 85 alabamium i nr 87 virginium. Znajdowali je

w wodzie morskiej, w naturalnych złożach soli, w mice i minerałach cezu. Wzbogacenie tych

pierwiastków udawało im się jakoby uzyskać dzięki zastosowaniu jakiejś niezbyt jasnej metody

„magnetooptycznej”.

Naukowa wartość tej nowej metody analitycznej została bardzo mocno zakwestionowana przez

innych badaczy, m. in. przez Amerykanów Papisa i Wainera z Uniwersytetu Cornella w Ithace, którzy

byli przeświadczeni, że sami odkryli pierwiastek nr 87. Należy tu także wymienić pannę Hulubei z

Rumunii, która odkryty przez siebie pierwiastek nr 87 nazwała moldavium.

Newton Friend z Birmingham udał się specjalnie nad Morze Martwe, aby wyśledzić tam poszukiwane

pierwiastki o numerach 85 i 87. Sądził on, że nadzwyczaj wysokie zasolenie tego śródlądowego

zbiornika wodnego stwarza pomyślne przesłanki dla ewentualnych odkryć. Nadzieje na znalezienie

należącego do metali alkalicznych eka-cezu w wodzie morskiej były logicznie uzasadnione z uwagi na

bliskie pokrewieństwo pierwiastka nr 85 z cezem, potasem i sodem. „Chemical News” (Nowiny

Chemiczne) zamieściły w 1932 r. na ten temat przyczynek pióra niejakiego Stephensona.

Wykombinował on, gdzie należy szukać eka-cezu w oceanach: w Rowie Filipińskim w pobliżu wyspy

Mindanao, na głębokości około 10 000 m. Kto odważy się na taką wyprawę?

Na przekór wszystkim wysiłkom badaczy miejsca oznaczone numerami 43, 61, 85 i 87 w okresowym

układzie pierwiastków pozostały puste. Ren był rzeczywiście ostatnim pierwiastkiem, który udało się

uzyskać w klasyczny sposób i wyizolować chemicznie w ilości dostatecznej do zbadania jego cech,

chociaż okupiono to niemałymi wysiłkami.

Jeśli chodzi o inne brakujące pierwiastki, obserwowano jedynie ich ślady w postaci linii widma

rentgenowskiego. Właściwie nigdy nie było pewne, czy należą one właśnie do poszukiwanych

pierwiastków. Nie udało się też wzbogacić tych nieznanych pierwiastków. Niepowodzenia

tłumaczono sobie wówczas tym, że - być może - pierwiastki o numerach 43, 61, 85 i 87 wcale nie

istnieją. Mogły one ulec zupełnemu rozpadowi w ciągu co najmniej 4,6 mld lat istnienia Ziemi. Takie

przypuszczenie wydawało się możliwe przynajmniej w odniesieniu do pierwiastków o numerach 85 i

87, gdyż w układzie okresowym pierwiastków należą one do grupy pierwiastków

promieniotwórczych.

Pocisk bez ładunku

Od czasu dokonania w 1919 r. przemiany azotu w tlen przy wykorzystaniu cząstek alfa wierzono

mocno, że fizyka jądrowa posiada klucz do wszelkich transmutacji pierwiastków. Ogólnie panującemu

przeświadczeniu, że za pomocą metody Rutherforda można będzie stopniowo przekształcić lub rozbić

wszystkie atomy działając na nie wysokoenergetycznymi cząstkami alfa, zadało kłam życie. W ciągu

10 lat po pierwszym udanym eksperymencie skutecznemu bombardowaniu cząstkami alfa uległo

niespełna tuzin pierwiastków, i to tylko najlżejszych. Jeśli zaś chodzi o pierwiastki ciężkie, to nawet

cząstki alfa o maksymalnej dostępnej energii dziewięciu milionów elektronowoltów nie były w stanie

wedrzeć się do masywnego jądra atomu. Były one odpychane przez duży, o tym samym znaku

ładunek jądra i w ogóle nie wchodziły z nim w kontakt. Rozwiały się więc dawne nadzieje, że uda się

za pomocą cząstek alfa przekształcić rtęć w sąsiadujące z nią złoto, że rozwiązaniem może być

zastosowanie takich pocisków, jak protony, czyli jądra atomów wodoru. Niezbędne było przy tym

oczywiście przyspieszenie tych cząstek do takich energii, jakie miały cząstki alfa. Tylko skąd wziąć tak

ogromne energie? W tym celu należałoby uzyskać olbrzymie stałe napięcia rzędu milionów woltów,

co wymagałoby nie znanych dotychczas technik.

Przełom nastąpił w 1930 r. Amerykańscy fizycy skonstruowali w Waszyngtonie transformator Tesli

o napięciu 3 mln woltów, za pomocą którego udało im się przyśpieszyć protony do energii 1

megaelektronowolta (MeV). W rok później Robert Jemison Van de Graaff zbudował na uniwersytecie

w Princeton swój pierwszy akcelerator elektrostatyczny, wytwarzający napięcie 1,5 mln woltów,

który później został nazwany jego nazwiskiem. Ernest Orlando Lawrence wraz ze swymi

współpracownikami z uniwersytetu w Berkeley znaleźli wreszcie zupełnie nową drogę: w sprytny

sposób za pomocą wielkiego elektromagnesu zmusił Lawrence cząstki do spiralnego obiegu w silnym

polu elektrycznym. W ten sposób cząstki osiągały stopniowo coraz większą prędkość.

Zasada działania pierwszego cyklotronu skonstruowanego przez Lawrence’a. Cyklotron okazał się niezmiernie użytecznym urządzeniem

Synchrotron CERN-u w Genewie: kilometrowe tory obiegu

Wynaleziony został cyklotron. Dzięki temu akceleratorowi cząstek można było teraz uzyskiwać

promieniowanie o natężeniu porównywalnym z promieniowaniem wielu kilogramów radu. Był to

ogromny postęp, gdyż nigdy nie udałoby się zgromadzić takich ilości radu.

W końcu 1931 r. Lawrence uzyskał w swym cyklotronie energię 1 MeV, a w rok później już 5 MeV.

Energie osiągalne w nowoczesnych akceleratorach określa się w gigaelektronowoltach (GeV), a więc

w miliardach elektronowoltów. W porównaniu z pierwszym akceleratorem cyklicznym

najpotężniejsze dzisiejsze urządzenia ze swymi kilometrowymi torami przyśpieszeń wydają się

gigantami.

Uczniom Ernesta Rutherforda, Johnowi Douglasowi Cockcroftowi i Ernestowi Thomasowi Waltonowi,

udało się w 1932 r. dokonać pierwszej przemiany jądra za pomocą protonów przyspieszonych

w akceleratorze. Ich celem było jądro atomu litu, trzeciego spośród najlżejszych pierwiastków (po

wodorze i helu). Bombardowane protonami jądra litu przekształciły się w jądra helu. Pierwsze

wyjaśnienie tego procesu podali dwaj radzieccy fizycy jądrowi, Igor Kurczatow i Kiriłł Dmitrijewicz

Sinielnikow, którzy krótko po tym wydarzeniu, i niezależnie od zespołu z Cambridge, uzyskali ten sam

wynik. Goniąca za sensacją prasa uznała „rozbicie” atomu litu za jeden z kolejnych kroków na drodze

podporządkowania człowiekowi energii atomowej i podjęła zaraz śmiałe spekulacje, że okręt

wojenny, zaopatrzony w kilka gramów litu jako „paliwo”, mógłby przepłynąć Atlantyk. Zwróćmy

uwagę na fakt, że przewidując zastosowanie energii atomowej dla ilustracji posłużono się okrętem

wojennym, a nie handlowym. Z dużo większą trzeźwością traktowali ten eksperyment fachowcy.

Przemianie uległa tylko mikroskopijna ilość litu. Trzeba było przyspieszyć miliony protonów, by

nastąpiło jedno, jedyne zderzenie.

Do wypróbowanych pocisków, które zostały skierowane na jądra atomów, tzn. cząstek alfa (jądra

atomów helu) oraz protonów (jądra atomów wodoru), dołączył na początku 1932 r. następny pocisk -

deuteron. Jako jądro ciężkiego izotopu wodoru ma on masę dwa razy większą od masy protonu.

W tym samym roku w promieniach kosmicznych odkryto pozyton, który okazał się dodatnio

naładowanym odpowiednikiem ujemnie naładowanego elektronu. Niedługo potem udało się wykryć

tę nową cząstkę elementarną również w ziemskich procesach promieniotwórczych. Gdy z początkiem

1932 r. James Chadwick odkrył następną nie znaną dotychczas cząstkę, neutron - rok 1932 nazwano

w kręgach uczonych annus mirabilis, tzn. cudownym rokiem.

Tę w ogóle pozbawioną ładunku cząstkę, o masie równej masie protonu, znalazł Chadwick jako

składową część tzw. „promieniowania berylu” odkrytego w 1930 r. przy bombardowaniu berylu

cząstkami alfa. Przez dłuższy czas uważano to przenikliwe promieniowanie za twarde promieniowanie

gamma. Później udało się wykazać, że promieniowanie berylu składa się w rzeczywistości z kwantów

gamma i neutronów.

Wraz z odkryciem neutronów znikły od razu podstawowe trudności, których przysparzała teoretykom

budowa atomu. Ostatnio panował pogląd, że jądro atomu składa się z protonów i elektronów. Pogląd

ten zawierał w sobie pewne początkowo nierozwiązalne sprzeczności. Uniemożliwiał on odpowiedź

na pytanie, dlaczego przy jednakowym ładunku jądrowym izotopy jednego i tego samego pierwiastka

mają różne ciężary. Rozwiązanie tego problemu podali w 1932 r. niezależnie od siebie dwaj fizycy:

Dymitr Iwanienko ze Związku Radzieckiego i krótko po nim Niemiec Werner Heisenberg, współtwórca

mechaniki kwantowej. Wyjaśnili oni, że jądra atomów należy wyobrażać sobie jako twory złożone

z neutronów i protonów. Tłumaczyło to zarazem różną masę izotopów - różnice te spowodowane są

większą lub mniejszą liczbą neutronów.

Naukowcy mieli nadzieję, że neutron, jako cząstka pozbawiona ładunku, stanie się pociskiem, który

będzie mógł wtargnąć do nie zdobytej dotychczas twierdzy ciężkich jąder atomów. Może teraz także

rtęć da się zamienić w sąsiadujący z nią ciężki pierwiastek, w złoto?

W swym dziele Interpretacja atomu z 1932 r. Frederick Soddy wypowiedział się chyba po raz pierwszy

na temat fundamentalnego znaczenia neutronu jako „nieocenionej nowej broni” do przekształcenia,

a może nawet do rozbicia atomu. Ale i teraz jeszcze brak było odpowiedzi na pytanie, jak to uczynić?

Sztuczna promieniotwórczość

Na początku lat trzydziestych mogło się wydawać, że ulubione zajęcie wielu badaczy atomu,

polegające na wykrywaniu nowych promieniotwórczych produktów rozpadu, nie ma przed sobą

żadnej przyszłości. Badania te prowadzono z iście detektywistycznym zacięciem. Teraz jednak

uzyskano już komplet naturalnych pierwiastków radioaktywnych. Nie miał tu większego znaczenia

fakt, że wyjściowy człon szeregu aktywnego, tj. aktyno-uran, był, jak dotąd, tylko hipotetycznym

tworem. Badaczom atomu nawet na myśl nie przychodziło, że może zajść konieczność wyruszenia na

nowo w pogoń za nie znanymi pierwiastkami promieniotwórczymi.

Wtedy właśnie wybuchł między specjalistami niezwykle ciekawy spór na temat pierwiastka o liczbie

atomowej 93, którego właściwie na Ziemi być nie powinno. Od czasu uporządkowania przez

Mendelejewa pierwiastków w układzie okresowym za ostatni spośród 92 chemicznych pierwiastków

uchodził uran i ten pogląd podzielał ogół naukowców.

Niektórzy uczeni nie mogli się jednak uwolnić od myśli, że liczba pierwiastków może być większa niż

92. Niels Bohr zastanawiał się już w 1922 r. nad wynikającą z jego teorii widm świetlnych i budowy

atomu możliwością istnienia gazu szlachetnego o liczbie atomowej 118. Wielu uczonym wydawało się

to jednak czystą spekulacją.

W kwietniu 1934 r. zainteresowanie tym problemem rozbudziła na nowo znana nam już Ida Noddack,

wygłaszając swój szeroko pomyślany wykład pt. „Układ okresowy pierwiastków i jego luki”.

W wykładzie tym, opublikowanym w numerze czasopisma „Angewandte Chemie” (Chemia

Stosowana) z 19 maja 1934 r., postawiła ona prowokacyjne pytanie, dlaczego układ okresowy

pierwiastków urywa się nagle na uranie, i demonstracyjnie zarezerwowała w swojej tabeli miejsca od

nr 93 do nr 96 dla jeszcze nie odkrytych pierwiastków. „Wydaje mi się” - twierdziła pełna optymizmu

pani Noddack - „że pierwiastki następujące po uranie, zwane transuranowcami, mają ze wzrostem

liczby atomowej coraz krótszy żywot i dlatego są coraz rzadsze. Pierwiastki o parzystych liczbach

atomowych 94 i 96, stojące bezpośrednio za uranem, powinno dać się wykryć nawet za pomocą

dzisiejszych metod... Można więc oczekiwać, że właśnie w tych miejscach układu okresowego spotka

nas jeszcze wiele niespodzianek”.

I rzeczywiście, te zapowiedziane niespodzianki nie dały na siebie długo czekać. Oto na początku

1934 r. Irena Curie, córka Marii Skłodowskiej-Curie, wraz ze swym małżonkiem, Fryderykiem Joliot,

dokonali odkrycia przyjętego z niemałym zdumieniem przez fachowe kręgi uczonych. Małżonkom

Joliot udało się opisać „nowy rodzaj promieniotwórczości”. Tak bowiem zatytułowali swoje

doniesienie wydrukowane w „Comptes Rendus” z 15 stycznia. Co się za tym kryło?

W toku swych badań naukowych para uczonych bombardowała folię aluminiową cząstkami alfa.

Okazało się, że po tym bombardowaniu aluminium stało się radioaktywne i że jego

promieniotwórczość można było stwierdzić nadal nawet po usunięciu źródła cząstek alfa. Takiego

zjawiska nikt jeszcze nie obserwował. Pojedyncze atomy glinu zostały przekształcone przez cząstki

alfa w promieniotwórczy fosfor (P). Stosując tę nową metodę nie można było wprawdzie kierować

procesem rozpadu promieniotwórczego, lecz można go było teraz sztucznie wywołać. To, czego

Stefania Maracineanu szukała bezskutecznie na starych ołowianych dachach, stało się faktem.

Promieniotwórczość dała się sztucznie wywoływać w lżejszych - właściwie początkowo tylko w takich

- pierwiastkach:

27

13𝐴𝑙 +

4

2𝛼 →

30

15𝑃 ∗ +

1

0𝑛

Jądro promieniotwórczego fosforu rozpada się z kolei na pozyton i trwałe jądro izotopu krzemu:

30

15𝑃 ∗ →

30

14𝑆𝑖 +

0

+1𝑒

I znów udało się badaczom atomu, tym „alchemikom XX w.”, dokonać spektakularnej przemiany

pierwiastków. Zmuszenie materii do rozpadu radioaktywnego oznaczało bez wątpienia dalszy milowy

krok na drodze do opanowania gigantycznych zasobów energii jądrowej.

Zainspirowany odkryciem sztucznej promieniotwórczości Enrico Fermi, nowa gwiazda

w międzynarodowej rodzinie badaczy atomu, rozpoczął w swej pracowni w Instytucie Fizyki

uniwersytetu rzymskiego systematycznie ostrzeliwać neutronami pierwiastek po pierwiastku.

Młodego badacza pchała do działania nadzieja, że za pomocą bombardowania neutronami, a nie

tylko cząstkami alfa, uda mu się wywołać sztuczną promieniotwórczość.

Enrico Fermi i jego koledzy d’Agostino, Emilio Gino Segrè, Edoardo Amaldi i Franco Dino Rasetti,

prowadzili swe próby metodycznie: rozpoczęli od pierwiastka nr 1, wodoru, który poddali działaniu

strumienia neutronów. Po usunięciu źródła neutronów, które stanowiła zatopiona rurka z emanacją

radu i sproszkowanym berylem, sprawdzali, czy napromieniowany pierwiastek stał się

promieniotwórczy. W tym celu użyli skonstruowanych przez siebie liczników, które działały na

zasadzie licznika Geigera-Müllera, znanego od 1928 r. i tak właśnie nazywanego. Fermi uparł się, że

sprawdzi w ten sposób wszystkie pierwiastki z układu okresowego, aż do uranu włącznie. Ale skąd

wziąć te wszystkie substancje? Uczeni potrzebowali dużo czasu, aby przeszukać zakurzone półki

instytutów, składów chemicznych oraz aptek i wreszcie zgromadzić to, czego potrzebowali.

Pracowników instytutu uniwersytetu rzymskiego bawiły wysiłki młodych uczonych. Jak opętani

przebiegali Fermi i jego koledzy długie korytarze instytutu, aby po zakończeniu napromieniowania

dokonać pomiarów w pomieszczeniu nie skażonym radioaktywnością. Mogło się bowiem zdarzyć, że

akurat powstał szybko rozpadający się pierwiastek, którego okres połowicznego rozpadu wynosi tylko

kilka sekund. Wracali zazwyczaj powoli i pełni rozczarowania. Po zbadaniu w ten sposób pierwszych

ośmiu pierwiastków fizycy nie zauważyli u żadnego z nich oznak sztucznej promieniotwórczości. Przy

dziewiątym pierwiastku, fluorze, licznik jednak zaczął nagle tykać! Włosi stwierdzili wkrótce, że

bardzo wiele substancji chemicznych ulega aktywacji po napromieniowaniu neutronami i przy emisji

przeważnie cząstek beta przekształca się w atomy pierwiastków sąsiednich, mających liczbę atomową

wyższą o jeden. Fermi stał się odkrywcą „promieniotwórczości wywoływanej ostrzałem neutronów”.

Odkrycie to opisał Fermi w sprawozdaniu z 10 kwietnia 1934 r. w majowym numerze czasopisma

„Nature” z tego roku, używając w tytule takiego właśnie określenia odkrytego przez siebie zjawiska.

Spór o pierwiastek nr 93

Fermi oczekiwał ciekawych wyników po doświadczeniach z ostatnim pierwiastkiem układu. Uran jest

pierwiastkiem najcięższym na Ziemi, jądro jego atomu składa się z 92 protonów i 146 neutronów.

Wynikająca stąd liczba masowa wynosi 238 (ściśle mówiąc, liczby te dotyczą izotopu uranu-238).

Jednakże już wtedy podejrzewano, że istnieją jeszcze inne izotopy uranu, np. hipotetyczny aktyno-

uran musiałby mieć masę mniejszą. Jednakże używając tradycyjnego spektrografu masowego Astona,

jakim się wtedy posługiwano, nie można było wykryć innego niż 238U izotopu uranu.

Model atomu uranu

Problem aktyno-uranu okazał się możliwy do rozwiązania dopiero wtedy, gdy Arturowi Dempsterowi,

amerykańskiemu fizykowi z uniwersytetu w Chicago, udało się w 1934 r. ulepszyć konstrukcję

spektrografu masowego przez zastosowanie nowego źródła jonów. Skład izotopowy uranu określił

Dempster w 1935 r. W widmie tego pierwiastka obok znanej, wyraźnej linii izotopu uranu-238 odkrył

on także słabszą linię innego izotopu, uranu-235, czyli poszukiwanego aktyno-uranu. Dzisiaj wiemy,

że naturalny uran składa się z 99,27% uranu-238, z 0,72% uranu-235 i z 0,005% uranu-234.

Gdy młody Fermi w połowie 1934 r. rozpoczął w Instytucie Fizyki uniwersytetu rzymskiego

bombardowanie uranu neutronami, wiedział tylko o istnieniu uranu-238. Gdyby udało się wstrzelić

jeden dodatkowy neutron do jądra atomu uranu, myślał Fermi, musiałby, zgodnie ze schematem:

238

92𝑈 +

1

0𝑛 →

239

92𝑈

powstać izotop promieniotwórczy o masie atomowej 239 i gdyby ten właśnie izotop ulegał rozpadowi

z emisją cząstek beta, powstałby pierwiastek o ładunku jądra 93, według wzoru:

239

92𝑈 →

239

93𝑋 +

0

−1𝑒

Takiej substancji nie było jednak jeszcze na naszej Ziemi i możliwość jej odkrycia była podniecająca.

Oznaczałoby to bowiem ni mniej ni więcej tylko wtargnięcie do nieznanego, całkowicie zamkniętego

dotychczas przed człowiekiem obszaru materii. Podobne uczucie musiało ogarniać kiedyś żeglarzy

wyruszających w podróż dookoła świata, by odkryć nieznane kraje i kontynenty i zdobyć ich

bogactwo.

Zachwyt Włochów nie miał granic, gdy powiodła się już pierwsza próba. Napromieniowany uran stał

się silnie promieniotwórczy i emitował, jak przewidywano, cząstki beta. Badania wykazały, że

radioaktywne produkty przemiany nie były identyczne z pierwiastkami sąsiadującymi z uranem.

W tym celu wystarczało w toku analizy chemicznej dodać odrobinę jakiegoś związku branego pod

uwagę pierwiastka, np. soli toru. Gdyby po wykonaniu zwykłej w takich przypadkach obróbki

chemicznej i strąceniu nie znany jeszcze produkt przemiany wykazał radioaktywność właśnie we

frakcji toru, nieznaną substancją byłby izotop toru. W przypadku przeciwnym nieznane ciało nie

byłoby izotopem toru i wtedy należałoby użyć w doświadczeniu innego pierwiastka lub związku

innego pierwiastka. Taki tok postępowania stosowany był często, i z wielką sumiennością i precyzją,

przez Ottona Hahna i Lisę Meitner oraz ich współpracownika Fritza Strassmanna.

Powtarzając swoje eksperymenty Fermi nie znalazł żadnych przesłanek wskazujących na to, że

z napromieniowanego neutronami uranu powstały izotopy któregoś ze znanych, sąsiadujących z nim

pierwiastków, np. protaktynu, toru, aktynu czy radu. Dlatego też wszystkie nowe pierwiastki

promieniotwórcze należało umieścić w układzie pierwiastków poza uranem, zaliczyć do grupy

transuranowców! Fermi sądził w szczególności, że - być może - istnieje uzasadnienie dla

przyporządkowania miejsca nr 93 w układzie pewnemu promieniotwórczemu produktowi rozpadu,

którego okres połowicznego rozpadu wynosił 13 minut, niemniej jednak zaopatrzył swoje

sprawozdanie z przeprowadzonych badań (zamieszczone w zeszycie czasopisma „Nature” z 16

czerwca 1934 r.) w ostrożny tytuł: „Prawdopodobne wytworzenie pierwiastków o liczbie atomowej

większej niż 92”. Tym bardziej nieprzyjemny był dla Fermiego i jego współpracowników rozgłos, jaki

włoska prasa nadała informacji o uzyskaniu pierwiastka nr 93, zaliczając ten fakt chełpliwie do

„faszystowskich zwycięstw w dziedzinie kultury”.

Włoscy fizycy odkryli w czasie swych prac pewne zdumiewające zjawisko. Wzbudzona przez neutrony

promieniotwórczość wzmagała się gwałtownie, gdy na drodze strumienia neutronów umieszczano

warstwę parafiny. Parafina jest węglowodorem. W swej wędrówce przez blok parafiny szybkie

neutrony spotykały na swej drodze niezliczone atomy wodoru o masie równej masie neutronów.

Atomy wodoru zmieniały bieg neutronów, zmuszały je do poruszania się zygzakiem i hamowały, tak

że opuszczały one parafinę ze znacznie zmniejszoną prędkością. Te spowolnione, czyli termiczne

neutrony potrafiły jednak przekształcać atomy z prawdopodobieństwem o wiele większym niż

neutrony prędkie, które bardzo często nie trafiały do celu.

Fermi myślał usilnie dalej. Przy zastosowaniu tej metody można będzie w niedalekiej przyszłości

uzyskiwać nowe sztuczne pierwiastki promieniotwórcze, i to może nawet w ilościach, które pozwalają

na zastąpienie coraz droższych naturalnych substancji radioaktywnych. Pojawił się więc i komercyjny

aspekt sprawy. Skłoniło to Fermiego i jego współpracowników do wystąpienia w dniu 26 października

1934 r. o opatentowanie swej metody sztucznego uzyskiwania nowych substancji

promieniotwórczych z pierwiastków chemicznych poprzez poddawanie ich działaniu spowolnionych

neutronów. Czy był to nowy patent alchemiczny? Tak sądzić raczej nie należało. Włochom nie

przyszło wtedy na myśl, że można by uzyskać energię atomową w procesie sztucznie wywoływanych

przemian pierwiastków. A przecież ich odkrycie stanowiło bardzo istotny krok w tym właśnie

kierunku.

Wydawało się, że w związku z odkryciem pierwiastka nr 93 wybuchnie nowy spór o pierwszeństwo.

W lipcu 1934 r. czechosłowacki inżynier Odalen Koblic poinformował bowiem, że wyizolował ten

pierwiastek z blendy smolistej, pochodzącej z okolic Jachymowa, a nawet że określił jego względną

masę atomową na 240. Na cześć swej ojczyzny Koblic nazwał odkryty przez siebie pierwiastek

bohemium. I to odkrycie podane zostało przez gazety na całym świecie.

Wiadomość z dwóch stron o odkryciu pierwiastka nr 93 wywołała naturalnie wrzawę. Ida Noddack

nie podzielała jednak ogólnego zachwytu. Można to było wywnioskować z jej odczytu pt. „O

nowoczesnych metodach przewidywania nowych pierwiastków chemicznych”, który wygłosiła 13

września 1934 r. w Leningradzie z okazji uroczystości związanych z setną rocznicą urodzin

Mendelejewa. Wraz z innymi sławnymi uczonymi, wśród których znajdował się i Otto Hahn,

przebywała ona na międzynarodowym kongresie ku czci Mendelejewa na zaproszenie radzieckiej

Akademii Nauk.

W nieco innym brzmieniu został opublikowany w „Angewandte Chemie” (Chemia Stosowana) z 15

września tegoż roku ów wykład Idy Noddack pod tytułem „O pierwiastku nr 93”. Pani Noddack

wyraziła krytyczną ocenę tego nowego odkrycia, twierdząc, że bohemium, to nic innego jak

mieszanina wanadu i związków wolframu. O żadnym nowym pierwiastku nie ma w ogóle mowy

„Chemiker Zeitung” (Gazeta Chemiczna) podała w sierpniu 1934 r. następujące oświadczenie:

„Inżynier Odolen Koblic z Zarządu Państwowych Zakładów Eksploatacji Uranu i Radu w Jachymowie,

C.S.R, który wystąpił z twierdzeniem, że odkrył nowy pierwiastek, bohemium, napisał do nas, że padł

ofiarą pomyłki. Przy powtórnym sprawdzeniu okazało się, że badane preparaty zawierały znaczne

ilość: wolframu, które wskutek specyfiki zastosowanej przez niego metody analizy imitowały nowy

pierwiastek. Choć wielkie musiało być rozczarowanie inżyniera Koblica, na uznanie zasługuje

szczerość, z jaką podaje do publicznej wiadomości informacje o swej pożałowania godnej pomyłce”.

Bojowa chemiczka miała więc rację. Argumentacja Fermiego była według Idy Noddack również

zupełnie nieprzekonywająca. Zuchwalstwem byłoby wnioskować o istnieniu pierwiastka nr 93 na tej

jedynie podstawie, że nie udało się wykryć sąsiadujących z uranem pierwiastków wśród produktów

rozpadu. To prawda, że w toku znanych przemian jądrowych zawsze powstają tylko izotopy tego

samego pierwiastka lub sąsiednich, ale nie zawsze musi tak być. „Równie dobrze można przyjąć” -

brzmiał logiczny wniosek pani Noddack - „że w nowo odkrytym procesie rozbijania jąder neutronami

zachodzą reakcje jądrowe zupełnie odmienne od dotychczas obserwowanych. Można by więc

założyć, że ciężkie jądra ostrzeliwane neutronami rozpadają się na Kilka fragmentów, które są

wprawdzie izotopami pierwiastków znanych, ale nie sąsiadujących z pierwiastkami

napromieniowywanymi”.

Wywody Idy Noddack powinny były podziałać na fizyków atomowych jak iskra. Jednakże „fachowcy”

pozostali nieczuli, trwając w przekonaniu, że nie mogą istnieć fakty, których fizyka nie przewiduje.

Dlatego też nikt nie podjął w 1934 r. śmiałej hipotezy Idy Noddack, że jądro uranu może się

zwyczajnie rozpaść. Zagadnięty o to po upływie pewnego czasu Hahn, wyraził się z brutalnością, że

nie ważył się nawet zacytować zakrawającej na absurd hipotezy pani Noddack z obawy o swe dobre

imię naukowca...

„Taśmowa” produkcja nowych pierwiastków

Dawniejszy współpracownik Ottona Hahna, specjalista w dziedzinie chemii pierwiastków

radioaktywnych, A. von Grosse, twierdził, że transuranowce Fermiego nie są wcale nowymi

pierwiastkami, lecz izotopami pierwiastka nr 91, tj. protaktynu. Twierdzenie to podrażniło ambicję

odkrywców protaktynu, postanowili więc sami rozstrzygnąć, który z tych dwóch uczonych ma rację -

Fermi czy Grosse, Lise Meitner i Otto Hahn.

Nie był to protaktyn. Dwojgu badaczom z berlińskiego instytutu udało się to z łatwością stwierdzić.

Jednak obydwoje pomylili się sądząc, że tym stwierdzeniem wyjaśnili spór o transuran owce.

Doświadczenia były zawiłe jak rzadko. Utrudniło to niesłychanie ustalenie czegoś pewnego na temat

transuranowców, zwłaszcza że nie tylko uran, lecz także tor pod wpływem neutronów przemieniał się

na wiele sposobów.

Po tej pierwszej pracy na temat „problemu uranu” z grudnia 1934 r. ukazywało się coraz więcej

nowych publikacji. Do końca 1938 r., a więc w ciągu czteroletniego okresu badań, pojawiło się 14

opracowań będących świadectwem pracowitości zespołu Hahn-Meitner-Strassmann. Był to „prawie

tragiczny wynik”, jak się później wyraził Hahn.

Do znanych już naturalnych szeregów promieniotwórczych doszły nowe hipotetyczne dla

pierwiastków powstałych pod działaniem neutronów na uran. Ulegały one ciągłym zmianom

i wprowadzenie systematyki owych szeregów, która wyjaśniałaby powstanie pierwiastków

o numerach 93, 94, 95, 96, 97, zwanych także eka-renem, eka-osmen, eka-irydem, eka-platyną, eka-

złotem, okazało się zadaniem niesłychanie skomplikowanym. Samego faktu istnienia

transuranowców od nr 93 do nr 97 uczeni niemieccy nie podawali już w wątpliwość w swych

publikacjach i odczytach.

Gdy Hahn wygłosił w swym rodzinnym mieście odczyt na temat „Naturalnych i sztucznych

pierwiastków promieniotwórczych ostatniego rzędu układu okresowego pierwiastków”,

w wychodzącej we Frankfurcie nad Menem gazecie „General Anzeiger” z 10 grudnia 1935 r.,

doniesiono o tym w takich słowach:

„Nowe pierwiastki otrzymane sztucznie!

Z pracowni badaczy atomu

...Jak odkrył profesor Hahn, obecnie wytworzono sztucznie co najmniej trzy takie ciężkie

pierwiastki (transuranowce). Najtrwalszy z nich ma okres połowicznego rozpadu trzy dni.

Nowe pierwiastki powstają z natury rzeczy zawsze tylko w nadzwyczaj małych ilościach. Nikt

nie widział ich dotychczas na oczy...”

Pierwiastki cięższe niż uran? Nikt ich nie widział, a mimo to istnieją?

Już w marcu 1936 r. mógł Hahn podać informację o wydzieleniu jeszcze jednego, oprócz uzyskanych

przez Fermiego, nowego produktu przemiany izotopu uranu-239. Hahn i współpracownicy nie mieli

wątpliwości, że ten izotop, wysyłający cząstki beta i mający okres połowicznego rozpadu 23 minuty,

musi przekształcać się w pierwiastek nr 93, czyli w eka-ren, niestety jednak nie byli w stanie

stwierdzić obecności tego produktu przemiany w swych stosunkowo słabych preparatach.

Z odkryciem tym nie wiązali też specjalnych nadziei, przekonani, że dość było znaleźć i zidentyfikować

przedstawiciela pierwiastka nr 93.

Otto Hahn, którego setna rocznica urodzin minęła w 1979 r., odkrył wspólnie z Fritzem Strassmannem rozszczepienie jądra uranu, czyli nowy rodzaj przemiany pierwiastków

W połowie 1937 r. do badań nad uranem przyłączyła się Irena Joliot-Curie wraz ze swym

współpracownikiem, jugosłowiańskim fizykiem Pavlem Petarem Savićem. Jednakże, choć brzmi to

absurdalnie, badacze paryscy wprowadzili zaraz na początku jeszcze większy zamęt, ponieważ

wyodrębnili nowy pierwiastek promieniotwórczy o okresie połowicznego rozpadu wynoszącym 3,5

godziny i w swej pierwszej publikacji na ten temat, pochodzącej z sierpnia 1937 r., podali, że

powinien być to izotop toru. Nieco później skorygowali tę wypowiedź, oświadczając, że wydzielona

substancja nie była izotopem toru, gdyż dała się oddzielić chemicznie od tego pierwiastka. Byłby to

prawdopodobnie izotop aktynu (pierwiastka nr 89) lub też całkiem nowy pierwiastek transuranowy

o zupełnie nie przewidzianych własnościach.

W marcu 1938 r. Curie i Savić podali znów, że ich przypuszczenie, iż chodziło o izotop aktynu, nie

ostało się po przeprowadzeniu jak najdokładniejszego frakcjonowania. Substancja o okresie

połowicznego rozpadu 3,5 godziny wykazywała niespodziewanie raczej właściwości lantanu

(pierwiastek nr 57). W kilka miesięcy później odwołali to doniesienie - nie mógł być to lantan, lecz na

pewno jakiś transuranowiec.

W instytucie Ottona Hahna podkpiwano sobie niezgorzej z metod pracy francuskich kolegów. 3,5-

godzinny pierwiastek nazywano żartobliwie lub zjadliwie curiosum, wywodząc to miano od nazwiska

Curie. Berlińscy uczeni przyznawali jednakże po cichu, że sami także nie przyczynili się do

zidentyfikowania tego nowego produktu przemiany.

18 listopada 1938 r. w czasopiśmie „Die Naturwissenschaften” (Nauki Przyrodnicze) ukazała się nowa

praca z Instytutu Cesarza Wilhelma w Berlinie-Dahlem. Jako autorzy wymienieni byli tylko Otto Hahn i

Fritz Strassman. Lise Meitner, jako Żydówka, musiała w sytuacji zaostrzającego się rasistowskiego

terroru opuścić faszystowskie Niemcy. Hahn i Strassmann po wielokrotnych frakcjonowaniach 3,5-

godzinnego curiosum doszli do zaskakującego wniosku, że kryją się za nim trzy strącające się z solami

baru „izotopy radu”.

Rad powstaje z uranu. Stało się to oczywiste już po ustaleniu naturalnych szeregów

promieniotwórczych. Proces ten jednak trwał miliony lat. Gdyby prawdą było to, co odkryli Hahn i

Strassmann, do powstania radu (liczba atomowa 88) konieczne byłoby oderwanie od uranu (liczba

atomowa 92) dwóch cząstek alfa. Gdy Hahn zapytał twórcę modelu atomu, czy możliwy jest taki

nowy rodzaj przemiany pod wpływem neutronów, ten potrząsnął bezradnie głową, mówiąc, że coś

takiego jest nie do pomyślenia!

Badacze szukali „fałszywych transuranowców”: układ okresowy pierwiastków z lat trzydziestych (fragment). Fałszywe transuranowce nr 93-97, „odkryte” w latach 1934-1938, były szczątkami po rozszczepieniu uranu. Z chwilą odkrycia

pierwszych prawdziwych transuranowców - neptunu i plutonu - wcześniejsze nazwy: eka-ren (na oznaczenie pierwiastka nr 93) i eka-osm (na oznaczenie pierwiastka nr 94) straciły rację bytu. Pierwiastki z liczbami atomowymi od 93 do 103 z prawej

strony uranu otrzymały specjalne miejsca w układzie. Ulokowano je w rzędzie aktynowców, wskutek czego ostatni rząd układu okresowego pierwiastków uzyskał całkowicie odmienny wygląd

W grudniu 1938 r. obydwaj chemicy, Hahn i Strassmann, pracowali z niezwykłą wytrwałością, aby

dostarczyć fizykom jądrowym dowodów, że przy napromieniowaniu uranu neutronami rzeczywiście

powstaje rad. Potem jednak ogarnęły ich wątpliwości. „Dzieje się coś tak dziwnego z «izotopami

radu», że na razie możemy powiedzieć to tylko Tobie” - pisał szukając jej rady Otto Hahn 19 grudnia

1938 r. do Lise Meitner, która znalazła schronienie w Sztokholmie. „Okresy połowicznego rozpadu

trzech izotopów są dość dokładnie ustalone: te izotopy pozwalają się oddzielić od wszystkich

pierwiastków oprócz baru... Frakcjonowanie nie daje rezultatów. Nasze izotopy radu zachowują się

jak bar...” Po niezliczonych próbach Hahn i Strassmann utwierdzali się coraz bardziej w przekonaniu,

że to bar! Z atomu uranu o ładunku jądra 92 powstało jądro atomu baru o ładunku 56. Jądro atomu

uranu musiało rozpaść się na dwie części o prawie równych masach. Całkowicie nowe zjawisko

rozpadu radioaktywnego, które groziło postawieniem na głowie całej fizyki jądrowej! „Nie możemy

przemilczeć naszych wyników, nawet gdyby z punktu widzenia fizyki były one absurdalne” - napisał

Otto Hahn do swej byłej współpracowniczki w liście z 21 grudnia 1938 r.

Obydwaj uczeni w pośpiechu przygotowywali tekst publikacji. Nadali go na poczcie 22 grudnia,

a czasopismo „Naturwissenschaften” wydrukowało go w pierwszym zeszycie następnego roku, który

ukazał się z datą 6 stycznia 1939 r. Publikacja nosiła tytuł: „Dowód istnienia i zachowanie się metali

ziem alkalicznych, powstałych wskutek napromieniowania uranu neutronami”. W tej historycznej już

publikacji Otto Hahn i Fritz Strassmann opisali, w jaki sposób udało im się chemicznie wykryć rozbicie

ciężkiego jądra atomu uranu, który to proces nazwano później rozszczepieniem jądra. Lise Meitner

otrzymała pocztą kopię rękopisu tej publikacji.

Wszystko nieprawda!

Kiedy Hahn i Strassmann stwierdzili, że atom uranu rozpada się pod działaniem neutronów na

odłamki o mniejszych masach jądrowych, uświadomili sobie nagle, że rozszczepienie jądra atomu

uranu może oznaczać wyrok śmierci dla wszystkich dotychczas „odkrytych” pierwiastków o liczbach

atomowych od 93 do 97. Czy można było nadal wierzyć w istnienie tych „transuranowców”? Czy nie

należało już raczej przypuszczać, że są to produkty rozszczepienia uranu, a więc znane pierwiastki

o niższych liczbach atomowych?

Do zadania śmiertelnego ciosu „transuranowcom” zabrała się Ida Noddack, która w 1934 r. na

gruncie rozważań teoretycznych uznała rozszczepienie uranu za możliwe. W swym artykule

wydrukowanym w marcowym numerze „Naturwissenschaften” wyliczyła z wielką satysfakcją grzechy

obydwu radiochemików. Cytowała ostatnią pracę Hahna i Strassmanna z listopada 1938 r., w której

autorzy informowali o „odkryciu” nie mniej niż 7 transuranowców. I wszystko to było nieprawdą!

Dlaczego nie zwrócono uwagi na jej wystąpienie z 1934 r., którego odkrywcy rozszczepienia uranu nie

mają odwagi nawet zacytować?

Co się tyczy istnienia „transuranowców”, to Hahn i Strassmann musieli rzeczywiście odwołać krok po

kroku swe wcześniejsze wypowiedzi na ten temat. Rozpoczęli w czerwcu 1939 r. od „ostatecznego

skreślenia” eka-platyny (pierwiastek 96), która okazała się izotopem jodu, i eka-irydu (pierwiastek nr

95), który w rzeczywistości był mieszaniną izotopów telluru i molibdenu. Poprawki te wnoszone były

jednak przez samych „odkrywców” bez żadnych sugestii z zewnątrz. Dlatego też postępowanie

obydwu badaczy, Hahna i Strassmanna, którzy publikowali wyniki swych eksperymentów i tym

samym poddawali je kontroli specjalistów z całego świata, godne jest najwyższego uznania.

W bardzo krótkim czasie zawalił się cały misternie skonstruowany gmach transuranowców.

Zidentyfikowane wcześniej z „całą pewnością” pierwiastki o liczbach atomowych od 93 do 97 okazały

się w rzeczywistości po prostu pierwiastkami o pośrednich masach atomowych, powstałymi

w procesie rozszczepienia uranu. Naturalnie badacze i naukowcy w innych krajach, jak Francja, Stany

Zjednoczone, Związek Radziecki, Austria, biedzili się również nad wprowadzeniem jakiegoś ładu

wśród tak obficie otrzymywanych szczątków po rozszczepieniu jąder atomów uranu. Gdy

stwierdzono, że „3-5-godzinne curiosum” Ireny Joliot-Curie, które wydawało jej się tak bardzo

podobne do lantanu, jest w rzeczywistości izotopem tego pierwiastka o masie atomowej 141,

rozczarowanie w Paryżu było oczywiście ogromne.

W późniejszych latach Hahn przytaczał niestrudzenie historię odkrycia pseudopierwiastków o liczbach

atomowych od 93 do 97, która doprowadziła do odkrycia rozszczepienia jądra, jako pouczający

przykład fałszywych tropów w nauce. Nie wzdragał się przy tym przed samokrytycyzmem.

Wspomnienia swe zatytułował: „Fałszywe transuranowce. Historia pomyłki naukowej”.

Sztuczne pierwiastki

Okoliczność, że pod ostrzałem termicznych neutronów powstają z uranu pierwiastki o niższych

liczbach atomowych, mianowicie od 35 do 65, pozwalała przypuszczać, że wśród tych produktów

rozszczepienia znajdą się również izotopy pierwiastków o liczbach atomowych 43 i 61. Ciągle bowiem

nie było jeszcze pewności, że zostaną one, podobnie jak pierwiastki o liczbach atomowych 85 i 87,

kiedyś odkryte na Ziemi w stanie naturalnym. Porównując ówczesne stadium tego spornego

problemu ze stanem rzeczy w 1930 r. można było jednak stwierdzić pewien postęp. Najpierw

potwierdzony został domysł, że pierwiastki nr 43 i nr 61 są nietrwałymi pierwiastkami chemicznymi,

które „wymarły”. Pierwiastki o liczbach atomowych 85 i 87 były już przecież od dawna zaliczane do

grupy substancji, które rozpadły się wskutek swej promieniotwórczości.

W 1934 r. fizyk Józef Mattauch wykrył empirycznie pewną prawidłowość, która pozwalała ocenić

trwałość jądra izotopów. Według reguły Mattaucha, nie może istnieć trwały izotop różniący się tylko

o 1 liczbą ładunku jądra od znanego trwałego izotopu o takiej samej masie atomowej. Reguła ta

stanowi uzupełnienie prawa Harkinsa, według którego pierwiastki o nieparzystej liczbie atomowej

(lub liczbie protonów i elektronów) występują na Ziemi w znacznie mniejszych ilościach, ponieważ

jądra ich są mniej trwałe.

W odniesieniu do pierwiastków nr 43 i nr 61 reguła Mattaucha mówi, że zgodnie z zajmowanym

miejscem w układzie okresowym pierwiastków, pierwiastek nr 43 musiałby mieć masę atomową

około 98, a masa atomowa pierwiastka nr 61 musiałaby wynosić około 147. O sąsiednich

pierwiastkach nr 42 i nr 44 oraz nr 60 i nr 62 wiedziano już, że mają trwałe izotopy o liczbach

masowych 94 do 102 oraz odpowiednio 142 do 150. Ponieważ nie mogło być drugiego izotopu

trwałego o tej samej liczbie masowej, pierwiastki nr 43 i nr 61 mogły być reprezentowane jedynie

przez izotopy nietrwałe. Pierwiastki te niewątpliwie występowały kiedyś w znacznych ilościach. Gdy

tworzył się nasz Układ Słoneczny, powstawały wszystkie możliwe pierwiastki. Wskutek łączenia się

protonów z neutronami, nietrwałe połączenia tych cząstek stopniowo rozpadały się i w okresie 4,6

mld lat istnienia Ziemi całkowicie zniknęły. Wyjątek stanowią te pierwiastki promieniotwórcze, które

są stale odtwarzane w wyniku naturalnego procesu rozpadu substancji wyjściowych - uranu i toru,

które z kolei występują jeszcze na Ziemi dzięki temu, że ich okres połowicznego rozpadu wynosi

miliardy lat. Pierwiastki nr 43 i nr 61 nie należą do tej grupy. Jedynie w przypadku, gdyby istniał jakiś

trwalszy izotop tych pierwiastków, można by oczekiwać, że gdzieś znajdzie się kiedyś za pomocą

metod radiochemicznych jego ślady.

W tym czasie, gdy jedni specjaliści zajmowali się wciąż „fałszywymi transuranowcami”, innym

badaczom udało się odkryć dawno poszukiwane pierwiastki nr 43 i nr 87. A oto historia tego odkrycia.

Emilio Gino Segrè po zawarciu małżeństwa w 1936 r. opuścił Fermiego i swych kolegów i udał się do

Palermo, dawnej stolicy Sycylii, gdzie ofiarowano mu katedrę fizyki na miejscowym uniwersytecie. Ku

swemu zmartwieniu Segrè nie mógł kontynuować w Palermo pracy, gdyż uniwersytet nie

rozporządzał urządzeniami niezbędnymi do podjęcia badań nad promieniotwórczością. Po krótkim

namyśle włoski uczony zdecydował się na wyjazd do Ameryki, aby odwiedzić najlepiej wyposażony

uniwersytet w Berkeley. Znajdował się tam jedyny wtedy na świecie cyklotron. „Promieniotwórczość,

z jaką się tutaj zetknąłem, mogła rzeczywiście oszołomić człowieka, który jak ja, pracował dotychczas

tylko źródłami radowo-berylowymi” - pisał Segrè w swych wspomnieniach.

Przedmiotem szczególnego zainteresowania Segrègo stała się płyta odchylająca w cyklotronie. Jej

rola polegała na kierowaniu w pożądaną stronę strumienia przyśpieszonych cząstek. Wskutek

uderzeń cząstek o dużej energii - przyśpieszane były właśnie deuterony - płyta ta bardzo mocno się

nagrzewała i dlatego musiała być z trudno topliwego metalu, molibdenu. Właśnie na ten

bombardowany deuteronami metal skierował Segrè całą swą uwagę. Przypuszczał bowiem, że

molibdenu, pierwiastka o liczbie atomowej 42, w wyniku ostrzelania go deuteronami mogłyby

powstać izotopy wciąż jeszcze nie znanego pierwiastka nr 43, np. według reakcji:

96

42𝑀𝑜 +

2

1𝑑 →

97

43𝑋 +

1

0𝑛

Naturalny molibden jest mieszaniną sześciu trwałych izotopów. Istnieją więc pewne szanse, rozważał

Segrè, że z sześciu możliwych izotopów promieniotwórczych pierwiastka nr 43, w które teoretycznie

powinien zamienić się molibden, przynajmniej jeden będzie na tyle trwały, aby przeżyć morską

podróż na Sycylię. Włoski fizyk postanowił bowiem, że poszukiwania pierwiastka nr 43 rozpocznie

dopiero na ojczystym uniwersytecie w Palermo. Z kawałkiem płyty molibdenowej z cyklotronu w

Berkeley, w kieszeni, udał się Segrè w podróż powrotną do kraju. W końcu stycznia 1937 r. podjął

prace przy współudziale mineraloga i chemika-analityka Carlosa Perriera. Rzeczywiście znaleźli oni

promieniotwórcze atomy, których miejsce w układzie okresowym na podstawie ich właściwości

chemicznych można było ustalić między manganem i renem. Ilość eka-manganu, który w 1937 r.

dzięki wysiłkom dociekliwego ducha ludzkiego doczekał się swych powtórnych sztucznych narodzin

na Ziemi, była niewyobrażalnie mała, rzędu 10-10 do 10-12 g pierwiastka nr 43!

Był to historyczny moment, gdy Segrè i Perrier w lipcu 1937 r. poinformowali o syntezie pierwszego

sztucznego pierwiastka, który dawno „wymarł” na Ziemi. Dla pierwiastka nr 43 znaleziono później

bardzo trafną nazwę „technet”, pochodzącą od greckiego słowa technetos (sztuczny). Czy jednak

można będzie kiedyś produkować go w odpowiednich ilościach i posługiwać się nim? Na to pytanie

można było już wkrótce odpowiedzieć pozytywnie, gdyż okazało się, że izotopy pierwiastka nr 43

powstają przy rozszczepieniu uranu w stosunkowo dużych ilościach. Wśród tych izotopów szczególną

uwagę uczonych zwrócił izotop o masie atomowej 101 i okresie połowicznego rozpadu 14 minut.

Przeczuwano, że 13-minutowa substancja Fermiego, czyli rzekomy pierwiastek nr 93, musiał być

izotopem pierwiastka nr 43.

Kiedy Dempster za pomocą spektrografu masowego potwierdził istnienie uranu-235, nikt już nie

podawał w wątpliwość faktu, że naturalne rodziny promieniotwórcze zostały skompletowane. Istniał

jednak jeszcze jeden słaby punkt w rodzinie aktynu. Ponad dwadzieścia lat temu odkryto już pewną

„nieregularność” w tej rodzinie promieniotwórczej, ale poszła ona niemal całkowicie w niepamięć. Na

nieprawidłowość tę natknęli się w latach 1913-1914 angielski chemik Cranston oraz austriaccy

badacze Stefan Meyer, Victor Francis Hess i Frederick Adolphus Paneth podczas badań nad

promieniotwórczym pierwiastkiem aktynem. Aktyn przekształca się w znany sposób na radioaktyn,

izotop toru, z emisją cząstek beta. Obserwując przemianę aktynu w radioaktyn uczeni zawsze

zauważali słabe promieniowanie alfa. Tę nieznaczną promieniotwórczość, wynoszącą 1% całości,

stwierdził również Otto Hahn w czasie swych prób uzyskania czystego aktynu. „Nie mogłem się

zdecydować na przypisanie jakiegoś znaczenia tej niewielkiej aktywności” -- tłumaczył później. Być

może uważał ją za wynik zanieczyszczenia.

Minęło wiele lat. Francuska uczona, Marguerite Perey, pracująca w sławnym paryskim Instytucie

Radowym, poszła tym tropem. Poddawszy frakcje aktynu bardzo starannemu oczyszczeniu, mogła

ona we wrześniu 1939 r. poinformować, że udało się jej wydzielić nowy izotop promieniotwórczy. Był

to od dawna oczekiwany pierwiastek nr 87, właśnie ów emitujący cząstki alfa produkt uboczny,

z którego pochodziła promieniotwórczość alfa aktynu. Pani Perey znalazła rozgałęzienie

w pozbawionym zresztą luk schemacie przemian rodziny aktynu, ponieważ izotop pierwiastka nr 87

przekształca się w ten sam izotop co i znany radioaktyn, mianowicie w aktyn X. Na cześć jej ojczyzny,

na propozycję pani Perey, nazwano pierwiastek nr 87 fransem (francium).

Niestety, pierwiastek ten aż po dzień dzisiejszy nie dał chemikom pełni szczęścia. Jego izotopy są

bowiem tak nietrwałe, że rozpadają się w kilka milisekund czy sekund, a w najlepszym razie w kilka

minut. Z tego też względu pozostał on dotychczas nieprzydatny zarówno do wielu badań

chemicznych, jak i do praktycznego zastosowania. W razie potrzeby uzyskuje się go sztucznie. Można

go oczywiście „otrzymać” także ze źródeł naturalnych, ale jest to wątpliwe przedsięwzięcie, ponieważ

1 g naturalnego uranu zawiera zaledwie 10-18 g fransu!

Kiedyś, gdy tworzono układ okresowy pierwiastków, brakowało w nim 23 pierwiastków. Obecnie brak

było jeszcze dwu: nr 61 i nr 85. Jak przebiegały dalsze poszukiwania? Latem 1938 r. Segrè wyruszył

ponownie do Berkeley z zamiarem zajęcia się krótkotrwałymi izotopami pierwiastka nr 43. Badania

musiał przeprowadzić w Berkeley na miejscu, ponieważ izotopy o tak krótkim okresie połowicznego

rozpadu nie „przeżyłyby” drogi powrotnej do Włoch. Krótko po przybyciu do Berkeley dowiedział się

z gazet, że jego powrót do Włoch jest niemożliwy ze względu na szalejący tam terror rasistowski,

dlatego też pozostał w Berkeley i kontynuował tu swoją pracę.

Teraz w Berkeley dzięki silnemu cyklotronowi można już było także cząstki alfa przyspieszyć do

znacznych energii. Po pokonaniu tzw. bariery Coulomba cząstki te mogły już wdzierać się do wnętrza

jąder atomów ciężkich pierwiastków. Segrè dojrzał więc szansę przekształcenia bizmutu, pierwiastka

o liczbie atomowej 33, w nie znany dotychczas pierwiastek nr 85. Wspólnie z Amerykanami,

Corsonem i McKenzie, bombardował on jądro atomu bizmutu cząstkami alfa o energii 29 MeV nie

w celu uzyskania złota, ale aby urzeczywistnić reakcję:

209

83𝐵𝑖 +

4

2𝛼 →

211

85𝑋 + 2

1

0𝑛

Udało się. Kończąc swą pierwszą wspólną pracę 1 marca 1940 r. trzej uczeni jeszcze bardzo ostrożnie

wyrażali się o „prawdopodobnym uzyskaniu radioaktywnego izotopu pierwiastka nr 85”. Wkrótce

jednak uzyskali pewność co do tego, że wyprodukowali sztucznie pierwiastek nr 85, zanim on w ogóle

został odkryty w naturze. Odkrywcami naturalnego pierwiastka nr 85 stali się w kilka lat później

Angielka Leigh-Smith oraz Szwajcar Minder z Instytutu Radowego w Bernie. Udało im się wykazać, że

pierwiastek nr 85 powstaje w rozgałęzieniu rodziny promieniotwórczej toru. Dla swego nowo

odkrytego pierwiastka wybrali oni nazwę anglo-helvetium, która została skrytykowana jako nieudana

językowo. Wkrótce potem Austriaczka Karlik i jej współpracownik Bernert odnaleźli również

pierwiastek nr 85 w rozgałęzieniach innych naturalnych rodzin promieniotwórczych. Prawo nazwania

tego nowego pierwiastka śladowego zastrzeżone było jednak dla Segrègo i jego współpracowników.

Została mu nadana grecka nazwa „astat”, czyli „nietrwały”, ponieważ najtrwalszy izotop tego

pierwiastka ma okres połowicznego rozpadu tylko 8,3 godziny.

Profesor Segrè zabrał się teraz do syntezy pierwiastka nr 61. Było już wtedy wiadomo, że sąsiadujące

z nim pierwiastki, neodym i samar, wykazują słabą promieniotwórczość. Wydawało się to

początkowo nieco dziwne, ponieważ dotychczas panowało przekonanie, że promieniotwórczość jest

cechą pierwiastków najcięższych. Neodym, pierwiastek o numerze 60, emitował cząstki beta, a więc

musiał się przekształcić w pierwiastek o numerze 61. Prawdopodobnie krótki okres rozpadu tego

hipotetycznego pierwiastka nie pozwalał dotychczas na jego wyizolowanie. Cóż więc należało

uczynić? Tutaj również pozostawała tylko próba sztucznego uzyskania tego pierwiastka. Wielu

fizyków jądrowych podejmowało więc próby dokonania syntezy pierwiastka nr 61, którego nie można

było znaleźć w stanie naturalnym.

W latach 1941-1942 Law, Pool, Quill i Kurbatov z uniwersytetu stanu Ohio bombardowali neodym,

pierwiastek z grupy ziem rzadkich, deuteronami z cyklotronu, i także odkryli promieniotwórcze

izotopy pierwiastka, który nazwali cyclonium. Uzyskali z niego zaledwie jeden ślad utrwalony na

błonie fotograficznej.

A jakie wyniki uzyskał Segrè? Naświetlał on cząstkami alfa prazeodym, pierwiastek nr 59. Jednakże

potwierdzenie istnienia niewątpliwie uzyskanego pierwiastka nr 61 okazało się zbyt skomplikowane.

Nie udało mu się wyizolować tego pierwiastka spośród pozostałych ziem rzadkich.

Wiadomość o jeszcze jednej nieudanej próbie nadeszła również z Finlandii. Już w 1935 r. chemik

Erametsa podjął prace analityczne zmierzające do określenia naturalnej zawartości pierwiastka nr 61

w koncentratach tlenków samaru i neodymu. W tym celu poddał on przeróbce wiele ton apatytu.

Pokerowa rozgrywka o pierwiastek nr 61 pozostawała nadal nie rozstrzygnięta. Nawet proponowana

nazwa cyclonium nie mogła być zaakceptowana.

Neptun

Jeśli nie liczyć nie dokonanej jeszcze identyfikacji pierwiastka nr 61, to w początkach lat

czterdziestych wszystkie 92 pierwiastki układu okresowego były już znane i zapełnione zostały

wszystkie luki. Jak przedstawiała się jednak sprawa ze spornymi pierwiastkami cięższymi od uranu?

Po uporządkowaniu i odpowiednim sklasyfikowaniu produktów rozszczepienia uranu nie pozostał

żaden ślad po dawnych „transuranowcach”. Istniał jednak pewien wyjątek. Był nim rzeczywiście

istniejący izotop uranu-239, odkryty w marcu 1936 r. przez Hahna i jego współpracowników. Nie był

to oczywiście nowy pierwiastek, ale emitował cząstki beta, a więc musiał przekształcać się

w następny w układzie pierwiastek nr 93.

Jak wiemy, badacze z instytutu berlińskiego nie znaleźli tego kolejnego pierwiastka, ponieważ nie

rozporządzali dostatecznie silnymi źródłami neutronów. Dlatego też nie kontynuowali swych badań.

Sądzili jednak, że dokonali identyfikacji innych przedstawicieli pierwiastka nr 93, eka-renu. Wtedy nie

przeczuwali oni nawet, że były to „fałszywe transuranowce”. Mały pech musiał tu odegrać pewną

rolę, gdyż Hahn i jego współpracownicy mogliby niewątpliwie już wtedy uzyskać uchwytne ilości

pierwiastka nr 93 poddając większe ilości uranu długotrwałemu działaniu strumienia neutronów.

Wspominając później to „prawie tragiczne zamieszanie”, w jakie się wtedy uwikłano, Otto Hahn

powiedział: „Tak umknęła nam Nagroda Nobla”. Bowiem pierwiastek nr 93 odkryli dwaj Amerykanie,

Edwin Mattison McMillan i Philip Hauge Abelson, o czym ogłosili 15 czerwca 1940 r., McMillan

otrzymał za swe osiągnięcia Nagrodę Nobla w 1951 r. (wspólnie z G. Seaborgiem).

Jak doszło do odkrycia tego pierwiastka, które zapoczątkowało eksplorację nieznanej części świata

materii? Po ogłoszeniu prac Hahna i Strassmanna na temat rozszczepienia jąder Edwin McMillan

powziął zamiar dokonania pomiaru zasięgu wysokoenergetycznych produktów rozszczepienia uranu.

W Berkeley użył do tego celu głównie trzech rzeczy: cyklotronu, nieco soli uranu oraz paczki bibułki

papierosowej. Cyklotron działał jako źródło neutronów: przyśpieszone do dużych prędkości

deuterony, bombardując beryl, wytwarzały neutrony w ilościach wielokrotnie większych, niż mogli

uzyskać Hahn i Strassmann. McMillan zwilżył pierwszy arkusik bibułki papierosowej roztworem soli

uranu i skierował na nią wiązkę neutronów. Następne arkusiki bibułki miały wychwytywać lecące

w różnych kierunkach produkty rozszczepienia.

Amerykański fizyk ku swemu zdumieniu zauważył dwie substancje promieniotwórcze, które wyraźnie

odróżniały się od innych produktów rozszczepienia; ich okresy połowicznego rozpadu wynosiły

odpowiednio 23 minuty i 2,3 dnia. Znana była tylko jedna z nich, mianowicie substancja o 23-

minutowym okresie rozpadu, a był to odkryty przez Hahna 239U. Atomy drugiej substancji, o okresie

2,3 dnia, mogły być, jak wywnioskował McMillan, produktem rozpadu beta uranu-239, a więc nowym

pierwiastkiem nr 93!

McMillan, jako fizyk, nie czuł się dość kompetentny, aby ustalać chemiczne właściwości tego izotopu,

które umożliwiłyby jednoznaczną identyfikację pierwiastka nr 93. Wtedy zjawił się Emilio Segrè, który

zaofiarował się przeprowadzić niezbędne badania chemiczne nowego ciała. W czerwcu 1939 r. Segrè

opublikował wyniki swych badań. Tytuł sprawozdania był wiele mówiący: „Nieudane poszukiwania

transuranowców”. Wyniki uzyskane przez Segrègo były całkowicie negatywne. Substancja o okresie

rozpadu 2,3 dnia nie należy do transuranowców, lecz jest pierwiastkiem z grupy ziem rzadkich, a więc

jednym ze zwykłych produktów rozszczepienia uranu! Dalsze losy tego odkrycia były dowodem, że

nawet tak renomowanemu uczonemu jak Segrè może się kiedyś przytrafić pomyłka.

Rozczarowanie to nie zniechęciło jednak McMillana. Na szczęście na początku 1940 r. przyjechał na

Uniwersytet Kalifornijski Philip Hauge Abelson, kolega McMillana ze studiów, aby spędzić tu wakacje.

Ferie ich okazały się bardzo pracowite. Obydwaj badacze po nieprzerwanych, dnie i noce trwających

badaniach stwierdzili z całą pewnością, że odkryli pierwszy pierwiastek wychodzący poza ramy

klasycznego układu okresowego, pierwiastek nr 93!

Do nadania nazwy neptun temu nowemu pierwiastkowi, zajmującemu miejsce za uranem, skłoniła

obydwu uczonych pewna analogia. W 1781 r., kiedy odkryto planetę Uran, sądzono również, że

dokonano odkrycia ostatniej planety położonej najdalej od Ziemi. Układ Słoneczny z wielkimi oporami

ujawniał swe tajemnice. Z obliczeń francuskiego astronoma Urbaina Jeana Josepha Leverriera,

dotyczących perturbacji obiegu Uranu dookoła Słońca, wynikało jednak, że poza Uranem musi krążyć

wokół Słońca jeszcze jedna planeta. Leverrier podał dokładnie, gdzie należy jej szukać. W 1846 r.

nowa planeta, została odkryta na firmamencie przez astronoma Johanna Gotfrieda Gallego -

nazwano ją Neptunem.

Dwa atomowe pociski armatnie

Zidentyfikowanie produktów rozszczepienia uranu, które tak bardzo absorbowało takich badaczy jak

Otto Hahn, nie interesowało zbytnio fizyków jądrowych. Zajęli się oni przede wszystkim innym

problemem, mianowicie jak wyjaśnić z punktu widzenia przemian energii zaskakujące zjawisko

rozpadnięcia się jądra uranu i jak się przedstawia bilans energetyczny tej reakcji?

Pierwszą postronną osobą, która została powiadomiona przez profesora Hahna o rozszczepieniu

uranu, była Lise Meitner. Fizycy w instytucie Hahna nic jeszcze nie wiedzieli, gdy Lise Meitner

rozmyślała już o tym nadzwyczajnym wydarzeniu w dziedzinie fizyki jądrowej i dyskutowała nad nim

ze swym siostrzeńcem Ottonem Frischem. Uczony ten, podobnie jak Lise Meitner emigrant, znalazł

pracę w instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze. Oni to właśnie podali jako pierwsi fizyczne

wyjaśnienie fenomenu odkrytego przez Hahna i Strassmanna, wykazując, że z punktu widzenia

bilansu energetycznego możliwe jest rozbicie jądra atomu na dwie części prawie jednakowej

wielkości, według następującego wzoru:

92𝑈 +

1

0𝑛 →

56𝐵𝑎 +

36𝐾𝑟

Z różnicy mas występującej przy rozszczepieniu tego rodzaju, Meitner i Frisch obliczyli ilość energii,

która zgodnie z równaniem Einsteina E = m c2 musi się uwolnić. Uzyskany wynik był niewiarygodny:

200 mln elektronowoltów! Tak wielka ilość energii nie występowała nigdy dotychczas w procesach

przemian jądrowych, ani nawet w reakcjach chemicznych. Na przykład jeden spalający się atom

węgla daje jedynie 2 elektronowolty energii, natomiast jeden rozpadający się atom uranu wyzwala

energię sto milionów razy większą!

Gdy Bohr dowiedział się od Frischa o nowym rodzaju reakcji jądrowej, zaniemówił początkowo ze

zdumienia, a potem stuknął się w głowę i wykrzyknął: „Jak mogliśmy tego tak długo nie zauważyć!”

26 stycznia 1939 r. odbyła się w Waszyngtonie konferencja na temat fizyki teoretycznej. Zaproszony

na nią został również Bohr, który zdawał tam sprawę z rozbicia atomu uranu. Zanim jeszcze skończył

mówić, wielu amerykańskich fizyków zelektryzowanych wiadomością poderwało się ze swych miejsc

i jak stali, w wizytowych strojach, pobiegli prosto do swych laboratoriów, aby powtórzyć przeoczone

przez nich zjawisko.

Bohra i Fermiego zaproszono do udziału w jednym z tych eksperymentów. W nocnych godzinach

wpatrywali się fizycy jak urzeczeni w oscyloskop, którego impulsy świetlne sygnalizowały wyzwalanie

się energii rozszczepienia, tak wielkie, że zdawało się grozić rozsadzeniem ekranu. Czy było to

wyzwolenie energii atomowej? Prowadzono pośpieszne dyskusje. Pytano Fermiego, dlaczego nie

zauważył już w 1934 r. rozszczepienia uranu? Ogromną energię produktów rozszczepienia musiałby

przecież wykazać nawet jego prymitywny licznik. Fermi chwycił się za głowę: oczywiście! Ale wówczas

włożył on arkusz folii między napromieniowywany uran i licznik, aby pozbyć się efektów naturalnego

promieniowania uranu. Cienka jak mgiełka folia wystarczyła, by zatrzymać odłamki jądra. Dlatego nie

odkryto wtedy rozszczepienia jądra.

W sensacyjnym artykule pt. „Vast Energy Freed by Uranium Atom” (Wyzwolenie potężnej energii

atomu uranu) gazeta „New York Times” w numerze z 30 stycznia 1939 r. zamieściła sprawozdanie

z udanego powtórzenia eksperymentów przez uczonych amerykańskich. W artykule tym czytano:

„Rozszczepienie atomu uranu na dwie części, z których każda jest olbrzymim atomowym pociskiem

armatnim o straszliwej energii 100 mln elektronowoltów, dostarczyło największej ilości energii

atomowej, jaką człowiek dotychczas wyzwolił”.

Na początku 1939 r. bardzo wielu uczonych wiedziało już, że pojedyncze atomy uranu

bombardowane neutronami rozszczepiają się z wydzieleniem energii. Jednakże nie była to, jak

obawiał się Rutherford wraz z innymi uczonymi, reakcja łańcuchowa, która mogłaby wyzwolić lawinę

następnych procesów rozszczepienia. Znaleziono tylko „zapałkę” do wzniecenia atomowego ognia,

jednakże ogień ten wygasał, skoro tylko odsuwało się źródło neutronów. Aby następowało

rozszczepienie kolejnych jąder uranu, proces musiałby sam się reprodukować, bez dalszego dopływu

energii z zewnątrz. Nasze wiecznie świecące gwiazdy i Słońce są właśnie dowodem możliwości,

a nawet konieczności istnienia atomowych reakcji łańcuchowych, które wyzwalają energię.

Aby mogła nastąpić taka reakcja łańcuchowa w uranie, musiałyby w każdym akcie rozszczepienia

wylatywać swobodne neutrony, które rozbijałyby następne atomy uranu. Proces ten potoczyłby się

wówczas lawinowo i wyzwoliłby w ułamku sekundy gigantyczne ilości energii.

Rozszczepienie jądra atomu uranu; wyzwolona zostaje energia jądrowa

Najpierw udało się Fryderykowi Joliot-Curie wykazać eksperymentalnie, że w procesie rozszczepienia

rzeczywiście są wyrzucane neutrony. Praktycznie w tym samym czasie, w marcu 1937 r.,

rozstrzygające doświadczenie przeprowadzili w Stanach Zjednoczonych Leo Szilard i Walter Zinn.

Dramatyczny przebieg tego eksperymentu przedstawili oni w sposób następujący: „Wszystko było już

gotowe. Pozostało nam tylko nacisnąć guzik i obserwować powierzchnię ekranu fluorescencyjnego.

Jeśli pojawią się na nim błyski świetlne, będzie to oznaczało, że podczas rozszczepienia uranu

emitowane są neutrony. Zapowiadałoby to również, że wyzwolenie energii atomowej jest możliwe

jeszcze za naszego życia...” Potem nacisnęli guzik i zobaczyli te świetlne błyski i patrzyli na nie jak

zahipnotyzowani przez prawie dwadzieścia minut. „Tej nocy uświadomiliśmy sobie, że świat wszedł

na drogę pełną problemów” - pomyślał Szilard. A co powiedział Rutherford na krótko przed śmiercią,

w październiku 1937 r.? „Każdy, kto dopatruje się źródeł energii w przemianach atomowych, plecie

głupstwa”. Teraz, w dwa lata później, wszystko wyglądało zupełnie inaczej.

Wielu badaczy atomu sądziło, że znaleziona została prosta droga do wyzwolenia energii atomowej.

Jednakże po wypowiedzi Bohra ich optymizm znacznie przygasł. Duński teoretyk atomu wystąpił

w lutym 1939 r. ze swą zaskakującą hipotezą, że rozszczepialny jest tylko izotop uranu o masie

atomowej 235. Stwierdzenie to podziałało otrzeźwiająco, ponieważ występujący w naturze uran

składa się głównie z nie ulegającego rozszczepieniu uranu-238 i tylko z 0,7% uranu-235. Niezbędne

wydawało się więc zwiększenie zawartości uranu-235, a może nawet wydzielanie go

w kilogramowych ilościach w czystej postaci. Nawet najbardziej doświadczonym fizykom wydawało

się, że nigdy nie uda się tego zrealizować.

Już w następnych pracach pojawiły się trudności. Potrzeba było aż całego roku, aby doświadczalnie

sprawdzić i potwierdzić słuszność hipotezy Bohra. Za pomocą specjalnie w tym celu skonstruowanego

spektrografu masowego amerykański fizyk Alfred Nier rozdzielił z wielkim mozołem całe 0,002 mg

uranu-235 i uranu-238. Wykrył on, że pod ostrzałem neutronów rozszczepia się rzeczywiście tylko ten

rzadki izotop uranu. Teraz można już było podać kompletny „schemat rozszczepienia jądra”:

235

92𝑈 +

1

0𝑛 → (

236

92𝑈) →

140

56𝐵𝑎 +

94

36𝐾𝑟 + 2

1

0𝑛 +

0

0𝛾 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

Jądro uranu-235 pochłonąwszy neutron zamienia się w nietrwałe jądro uranu-236, które rozszczepia

się np. na jądro baru i jądro kryptonu z jednoczesną emisją dwu neutronów promieniowania gamma

i wyzwoleniem energii. A więc rozszczepienie jądra uranu jest nową formą przemiany pierwiastków.

Teoretycznie osiągnięty został także drugi cel badaczy atomu, mianowicie wyzwolenie energii

atomowej.

Odkrycie rozszczepienia uranu, dokonane przez Hahna i Strassmanna, stało się w ciągu 1939 r.

przedmiotem zainteresowania bardzo wielu uczonych ze Stanów Zjednoczonych, Związku

Radzieckiego, Francji, Niemiec, Austrii. W ciągu roku ukazało się ponad sto publikacji naukowych na

temat „Nuclear Fission”. Dotychczas chyba żadne nowe odkrycie nie zostało tak szybko i dokładnie

przebadane w laboratorium oraz wyjaśnione i opisane przez uczonych. Nagromadzono mnóstwo

materiału doświadczalnego i teoretycznego.

Przemiana pierwiastków przy rozszczepieniu jądra atomu; z ciężkiego uranu powstają pierwiastki o pośrednich liczbach atomowych, jak bar i krypton, ale nie złoto! Po wychwyceniu jednego termicznego neutronu jądro atomu uranu-235 ma już

nadmiar neutronów i rozlatuje się. Powstają dwa nowe jądra atomowe należące do pierwiastków o pośredniej masie atomowej. Uwolnione neutrony powodują rozszczepienie jąder dalszych atomów uranu-235. Rozpoczyna się reakcja

łańcuchowa

Pierwsze matematyczne ujęcie reakcji łańcuchowej w uranie podali fizycy radzieccy, Jaków

Borisowicz Zeldowicz i Julij Borisowicz Chariton. Teorię rozszczepienia uranu sformułował ich kolega

Jaków Iljicz Frenkiel, niezależnie od Lise Meitner, Ottona Frischa, Nielsa Bohra i Johna Archibalda

Wheelera. Wreszcie Georgij Nikołajewicz Flerow i K. A. Pietrżak w czerwcu 1940 r. stwierdzili, że

atomy uranu rozszczepiają się nie tylko pod działaniem neutronów, lecz także spontanicznie, bez

żadnego bodźca z zewnątrz, chociaż proces ten w uranie występuje bardzo rzadko. Spostrzeżenie to

zostało potwierdzone najpierw przez Heinza Posego, niemieckiego fizyka jądrowego, który w kopalni

potasu na głębokości 450 m w warunkach nie zakłóconych przez promienie kosmiczne wykrył

spontaniczne rozszczepienie uranu. Flerow i Pietrżak byli tym bardzo uszczęśliwieni, gdyż

potwierdzenie przez innych badaczy nowego zaobserwowanego zjawiska zawsze cieszy. Początkowo

nie bardzo wiedziano, co począć z tą reakcją spontanicznego rozszczepienia jąder ciężkich atomów.

Dziś mechanizm tego zjawiska jest już jasny.

Wyniki badań opracowane przez radzieckich uczonych bezpośrednio po odkryciu rozszczepienia jądra

świadczą o wysokim poziomie badań atomowych w Związku Radzieckim w tamtym okresie. Jeden

z luminarzy radzieckiej nauki, geochemik Władimir J. Wiernadski, wskazywał już w 1922 r. na

znaczenie badania podstaw fizyki jądrowej, nie zapominając jednak o przestrodze: „Bliski jest już

czas, gdy człowiek ujmie w swe ręce energię atomową, źródło potęgi, które umożliwi mu

kształtowanie życia wedle woli. Może to nastąpić w latach najbliższych, lub też dopiero po setkach

lat. Pewne jest jednak, że czas ten nadejdzie. Co uczyni wtedy człowiek? Czy potęgę tę obróci na

dobro ludzkości, czy też uczyni z niej narzędzie samozniszczenia? Czy jest on dostatecznie dojrzały, by

wykorzystać tę potęgę, którą odda mu niechętnie do dyspozycji nauka?”

Badacze atomu usiłowali zawczasu ustalić, jaki praktyczny użytek można będzie uczynić z energii

rozszczepienia uranu. Pewne nadzieje stworzył artykuł przeglądowy opublikowany w zeszycie

„Naturwissenschaften” z 9 czerwca 1939 r. pt. „Czy można energię jądra atomu wykorzystać na skalę

techniczną? Autorem tego artykułu był fizyk Siegfried Flügge, asystent z instytutu Ottona Hahna.

Biorąc pod uwagę ilość energii, jaka wyzwala się w procesie rozszczepienia, Flügge obliczył, że energia

uzyskana z 1 m3 tlenku uranu mogłaby wystarczyć na wyrzucenie w górę, na wysokość 27 km, 1 km3

wody o ciężarze 109t. Fizyk ten podał również opis produkującej energię „maszyny uranowej” zgodny

z ówczesnym stanem wiedzy.

Nadszedł dzień 1 września 1939 r. Napad Hitlera na Polskę zapoczątkował drugą wojnę światową.

W dwa dni potem faszystowskie Niemcy znalazły się w stanie wojny także z Anglią i Francją. Odtąd

ściana nieufności zaczęła coraz bardziej przesłaniać tak swobodnie dotąd rozwijającą się

międzynarodową współpracę w dziedzinie badań atomowych. Niepokój ogarnął przede wszystkim

uczonych wypędzonych z hitlerowskich Niemiec, którzy odczuli na własnej skórze agresywność

i brutalność faszyzmu i którzy teraz z przerażeniem zastanawiali się, co czeka ludzkość, gdy w tej

wojnie zostanie użyta broń atomowa. Wielu z nich przypomniało sobie zapewne słowa Fryderyka

Joliot-Curie, wypowiedziane przy wręczeniu mu Nagrody Nobla w 1935 r. Francuski badacz atomu

obawiał się już wtedy, że kiedyś będzie można zrealizować „przemiany jądrowe typu wybuchowego”,

gdy dzięki rozwojowi nauki będzie można tworzyć lub niszczyć pierwiastki według woli ludzkiej...

„Wówczas musielibyśmy z najgłębszą troską spojrzeć w oczy groźbie totalnej katastrofy”.

Rozdział szósty

Pierwiastki stworzone przez człowieka

Program produkcji bomby atomowej

Początkowo wydawało się, że bieg wydarzeń w faszystowskich Niemczech potwierdza rację tych,

którzy przestrzegali przed użyciem bomby atomowej przez Hitlera. W kwietniu 1939 r. fizyk Paul

Harteck w liście wysłanym do Ministerstwa Wojny Rzeszy zwraca uwagę na „najnowsze osiągnięcia

fizyki jądrowej, dzięki którym prawdopodobnie można by podjąć produkcję materiału wybuchowego

o nie znanej dotychczas, ogromnej sile działania”. List ten stał się sygnałem do podjęcia pewnej tajnej

akcji przez władze hitlerowskie. Już w lecie 1939 r. utworzono w Urzędzie Uzbrojenia Armii referat

fizyki jądrowej. Na czele tej nowej komórki postawiono fizyka Kurta Diebnera, specjalistę

wojskowego w dziedzinie materiałów wybuchowych. Do prowadzenia swych eksperymentów

Diebner uzyskał specjalny teren na peryferiach Berlina, w obrębie poligonu wojskowego.

O randze problemu rozszczepienia uranu fizycy jądrowi poinformowali także Radę Rzeszy do Spraw

Badań Naukowych. Dlatego już wkrótce po wybuchu wojny światowej nad wykorzystaniem badań

nad uranem dla celów wojennych pracowały w Niemczech dwie rywalizujące z sobą grupy.

Współpracę niezbędnych fachowców wymusili faszyści w najprostszy według nich sposób: już

w pierwszym tygodniu września posłali fizykom karty powołania.

Diebner oraz Erich Bagge, fizyk z Lipska i asystent profesora Wernera Carla Heisenberga, opracowali

zgodnie z otrzymanym rozkazem „roboczy plan podjęcia prób nad wykorzystaniem rozszczepienia

jądra”. W ramach tego planu przydzielono każdemu specjaliście odpowiednie zadanie. Heisenberg i

Carl Friedrich von Weizsäcker, czołowi niemieccy fizycy atomowi, zostali zobowiązani do pracy nad

problemami teoretycznymi. Heisenberg przedstawił Urzędowi Uzbrojenia Armii sprawozdanie ze

swych prac w dniu 6 grudnia 1939 r. Nosiło ono tytuł: „Możliwości technicznego uzyskiwania energii

z rozszczepienia uranu”. Studium to może uchodzić za pierwszą realną koncepcję budowy tzw.

„maszyny uranowej”, czyli jak byśmy dziś powiedzieli, reaktora uranowego lub atomowego.

W sprawozdaniu tym czytamy: „Najpewniejsza metoda skonstruowania odpowiedniej maszyny

polega na wzbogaceniu naturalnego uranu w izotop 235U. Jest to również jedyna metoda prowadząca

do produkcji materiałów wybuchowych o sile wybuchu przekraczającej o wiele rzędów wielkości siłę

wybuchu najsilniejszych znanych dotąd materiałów wybuchowych... Do wyprodukowania energii

można jednak użyć uranu naturalnego, nie wzbogaconego w uran-235, jeśli uran połączy się z jakąś

inną substancją, która spowalnia neutrony bez równoczesnego ich pochłaniania. Woda nie nadaje się

do tego, natomiast zgodnie z uzyskanymi wynikami doświadczeń, warunek ten spełnia ciężka woda

i bardzo czysty węgiel”.

Ciężka woda (D2O) jest związkiem izotopu wodoru, deuteru. Zwykła woda (H2O) zawiera 0,015% D2O.

Uzyskanie ciężkiej wody wymaga długotrwałego stosowania procesu elektrolizy. Niemieccy naukowcy

uznali otrzymanie tego spowalniacza (moderatora) za zadanie pierwszoplanowe. Po napaści na

Norwegię w maju 1940 r. niemiecka armia podporządkowała swojej kontroli Norsk Hydro w Rjukan,

jedyną na świecie fabrykę produkującą ciężką wodę metodą elektrolizy. Wydawało się, że otworzy to

drogę do realizacji faszystowskiego programu produkcji bomby uranowej. Równolegle z próbami

uruchomienia „maszyny uranowej” podjęte zostały prace nad uzyskaniem atomowego materiału

wybuchowego, uranu-235. Różne grupy robocze usiłowały znaleźć techniczne rozwiązanie problemu

wzbogacania. Wykorzystując gazowy sześciofluorek uranu zamierzano wzbogacić naturalny uran

w pożądany izotop za pomocą ultrawirówek, śluz izotopowych, czy też przez zastosowanie procesu

dyfuzji. Manfred von Ardenne, który posiadał prywatne laboratorium w Berlinie, w dzielnicy

Lichterfelde, proponował elektromagnetyczne rozdzielanie naturalnej mieszaniny izotopów uranu.

Program atomowy opracowany w Stanach Zjednoczonych był początkowo w wielu punktach zbliżony

do programu niemieckiego. 2 sierpnia 1939 r. Albert Einstein, który uszedł z Niemiec przed

faszystowskim barbarzyństwem, złożył swój podpis w liście do prezydenta Roosevelta,

zredagowanym przez dwóch fizyków: Leo Szilarda i Eugena Paula Wignera. Uczeni zwracali uwagę, że

dzięki nowo odkrytemu zjawisku rozszczepienia uranu powstała obecnie możliwość wyprodukowania

„bomb nowego typu, o najwyższej sile wybuchowej” i że należy się obawiać, iż Niemcy już nad tym

pracują.

List Einsteina spowodował zapalenie zielonego światła dla amerykańskiego federalnego programu

produkcji bomby atomowej. Program ten uzyskał absolutny priorytet w końcu 1941 r., kiedy Stany

Zjednoczone przystąpiły do wojny i kiedy zaczęły napływać alarmujące wiadomości o szybkim

postępie niemieckich badań atomowych. Amerykańscy wojskowi wzięli mocno w ręce „Manhattan

Project” (taki był kryptonim programu). Pod kierownictwem generała Grovesa zgromadzono

wszystkich liczących się w Stanach fizyków atomowych oraz setki tysięcy techników i robotników. Byli

wśród nich uczeni najwyższej klasy: Lawrence, Bethe, Seaborg, Nier, Urey, Szilard, Wigner, Teller,

Oppenheimer, a także emigranci Fermi, Segrè i Franck. Później dołączyli do nich Frisch i na pewien

czas także Bohr, który w 1943 r. ledwie zdołał uciec przed prześladowaniami gestapo.

W tym czasie podobne próby podejmowano także w Związku Radzieckim, chociaż z zupełnie innych

pozycji. Członek Akademii Nauk, Nikołaj N. Siemionow, zwrócił w 1941 r. uwagę Ludowemu

Komisariatowi Przemysłu Ciężkiego na możliwość produkcji broni atomowej. Jednakże gdy w czerwcu

1941 r. Niemcy hitlerowskie napadły na Związek Radziecki, wszystkie plany badań atomowych zostały

początkowo odłożone. W rok później, w maju 1942 r., radziecki fizyk jądrowy Flerow wezwał

Państwowy Komitet Obrony do „niezwłocznego podjęcia produkcji bomby uranowej”. W 1943 r.

w miarę postępującego wypierania faszystowskich agresorów można było podjąć na nowo prace nad

własnym programem atomowym. Jednakże ciężkie rany, jakie zadała wojna Krajowi Rad, nie

pozwoliły budować tak potężnego przemysłu atomowego, jaki mógł się rozwinąć na nie tkniętym

przez wojnę terytorium Stanów Zjednoczonych. Jak grzyby po deszczu wyrastały tam na pustkowiach

gigantyczne zakłady i całe miasta. W stanie Tennessee, w mieście Oak Ridge, wybudowali Amerykanie

ciągnące się kilometrami zakłady przemysłowe, w których prowadzono rozdzielanie izotopów uranu

metodą dyfuzji gazowej i elektromagnetyczną. Nad rzeką Kolumbia, na powierzchni 1800 km2,

zbudowano olbrzymie zakłady przemysłowe do produkcji pierwiastka nr 94, którego duże znaczenie

jako atomowego materiału wybuchowego także Amerykanie doceniali.

W Nowym Meksyku, w głębi pustyni, na bezdrożach rozległego płaskowyżu powstało Los Alamos,

centralne laboratorium prac nad bombą atomową w Stanach Zjednoczonych. Najlepsi fizycy atomowi

z Robertem Oppenheimerem na czele pracowali tutaj nad jej ostatnią fazą: przetwarzaniem

rozszczepialnego izotopu w atomowy materiał wybuchowy. Obliczono, że detonacja następuje

dopiero przy określonej „masie krytycznej”. Aby bomba wybuchła, muszą bardzo szybko zostać

złączone z sobą dwie masy podkrytyczne w jedną masę krytyczną. Wystarczy wtedy jeden jedyny

neutron, a są one wszędzie, by wywołać w ułamku sekundy atomową reakcję łańcuchową.

Koniecznym warunkiem osiągnięcia tego efektu było najpierw uzyskanie niezbędnej ilości uranu-235

lub pierwiastka nr 94 o wysokim stopniu chemicznej czystości. Potrzeba było do tego wielu

kilogramów substancji. Chociaż Amerykanie tak bardzo strzegli swej mozolnie wypracowanej

„tajemnicy bomby atomowej”, możemy zdradzić, że krytyczna masa rozszczepialnego izotopu wynosi

22,8 kg uranu-235 lub 5,6 kg pierwiastka nr 94. Skąd wziąć taką ilość substancji, która w ogóle nie

występuje w naturze? Syntetycznie otrzymywano te pierwiastki dotychczas jedynie

w niedostrzegalnych i niemierzalnych ilościach.

Pluton - pierwszy sztuczny pierwiastek, który ujrzało ludzkie oko

Neptun wysyła promieniowanie beta, dlatego też jego odkrywcy, McMillan i Abelson, zupełnie

słusznie stwierdzili w swej publikacji z 14 czerwca 1940 r., że „pierwiastek nr 94 z całą pewnością

występuje wśród produktów rozpadu neptunu”. Nie udało im się jednak udowodnić tego

twierdzenia. Dla wykazania obecności zapewne dość trwałego pierwiastka nr 94 preparaty były za

słabe. McMillan razem ze swymi kolegami, Seaborgiem, Segrèm, Kennedym i Arturem Charlesem

Wahlem, wybrał zatem inną drogę.

W grudniu 1940 r. poddali oni uran działaniu deuteronów przyśpieszonych w sześćdziesięciocalowym

cyklotronie w Berkeley. Powstający w reakcji jądrowej:

238

92𝑈 +

2

1𝑑 →

238

93𝑁𝑝 + 2

0

1𝑛

izotop neptunu emitując cząstki beta musiał rozpadać się na izotop 238 pierwiastka nr 94. W

Berkeley nikt w to wówczas nie wątpił, ale Amerykanie potrzebowali wielu miesięcy, aby to

udowodnić. Odkrycie pierwiastka zostaje uznane wtedy, jeżeli jeden z jego izotopów zostanie

dokładnie wyizolowany, kiedy uzyska swą fizyczną i chemiczną charakterystykę i gdy określona

zostanie jego liczba atomowa, czyli miejsce w układzie okresowym pierwiastków. Nowy pierwiastek

musi wykazać właściwości, które go wyraźnie odróżniają od pierwiastków sąsiednich, już poznanych.

W nocy 23 lutego 1941 r. wybiła godzina narodzin pierwiastka nr 94, a dokładniej mówiąc, jego

izotopu 238. McMillan nie zaznał bezpośredniego szczęścia odkrycia, ponieważ w końcu 1940 r.

został powołany do wojska.

W tym miejscu musimy się nieco cofnąć w czasie. Decyzję o próbnej produkcji pierwiastka nr 94 przy

zastosowaniu cyklotronu w Berkeley podjęto na posiedzeniu fizyków Uniwersytetu Columbia w

Nowym Jorku w dniach 15 i 16 grudnia 1940 r. Ulegając naciskom swych kolegów, Segrègo i

Fermiego, Lawrence wyraził gotowość postawienia im do dyspozycji swego cyklotronu. Głębokie

wrażenie wywarły na wszystkich śmiałe pomysły Fermiego, który od pewnego czasu rozważał różne

koncepcje „maszyny uranowej”. Z wielką siłą przekonywał on swych kolegów, że w takim „uranowym

stosie” musi powstać pierwiastek nr 94. Można przewidywać, że będzie on ulegał rozszczepieniu

w ten sam sposób co uran-235, dlatego też rzeczą pilną jest „wypróbowanie” sposobu jego syntezy

na niewielkich ilościach materiału, a to dla poznania jego właściwości.

Historycy nauki wielokrotnie podkreślali, że nowojorska konferencja stanowiła punkt zwrotny

w historii, gdyż wtedy, w grudniu 1940 r., wysunięto po raz pierwszy hipotezę rozszczepialności nie

znanego jeszcze pierwiastka nr 94. Objęcie przez czynniki wojskowe tych badań tajemnicą

przeszkadzało swobodnej wymianie myśli naukowej, a w poczytnym amerykańskim fachowym

czasopiśmie naukowym „Physical Review” (Przegląd Fizyczny) nie ukazywało się począwszy od

lipca/sierpnia 1940 r. w ogóle nic, albo tylko bardzo skromne przyczynki na temat problemu uranu.

Dlatego też przez historyków nauki przeoczona została praca niemieckiego fizyka, Carla Friedricha

von Weizsäckera. W tym czasie, gdy wszyscy fizycy atomowi spodziewali się uzyskać energię jądrową

z rozszczepienia uranu-235, Weizsäcker postawił na „możliwość uzyskania energii z uranu-238”. Tak

brzmiał tytuł jego sprawozdania, przedłożonego Urzędowi Uzbrojenia Armii, dla którego zobowiązany

był pracować.

Zdaniem Weizsäckera w raz uruchomionej maszynie uranowej z nierozszczepialnego i uważanego za

bezużyteczny uranu-238 musi się wytworzyć wskutek pochłaniania neutronów pierwiastek

transuranowy nr 94. Jego izotop 239 powinien być rozszczepialny tak samo jak 235U. Weizsäcker

podsuwał myśl, że może byłoby w ogóle korzystniej skoncentrować się na syntezie łatwego do

chemicznego wydzielenia pierwiastka nr 94, zamiast prowadzić żmudne wzbogacanie naturalnego

uranu lub też oddzielanie uranu-235.

Jeśli chodzi o pierwiastek nr 94, to dotychczas znano tylko jego izotop 238, który był

nierozszczepialny, a więc nieciekawy. Dlatego też fizycy jądrowi w Stanach Zjednoczonych wszystkie

swe wysiłki skierowali na wyprodukowanie rozszczepialnego izotopu 239. W marcu 1941 r.

bombardowano w cyklotronie neutronami 1,2 kg najczystszej soli uranu otoczonej wielkim blokiem

parafiny. Była to największa ilość substancji, jaką dotychczas poddawano procesowi przemiany.

Bombardowanie twierdzy jądra uranu trwało dwa dni i dwie noce. W wyniku uzyskano około 0,5 mg

izotopu 239. Zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami, swe przyjście na świat sygnalizował nowy

pierwiastek intensywnym wyrzucaniem cząstek alfa.

28 marca 1941 r. amerykańscy badacze atomu zebrali się w Berkeley w celu przeprowadzenia

decydującej próby. Seaborg, Segrè, Kennedy i Lawrence wpatrywali się w wielkim napięciu

w oscyloskop, który miał pokazać, że jądra nowego pierwiastka rozszczepiają się. Próba potwierdziła

w pełni przewidywania teoretyczne. Odkryta została więc druga atomowa substancja wybuchowa,

o jeszcze większej sile działania.

Od tej pory wszystkie prace badawcze na temat pierwiastka nr 94 prowadzone były w Stanach

Zjednoczonych w największej tajemnicy. Izotop 239 o liczbie atomowej 94 został zakodowany jako

numer 49, a tych kto pracował przy bombie atomowej, produkowanej z pierwiastka nr 94, nazywano

„czterdziestym dziewiątym”. W memorandum z maja 1941 r. Lawrence zebrał wszystkie informacje

i zalecił wytworzenie niezbędnej ilości pierwiastka nr 94 w reaktorze uranowym. W ten sposób, nic

nie wiedząc o sugestii Weizsäckera, uczeni w Stanach Zjednoczonych doszli do takich samych

wniosków.

Niemieccy uczeni również nie pozostawali bezczynni. W instytucie badawczym Manfreda von

Ardenne opracowano w tym samym niemal czasie podstawowe zasady produkcji pierwiastka nr 94.

W sierpniu 1941 r. fizyk Fritz Houtermans, będący gościem instytutu, zakończył swój tajny raport pt.

„Problem wywołania łańcuchowych reakcji jądrowych”. Praca ta zawierała teoretyczny opis sposobu

produkowania w maszynie uranowej nowej substancji wybuchowej z naturalnego uranu.

Pierwiastek nr 94 ma tę zaletę, że jego właściwości chemiczne wyraźnie różnią się od właściwości

uranu, tak że łatwo jest go wydzielić. Ten proces chemiczny jest dużo mniej skomplikowany niż

mozolne oddzielanie izotopu uranu-235 od uranu-238. W celu wyizolowania go w laboratorium,

a potem na skalę techniczną, należało przede wszystkim dokładnie poznać właściwości tego

sztucznego pierwiastka. Do przeprowadzenia analizy chemicznej niezbędne są jednak mierzalne ilości

substancji. Ale skąd je wziąć? Chodzi przecież o nowy syntetyczny pierwiastek, którego nie ma na

Ziemi. A może jednak jest?

Amerykanie w ciągu 1942 r. traktowali bardzo poważnie możliwość występowania transuranowców

nr 93 i nr 94 w naturalnych minerałach i zastanawiali się nad ich ewentualnym wydobywaniem.

Mozolne poddawanie przeróbce rudy uranu z Kolorado i Nowego Meksyku nie dało pozytywnego

wyniku. Amerykańscy specjaliści doszli do wniosku, że jeśli pierwiastek nr 94 w ogóle występuje

w koncentratach rudy, to tylko w proporcji 1:1014, co czyni całe przedsięwzięcie nieopłacalnym.

Wielkie nadzieje wiązano również z blendą uranową z regionów położonych w Kanadzie nad Wielkim

Jeziorem Niedźwiedzim. W tamtejszej rudzie, która zawiera 40 różnych pierwiastków, spodziewano

się odkryć poszukiwane transuranowce. Te nadzieje, również zawiodły.

Jedyne, co znaleziono, to odpowiednią nazwę dla nowego pierwiastka. Znów nasunęła się analogia

z astronomią. W 1930 r. wydarzyło się coś niezwykłego - odkryta została nowa planeta Pluton,

krążąca poza orbitą Neptuna. Z intrygującą zapowiedzią istnienia tej planety wystąpił już dawno

angielski astronom Percival Lowell, będący również autorem powieści fantastycznych. Pierwiastek nr

94 został więc nazwany tak jak nowa planeta - plutonem. Nadanie tej nazwy miało jednak jeszcze

inny wydźwięk, gdyż nazwa ta - jak wiadomo z mitologii - jest jednocześnie imieniem boga śmierci.

Jak przebiegały dalsze wysiłki nad uzyskaniem większych ilości plutonu? W cyklotronie uzyskiwano

tylko ilości mikrogram owe, tysięczne części miligrama. Nie przemawiało to przeciwko urządzeniu,

jakim był cyklotron, gdyż zastosowanie cyklotronu do syntezy sztucznych pierwiastków stanowiło

samo w sobie ogromny postęp techniczny. Obliczano, że przy zastosowaniu zwykłego radowo-

berylowego źródła neutronów uzyskanie 0,15 μg plutonu z uranu trwałoby ponad 200 lat. Taką ilość

plutonu można uzyskać w cyklotronie w ciągu 2 dni, jeśli użyje się wiązki neutronów, otrzymanych

w płytce berylowej w reakcji z szybkimi deuteronami.

Chemia transuranowców; eksperymentowanie pod mikroskopem

W sierpniu 1942 r. w laboratorium ciał promieniotwórczych uniwersytetu w Berkeley dwóm

Amerykanom B. B. Cunninghamowi i L. B. Wernerowi udało się otrzymać około 1 μg plutonu.

W miesiąc później, dokładnie 10 września 1942 r., zważono po raz pierwszy, na specjalnie do tego

celu skonstruowanej kwarcowej mikrowadze, dostrzegalną nieuzbrojonym okiem ilość sztucznego

pierwiastka: 2,77 μg tlenku plutonu. W końcu 1942 r. istniało już 500 μg, czyli 0,5 mg soli plutonu.

Była to ilość nie wystarczająca do wykonania choćby łebka szpilki. Podziw budzi technika opracowana

przez Cunninghama, która została określona mianem ultramikroanalizy. Konieczność operowania

mikroskopijnymi ilościami substancji wymagała zupełnie nowych metod chemicznego

eksperymentowania. Zwykły stół laboratoryjny musiał ustąpić miejsca stolikowi mikroskopowemu.

Prawie wszystkie czynności trzeba było wykonywać tylko w polu widzenia stereomikroskopu.

Stosowane zwykle w laboratoriach chemicznych probówki i zlewki trzeba było zmniejszyć do

rozmiarów rurek włoskowatych o średnicy od 0,1 do 1 mm. Operowano w nich cieczami o objętości

od 10-1 do 10-5 ml i przeprowadzano reakcje chemiczne. O tych interesujących pracach nad

wyodrębnieniem i zbadaniem pierwiastka nr 94 świat naukowy dowiedział się dopiero w latach

powojennych, gdy badania i odkrycia przestały być objęte tajemnicą.

Na podstawie uzyskanych w drodze ultramikroanalizy wiadomości o właściwościach chemicznych

plutonu odważono się na niecodzienny krok, mianowicie na zaprojektowanie i budowę

przemysłowych urządzeń do produkcji i oczyszczania tego rozszczepialnego pierwiastka w skali

miliard razy większej. Prace te rozpoczęto w Stanach Zjednoczonych wtedy, kiedy jeszcze w ogóle nie

działał nigdzie żaden reaktor, w którym dokonywano by syntezy plutonu. Cel ten osiągnęli

Amerykanie dopiero 2 grudnia 1942 r. Pod trybunami stadionu sportowego w Chicago udało się

Enrico Fermiemu doprowadzić do stanu krytycznego stos uranowy załadowany warstwami 6 t uranu,

36,6 t tlenku uranu i 115 t najczystszego grafitu. Zapoczątkowana została samopodtrzymująca się

reakcja łańcuchowa - kontrolowana, a więc w żadnym wypadku nie przebiegająca, jak się obawiano,

w formie wybuchowej. Po raz pierwszy „maszyna uranowa” wyprodukowała energię, chociaż moc

stosu wynosiła zaledwie 200 watów. I po raz pierwszy w reaktorze uranowym powstał także pluton -

dokonały się w mierzalnych ilościach sztuczne przemiany pierwiastków.

Ten udany eksperyment Fermiego był dla przemysłu atomowego Stanów Zjednoczonych ostatnim

bodźcem do zrealizowania produkcji plutonu w Hanford. Na południowym brzegu rzeki Kolumbia

zbudowano błyskawicznie trzy potężne reaktory uranowe, wobec których reaktor Fermiego wyglądał

jak zabawka. W latach wojny reaktory te, pracując z najwyższą mocą, dostarczały dziennie oprócz

znacznych ilości izotopów promieniotwórczych - około 1,5 kg plutonu. W toku procesu rozszczepiania

się jąder wyzwalały się także ogromne ilości energii, dla której nie znajdowano na razie zastosowania

i która tylko podgrzewała wodę w rzece.

Urządzenia atomowe w Hanford wywarły ogromne wrażenie na Williamie Laurensie, amerykańskim

dziennikarzu i autorze wielu popularnych publikacji na temat energii jądrowej, któremu pozwolono je

zwiedzić. Żadna oznaka nie zdradzała, jak mówił potem, że w tych zbudowanych ręką ludzką

gigantach szaleje ogień kosmiczny..., że w ich wnętrzu zachodzą procesy elementarne aktu tworzenia,

takie same, jakie dokonywały się przed miliardami lat, gdy powstawały zręby naszego świata. Taka

myśl przejmowała zgrozą. Zakłady pracowały w nienaturalnej wprost ciszy, w której można było

słyszeć uderzenia własnego serca.

W swym reaktorze uranowym Fermi zastosował jako moderator grafit. Niemcy dali pierwszeństwo

ciężkiej wodzie, co jednak nie zapewniło im osiągnięcia celu. Poza tym faszystowskie Niemcy, bliskie

już klęski, nie rozporządzały tak potężnymi środkami technicznymi i materialnymi, jakie miały do swej

dyspozycji Stany Zjednoczone. Niemiecka wersja „maszyny uranowej” nie osiągnęła stanu

krytycznego i nie mogła produkować pierwiastka nr 94. Także inne prace w zakresie wyodrębnienia

atomowego materiału wybuchowego, uranu-235, nie zostały wówczas doprowadzone do końca. Na

szczęście dla ludzkości wizja hitlerowskiej bomby atomowej pozostała jedynie senną zmorą.

„Piekło” i „Szaleństwo”

Dzięki ultramikroanalizie uzyskano bardzo szybko wiele istotnych danych o fizycznych i chemicznych

właściwościach sztucznego pierwiastka - plutonu. Dzisiaj uczeni mówią z dumą, że wiedzą o plutonie

o wiele więcej niż o jakimś innym zwykłym pierwiastku, np. o żelazie.

W końcu 1943 r., gdy Stany Zjednoczone miały już „uciułane” kilka miligramów plutonu, grupa

uczonych z uniwersytetu w Chicago z kręgu Glenna Theodore Seaborga i Alberta Ghiorso podjęła

próby uzyskania następnych transuranowców, nr 95 i nr 96. Powstają one bez wątpienia również

w reaktorze jądrowym w wyniku pochłonięcia kilku neutronów przez uran. Próba wyodrębnienia tych

nieznanych pierwiastków nie była warta wysiłku tak długo, dopóki nie znano ich właściwości

chemicznych i fizyczno-jądrowych. Dlatego też Seaborg i jego współpracownicy chcieli uzyskać je

najpierw za pomocą cyklotronu, bombardując pluton neutronami lub deuteronami. Miesiącami

ciągnące się próby nie dawały jednak pozytywnych wyników. Amerykanie zaczęli już powątpiewać,

czy zastosowali właściwe metody.

Wcześniejsze poglądy, według których pierwiastki nr 93, nr 94 i nr 95 są homologami renu, osmu

i irydu, a więc powinny wykazywać takie same jak one właściwości chemiczne, upadły po odkryciu

neptunu i plutonu. Nie stwierdzono tu zgodności z układem okresowym pierwiastków! Zaskakujące

było, że „eka-ren”, czyli neptun, i „eka-osm”, czyli pluton, nie wykazywały najmniejszego

podobieństwa do renu czy osmu. Dlatego też Seaborg wyraził przypuszczenie, że transuranowce wraz

z uranem należą do nowej grupy pierwiastków, w przeważającej części sześciowartościowych.

Chociaż hipoteza ta była bardzo atrakcyjna, to jednak trudno było znaleźć jakikolwiek chemiczny

dowód na jej poparcie. Wszelkie próby wyizolowania niewątpliwie powstałych pierwiastków nr 95

i nr 96, oparte na hipotezie ich sześciowartościowości, trafiały w próżnię.

Seaborg przemyślał jeszcze raz swoją koncepcję. Czy nie jest możliwe, że analogicznie do 14

lantanowców (pierwiastków ziem rzadkich) istnieje grupa 14 „aktynowców”, która zaczyna się od

aktynu, a kończy na pierwiastku nr 103? W takim przypadku pierwiastki nr 95 i nr 96 musiałyby mieć

konfigurację elektronów bardzo podobną do swych bliskich „krewnych”, pierwiastków nr 63 (europ)

i nr 64 (gadolin), a więc pod względem chemicznym musiałyby być trójwartościowe.

Zafascynowana tym przypuszczeniem grupa Seaborga odważyła się na śmiały skok w nieznane.

Najpierw postanowiono dokonać syntezy pierwiastka nr 96 i na nim sprawdzić swe koncepcje.

W lecie 1944 r. próbkę 10 mg plutonu (większej ilości nie udało się zdobyć) poddano bombardowaniu

cząstkami alfa z cyklotronu w Berkeley. Reakcja powinna była przebiegać według schematu:

239

94𝑃𝑢 +

4

2𝛼 →

242

96𝑋 +

1

0𝑛

Próba powiodła się; udało się również wytrącić i zidentyfikować pierwiastek nr 96.

Koncepcja Seaborga zaowocowała - aktynowce są po prostu eka-lantanowcami. Musiało to zostać

uwzględnione w układzie okresowym pierwiastków. Tak oto zdarzyło się, że pierwiastek nr 96 został

odkryty wcześniej niż pierwiastek nr 95. Jednakże chemiczne oddzielenie od siebie tych dwóch

pierwiastków okazało się jeszcze przez długi czas niewykonalne. Jeden z członków zespołu z Berkeley

wystąpił z propozycją, by te transuranowce nazwać pandemonium, co znaczy „piekło”, oraz delirium,

co znaczy „szaleństwo”. Dopiero w 1945 r., przy zastosowaniu nowej metody polegającej na

wykorzystaniu selektywności żywicznych wymieniaczy jonowych, udało się rozdzielić te pierwiastki.

Wyizolowany pierwiastek nr 96 nazwano „kiurem” na cześć Marii Skłodowskiej-Curie. Dla pierwiastka

nr 95 zaproponowano nazwę „ameryk”, nawiązując do „europu”, jego analogu w grupie

lantanowców. Później, gdy wyprodukowano pierwszą dostrzegalną ilość sztucznego pierwiastka

ameryku i kiedy chciano utrwalić na fotografii tę historyczną chwilę, szukano w Berkeley

odpowiedniego przedmiotu, z którym można by porównać tę ilość nowego pierwiastka. Wybór padł

na uszko cienkiej igły, ale było ono i tak jeszcze większe niż zebrana w naczyńku wirówki odrobinka

ameryku!

Do produkcji dalszych transuranowców niezbędne były odpowiednie ilości ameryku i kiuru jako tzw.

target (bombardowana cząstkami próbka materiału). Problem stanowiła tutaj nie tylko ich synteza

i wydzielenie, ale również zabezpieczenie się przed ich promieniowaniem, ponieważ nowe

transuranowce okazały się bardzo złośliwymi, szkodliwymi dla zdrowia substancjami

promieniotwórczymi. Pluton jest jedną z najbardziej szkodliwych substancji z powodu swej długo

utrzymującej się promieniotwórczości i właściwości odkładania się w organizmie ludzkim.

Dopuszczalna ilość plutonu może wynosić w 1 m3 powietrza najwyżej 10-9 mg, podczas gdy zawartość

np. cyjanowodoru może wynosić 11 mg na 1 m3. Dlatego też zagadnienia bezpieczeństwa w pracy

z tymi sztucznymi pierwiastkami stały się problemem pierwszoplanowym.

Szereg aktynowców w układzie okresowym pierwiastków wszedł w miejsce „fałszywych transuranowców”. Między odpowiadającymi sobie lantanowcami i aktynowcami istnieją chemiczne podobieństwa. Okoliczność tę uwzględniono przy

nadawaniu nazw tym pierwiastkom: europ - ameryk

Synteza pierwiastków nr 97 i nr 98 kazała na siebie długo czekać. Wreszcie została dokonana. Glenn

Theodore Seaborg, Albert Ghiorso i George Paget Thomson ostrzelali pierwiastki nr 95 i nr 96

wysokoenergetycznymi cząstkami alfa. Do dyspozycji były tylko uzyskane w drodze syntezy w latach

1949-1950 miligramowe ilości ameryku i zaledwie mikrogramowe ilości kiuru. Substancje te zostały

uzyskane w reaktorze z plutonu i z ameryku w wyniku intensywnego naświetlania neutronami.

W reaktorze uranowym strumień neutronów jest wielokrotnie wyższy niż w cyklotronie.

Następne dwa nowe pierwiastki ujrzały światło dzienne. Były to: berkel - nr 97 i kaliforn - nr 98.

Szczególnie trudno było udowodnić istnienie pierwiastka nr 98. Z mikrogramowej ilości kiuru

utworzyło się zaledwie około 5000 atomów kalifornu. Z chwilą kiedy wiadomość o tym rozeszła się na

uniwersytecie w Berkeley, wiele osób podkpiwało sobie, że atomów było mniej niż studentów w

Berkeley. Berkel pozostał bardzo rzadkim pierwiastkiem. Światowy jego zapas ogranicza się nawet

dziś tylko do kilku miligramów, a mimo to, dzięki odpowiednim metodom analizy, poznane zostały

zasadnicze właściwości fizyczne i chemiczne tego syntetycznego pierwiastka.

Obecnie głównym źródłem, z którego otrzymuje się pierwiastki od nr 94 do nr 98, jest reaktor

jądrowy. Ze zużytych, „wypalonych” prętów wzbogaconego uranu uzyskuje się transuranowce

w rozróżnialnych ilościach. Wrócimy jeszcze do tej sprawy.

Znacznie większa jest wydajność produktów rozszczepienia, pierwiastków o pośrednich masach

atomowych, w które uran-235 przekształca się w reaktorze. Należą do nich sztuczne pierwiastki nr 43

i nr 61.

W 1945 r. chemicy J. A. Marinsky, L. E. Glendenin i C. E. Coryell przy zastosowaniu nowych

wymieniaczy jonowych uzyskali po raz pierwszy wykrywalne ilości pierwiastka nr 61 i weszli do

historii nauki jako jego odkrywcy. Aby podkreślić śmiałość, a czasem nawet użycie podstępu,

konieczne przy dokonywaniu syntezy pierwiastków w reaktorze jądrowym, Amerykanie

zaproponowali dla nowego pierwiastka nazwę „promet”, wywodząc ją od mitycznego Prometeusza,

który wykradł ogień bogom, aby przynieść go ludziom.

Najważniejszy izotop, promet-147, jest radioaktywny i wysyła słabe promieniowanie beta, zgodnie

z wcześniejszymi przewidywaniami. Gdy poznano charakterystyczne cechy nowego pierwiastka,

próby znalezienia prometu w naturze, podjęte przez Erämetsägo i innych badaczy, pozwoliły na

uzyskanie pewnych wyników. Pracując w skali technicznej fiński chemik wyizolował z 6000 t apatytu

około 20 t tlenków ziem rzadkich, z których uzyskał 3,8 kg mieszaniny tlenków samaru i neodymu. Po

oddzieleniu przez wymieniacz jonowy pozostały z tego 83 mg substancji, która wysyłała słabe

promieniowanie beta. Widmo cząstek beta tej frakcji, które badał Erämetsä w 1965 r., było

identyczne z widmem prometu-147. Według oceny Erämetsägo koncentrat uzyskany z 6000 t apatytu

powinien był zawierać 10-11 g prometu. Tymczasem ślady tego pierwiastka znaleziono także

w blendzie uranowej. Przypuszcza się, że naturalny promet powstaje w wyniku pochłaniania

neutronów przez jądra pierwiastka nr 60, neodymu, lub też przez samorzutne rozszczepienie uranu-

238, ewentualnie przez indukowane rozszczepienie uranu-235.

Te naturalne znaleziska nie pozostają w sprzeczności z traktowaniem prometu jako „sztucznego

pierwiastka”, albowiem promet uzyskuje się w ilościach niezbędnych do przeprowadzania badań

wyłącznie z produktów rozszczepienia uranu. Reaktory energetyczne o mocy około 10 000 kW

dostarczają dziennie 1500 mg 147Pm; roczna produkcja prometu w 1959 r. wzrosła w Stanach

Zjednoczonych do 650 g.

Udało się również wykazać w naturze ślady izotopu technetu-99. W 1 kg rudy uranu znajduje się 10-10

g technetu. Powstaje on w wyniku spontanicznego rozszczepienia uranu-238, nikt jednak nie kusiłby

się o uzyskiwanie go z tej rudy. Obecnie produkowane kilogramowe ilości technetu pochodzą

wyłącznie z przemysłu jądrowego. Już w 1959 r. brytyjscy chemicy podali do wiadomości, że ze 100 t

zużytego paliwa jądrowego wydzielili 20 g tego sztucznego pierwiastka.

Według wyników najnowszych badań plutonu nie można już uważać za pierwiastek sztuczny, został

on bowiem znaleziony w 1971 r. w jednym z minerałów ziem rzadkich, bastnezycie, który nie zawiera

uranu. W 90 kg tego minerału zawarte było 10-14 g plutonu-244, co wykazano za pomocą

spektrografu masowego. Jest to jedyny izotop pierwiastka nr 94, który w okresie istnienia Ziemi nie

zginął całkowicie z jej powierzchni. Inne izotopy plutonu, których ślady występują do dziś

w naturalnych radach uranowych, są - jak już wspomniano - pochodzenia „sztucznego”.

Ocenia się że cały pluton zawarty w skorupie ziemskiej, której grubość wynosi 16 km, waży nie więcej

niż 1 kg. Wskutek tego na liście częstości występowania pierwiastków chemicznych figuruje on na 90

miejscu, między neptunem i fransem. Jedynym źródłem tego pierwiastka, produkowanego obecnie

w tonach, jest również przemysł jądrowy.

Cyklotrony i reaktory uranowe stają się więc w coraz większym stopniu nowoczesnym „kamieniem

filozoficznym”. Z ich pomocą można z wielu znanych radionuklidów dokonywać syntezy nowych

pierwiastków w ilościach gramowych, kilogramowych i tonowych. W związku z tym nasuwa się

naturalnie prowokacyjne pytanie, czy w reaktorze uranowym nie można by produkować sztucznego

złota?

Złoto wyprodukowane w reaktorze atomowym

Amerykańskiemu fizykowi, Arturowi Dempsterowi, udało się w 1935 r. za pomocą spektroskopii mas

zidentyfikować izotopy składające się na naturalny uran. W toku doświadczeń Dempster określił

również izotopowy skład złota. Znalazł on tylko jeden izotop złota, 197Au. Nie było żadnych poszlak

wskazujących na istnienie naturalnego izotopu 199Au. Niektórzy badacze przypuszczali jednak, że musi

istnieć jakiś cięższy izotop złota, ponieważ wtedy przypisywano złotu względną masę atomową 197,2.

Jednakże złoto jest pierwiastkiem jednoizotopowym, jeśli więc chciałoby się produkować sztucznie

ten pożądany metal szlachetny, należałoby ześrodkować wysiłki na syntezie jedynego trwałego

izotopu złota, 197Au.

Reaktor jądrowy - symbol pokojowego wykorzystania energii atomowej, źródło cennych sztucznie wytwarzanych pierwiastków, np. kiuru

Wiadomości o udanych próbach uzyskania sztucznego złota wywoływały zawsze niepokoje w kręgach

finansowych i rządowych. Tak było w czasach Cesarstwa Rzymskiego Narodu Niemieckiego i w

okresie małych dzielnicowych księstw, i nie inaczej jest w dzisiejszych czasach w krajach, gdzie panuje

kapitał. Nie można się więc dziwić, że skądinąd beznamiętne sprawozdanie profesora Dempstera z

Narodowego Laboratorium Argonne w Chicago, które właśnie ukazało się i zawierało wiadomość, że

w reaktorze atomowym można produkować z rtęci złoto, spowodowało podniecenie

w kapitalistycznych kręgach finansowych. Był to, jak dotąd, najnowszy i najbardziej przekonywający

przypadek produkcji sztucznego złota. Zaczęło się to jeszcze w 1940 r., kiedy w niektórych

laboratoriach poddawano działaniu wiązki szybkich neutronów z cyklotronu pierwiastki sąsiadujące

ze złotem, tzn. rtęć i platynę. O takiej udanej próbie poinformowali na spotkaniu amerykańskich

fizyków w Nashville w kwietniu 1941 r. dwaj uczeni, A. Sherr i K. T. Bainbridge, z Uniwersytetu

Harvarda. Skierowali oni wiązkę przyśpieszonych deuteronów na lit i uzyskawszy z kolei wiązkę

szybkich neutronów, zastosowali je do przekształcenia jąder rtęci. W wyniku przemiany jądrowej

otrzymali złoto! Trzy nowe izotopy złota o masach atomowych 198, 199 i 200. Jednak izotopy te nie

były trwałe, w przeciwieństwie do naturalnego złota 197Au. Rozpadły się w ciągu kilku godzin i dni

z emisją cząstek beta i stały się znów trwałymi izotopami rtęci-198, -199 i -200. Zwolennicy klasycznej

sztuki wytwarzania sztucznego złota nie mieli więc powodu do radości. Złoto, które z powrotem

przemienia się w rtęć, nie ma żadnej wartości, jest mirażem złota. Naukowcy przyjęli jednak

z zadowoleniem udany eksperyment, ponieważ dzięki niemu mogli poszerzyć swą wiedzę

o sztucznych izotopach złota.

U podstaw przemiany przeprowadzonej przez Sherra i Bainbridge’a leżała tzw. reakcja (n, p), w czasie

której jądro atomu rtęci wychwytuje jeden neutron (n) i wyrzucając równocześnie jeden proton (p)

przekształca się w izotop złota.

Naturalna rtęć składa się z siedmiu izotopów, występujących w niej w różnych proporcjach: 196

(0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29,80%) i 204 (6,85%).

Ponieważ Sherr i Bainbridge znaleźli izotopy złota o liczbach masowych 198, 199, i 200, należało

zakładać, że powstały one z izotopów rtęci charakteryzujących się takimi samymi liczbami masowymi,

np.:

198

80𝐻𝑔 +

1

0𝑛 →

198

79𝐴𝑢 ∗ +

1

1𝑝

Założenie takie wydawało się uzasadnione, ponieważ te izotopy należą do izotopów

reprezentowanych w rtęci najobficiej.

Skład izotopowy rtęci jest szczególnym kaprysem natury: jedyny izotop, który w reaktorze jądrowym poddaje się przemianie w złoto (186Hg), występuje w naturalnej rtęci tylko w ilości 0,146%

Prawdopodobieństwo dojścia do skutku reakcji jądrowej jest dla danego jądra określone przez tzw.

„przekrój czynny na wychwyt” danej cząstki-pocisku. W związku z tym współpracownicy profesora

Dempstera w Laboratorium Narodowym Argonne w Chicago, fizycy Inghram, Victor Franz Hess i

Hayden, podjęli wysiłki mające na celu precyzyjne określenie przekroju czynnego naturalnych

izotopów rtęci na wychwyt neutronów. W marcu 1947 r. stwierdzili oni, że izotopy o liczbach

masowych 196 i 199 mają największy przekrój czynny na wychwyt neutronów i dlatego mają

największe szanse na przemianę. Jako produkt uboczny uzyskali oni w swych doświadczeniach złoto!

Dokładnie 35 μg powstało ze 100 mg rtęci po napromieniowaniu jej w reaktorze uranowym

w strumieniu spowolnionych neutronów. Pozornie odpowiada to tylko wydajności 0,035%, jeśli

jednak odnieść uzyskaną ilość złota tylko do rtęci-196, to uzyska się już budzącą respekt wartość 24%,

ponieważ złoto-197 powstaje jedynie z izotopu rtęci-196.

Przy zastosowaniu prędkich neutronów zachodzą przeważnie reakcje typu (n, p), natomiast

spowolnione neutrony wywołują przede wszystkim reakcje typu (n, γ). Złoto odkryte przez

współpracowników Dempstera powstało dzięki dwu kolejnym reakcjom:

196

80𝐻𝑔 +

1

0𝑛 →

197

80𝐻𝑔 ∗ +

0

0𝛾

197

80𝐻𝑔 ∗ +

0

−1𝑒 →

197

79𝐴𝑢

Nietrwała rtęć-197, powstała w reakcji (n, γ), przekształca się w końcu w trwale złoto-197 w wyniku

wychwycenia jednego elektronu (pochodzącego z jej własnego atomu).

Tak czy inaczej Inghram, Hess i Hayden dokonali w reaktorze syntezy mierzalnych ilości sztucznego

złota! Nie wywołało to jednak niczyjego niepokoju, ponieważ o dokonanej przez nich syntezie złota

dowiedzieli się tylko uczeni bardzo pilnie studiujący „Psyhical Review” (Przegląd Fizyki). Odnośna

wzmianka w tym czasopiśmie była krótka i ze względu na niewiele mówiący tytuł „Neutron Cross

Sections for Mercury Isotopes” (Neutronowe przekroje czynne izotopów rtęci) dla wielu z nich mało

interesująca. Przypadek zrządził, że w dwa lata później, w 1949 r., doniesienie to przeczytał jakiś

nadgorliwy dziennikarz i rozgłosił je hałaśliwie w światowej prasie jako produkcję sztucznego złota

w reaktorze jądrowym.

Wyciąg z tabeli nuklidów: złoto i jego sąsiedzi. Z pomocą obydwu schematów przemian każdy może sam „robić złoto”. Schemat 1. Izotopy pierwiastków powstałe wskutek rozpadu promieniotwórczego. Schemat 2. Izotopy pierwiastków

powstałe w wyniku reakcji jądrowych

Zaraz potem wystąpiło na giełdach francuskich niewielkie krótkotrwałe zachwianie notowań cen

złota, podobne zupełnie do tego, które przewidział Rudolf H. Daumann w swej fantastycznej powieści

Koniec złota, której akcja toczy się w 1950 r.

Sztuczne złoto wytwarzane w reaktorze atomowym kazało jednak na siebie czekać. Nie zalało ono

w każdym razie rynków światowych, powodując jedynie niewielkie zaniepokojenie, które profesor

Dempster zwykle zbywał głośnym śmiechem. Stopniowo wrócił spokój na giełdy francuskie, co było

niemałą zasługą czasopisma „Atomes” (Atomy), które w swym styczniowym zeszycie z 1950 r.

zamieściło godną uwagi wzmiankę pt. „Przemiana rtęci w złoto. Od alchemików do chemików

jądrowych”. Wprawdzie czasopismo potwierdziło w zasadzie możliwość wytwarzania złota z rtęci

metodami fizyki jądrowej, lecz zapewniło także swych czytelników, że cena tego sztucznego metalu

szlachetnego jest wielokrotnie wyższa niż złota naturalnego, otrzymywanego z najuboższych rud!

Współpracownicy Dempstera nie odmówili sobie przyjemności wyprodukowania w reaktorze

większych, choć nadal znikomych ilości owego sztucznego złota. Jako kuriozum jest ono obecnie

ozdobą Muzeum Nauki i Przemysłu w Chicago. Bryłkę sztucznego złota można było podziwiać również

na Genewskiej Konferencji Atomowej w sierpniu 1955 r., jako świadectwo kunsztu „alchemików” ery

atomu.

Z punktu widzenia fizyki jądrowej możliwa jest również przemiana w złoto atomów wielu innych

pierwiastków. Teraz chcielibyśmy wreszcie zdradzić tajemnicę wytwarzania złota. Należy podkreślić,

że jest ona możliwa wyłącznie drogą przemian jądrowych. Wszystkie inne przepisy przekazane przez

klasyczną alchemię są bałamutne i prowadzą na bezdroża. Trwałe złoto 197Au można by uzyskać

w wyniku promieniotwórczego rozpadu określonych izotopów pierwiastków sąsiadujących ze złotem.

Przekona nas o tym rzut oka na fragment tzw. tabeli nuklidów, w której zawarte są wszystkie znane

izotopy oraz sposób ich rozpadu.

I tak złoto 197Au powstaje z platyny-197 lub rtęci-197 przez rozpad beta lub wskutek wychwytu

elektronu. Można by otrzymać złoto również z talu-201, gdyby emitował on cząstki alfa, ale tal nie

jest alfa-promieniotwórczy.

Skąd jednak wziąć izotop rtęci-197, jeśli w naturze nie występuje on w ogóle? Czysto teoretycznie

rzecz biorąc, można go uzyskać z talu-197, ten natomiast z ołowiu-197. Obydwa nuklidy

przekształcają się bowiem przez wychwyt elektronu samorzutnie w rtęć-197 lub w tal-197.

Rzeczywiście jest to jedyna, ale tylko teoretyczna możliwość produkowania „złota z ołowiu”.

Jednakże ołów-197 jest również sztucznym izotopem, który należałoby najpierw wytworzyć dzięki

reakcjom jądrowym. Możliwości tej nie stwarza ołów naturalny.

Platynę-197 i rtęć-197 wytwarza się również tylko w reakcjach jądrowych. Pod uwagę warto brać

tylko te reakcje, w których wychodzi się z izotopów naturalnych. Na substancje wyjściowe dla tych

pierwiastków nadają się więc jedynie 196Hg, 198Hg i 194Pt. Izotopy te trzeba by „zbombardować”

neutronami lub cząstkami alfa o odpowiedniej energii, aby spowodować następujące procesy:

196

80𝐻𝑔 +

1

0𝑛 →

197

80𝐻𝑔 ∗ +

0

0𝛾

albo

198

80𝐻𝑔 +

1

0𝑛 →

197

80𝐻𝑔 ∗ + 2

1

0𝑛

lub

194

78𝑃𝑡 +

4

2𝛼 →

197

80𝐻𝑔 ∗ +

1

0𝑛

Równie dobrze można by wyprodukować poszukiwany izotop platyny z 194Pt poprzez przemiany typu

(n, γ) lub też z 200Hg w wyniku procesu (n, α). Nie wolno jednak zapominać, że naturalna rtęć czy też

platyna są mieszaninami izotopów, tak że w każdym przypadku należy liczyć się z reakcjami

konkurencyjnymi. Czyste złoto-197 trzeba by na końcu wydzielić z mieszaniny różnorodnych nuklidów

i nie przetworzonej substancji wyjściowej. Byłby to bardzo pracochłonny proces. Ze względów

ekonomicznych trzeba z góry wykluczyć produkowanie złota z platyny, bo jest ona przecież droższa

od złota.

Dalszym wariantem syntezy złota może być bezpośrednia przemiana jądrowa naturalnych izotopów,

przebiegająca np. według jednego z następujących równań:

200

80𝐻𝑔 +

1

1𝑝 →

197

79𝐴𝑢 +

4

2𝛼

199

80𝐻𝑔 +

2

1𝑝 →

197

79𝐴𝑢 +

4

2𝛼

Do upragnionego złota-197 mogłyby doprowadzić również inne reakcje jądrowe: z rtęci-198 reakcja

typu (γ, p), z platyny-194 reakcja typu (α, p) lub też reakcja typu (p, γ) lub (d, n) z platyny-196.

Powstaje jednak pytanie, czy jest to praktycznie możliwe, a jeśli tak, to czy z wymienionych już

powodów byłoby to opłacalne. Z punktu widzenia opłacalności można by zaakceptować jedynie

napromieniowywanie rtęci neutronami, których dostarczałby reaktor przez dłuższy czas i w

odpowiedniej ilości. Inne cząstki musiałyby być wytwarzane czy też przyśpieszane w cyklotronie,

a jest to, jak wiadomo, metoda, która dostarcza tylko niewielkich ilości poszukiwanych substancji.

Jeśli naturalną rtęć poddamy działaniu strumienia neutronów w reaktorze, to oprócz trwałego złota

powstanie przede wszystkim złoto promieniotwórcze. To złoto, złożone z izotopów 198Au, 199Au, 200Au

jest bardzo nietrwałe i przez rozpad cząstki beta przemienia się w ciągu kilku dni znowu w substancję

wyjściową, np.:

19880 𝐻𝑔(𝑛, 𝑝)

19879 𝐴𝑢 ∗

rozpad beta, 2,7 dnia

Nie można w żaden sposób zapobiec tej odwrotnej przemianie radioaktywnego złota w rtęć. Nie da

się przerwać tego „błędnego koła”, prawa natury nie dają się łamać.

Mniej skomplikowane wydaje się w tej sytuacji syntetyczne uzyskiwanie raczej innego cennego

szlachetnego metalu - platyny. Gdyby udało się naświetlanie neutronami w reaktorze poprowadzić

w taki sposób, aby dominowały reakcje typu (n, α), można by mieć nadzieję, że uda się uzyskać

większe ilości platyny z rtęci. Obficie występujące izotopy rtęci-198, -199 i -201 przekształcają się

bowiem wszystkie w trwałe izotopy platyny-195, -196 i -198. Jednakże i tutaj wydzielenie czystej,

syntetycznej platyny jest bardzo skomplikowane.

Fryderyk Soddy jeszcze w 1913 r. podał sposób, jak można wyprodukować złoto z talu, rtęci lub

ołowiu poprzez przemiany jądrowe. Jednak wtedy naukowcy nie wiedzieli prawie nic o składzie

izotopowym tych pierwiastków. Gdyby zastosować proponowaną przez Soddy’ego metodę

odrywania cząstek alfa i beta, wtedy substancjami wyjściowymi musiałyby być izotopy 201Tl, 201Hg i 205Pb, spośród których w naturze występuje tylko izotop rtęci-201. Jest on składnikiem mieszaniny

innych izotopów tego pierwiastka, która nie daje się rozdzielić metodami chemicznymi. Recepta

Soddy'ego jest więc praktycznie niewykonalna.

Co nie udało się sławnemu badaczowi atomu, to z pewnością nie uda się i laikowi. Pisarz Daumann

w swej powieści Koniec złota, wydanej w 1938 r., podał przepis na transmutację bizmutu w złoto,

polegający na oderwaniu dwóch cząstek alfa od jądra atomu bizmutu za pomocą bardzo

przenikliwych promieni rentgenowskich. Abstrahując od tego, że do dziś nie zaobserwowano nigdzie

takiej reakcji typu (γ, 2α), ten hipotetyczny proces

205

83𝐵𝑖 +

0

0𝛾 →

197

79𝐴𝑢 + 2

4

2𝛼

nie mógłby być urzeczywistniony z innych powodów. Nie istnieje bowiem trwały bizmut-205, gdyż

naturalny bizmut ma tylko jeden jedyny izotop! Ten jedyny naturalny izotop bizmutu o liczbie

masowej 209 dostarcza według „zasad reakcji Daumanna” tylko promieniotwórcze złoto-201,

którego okres połowicznego rozpadu wynosi 26 minut. W takim tempie zamienia się ono z powrotem

w rtęć. Bohater powieści Daumanna, uczony Bargengrond, nie mógł zrobić w ogóle żadnego złota!

My zaś, wiedząc, że w wyniku procesów jądrowych rzeczywiście można wyprodukować złoto,

odważmy się na efektowny eksperyment. Postanawiamy zamienić w reaktorze jądrowym 50 kg rtęci

w prawdziwe złoto, 197Au. Naturalne złoto powstaje wyłącznie ze 196Hg. Niestety, rtęć zawiera tylko

0,146% tęgo izotopu. 50 kg rtęci zawiera więc zaledwie 74 g 196Hg i tylko tę ilość możemy przemienić

na szczere złoto.

Okres połowicznego rozpadu złota promieniotwórczego otrzymanego sztucznie. Po upływie prawie 3 dni pozostaje połowa poprzedniej ilości złota. Pod koniec wszystkie sztaby złota zamieniają się w rtęć. Oszukańcza alchemia!

Bądźmy jednak optymistami i załóżmy, że te 74 g 196Hg dadzą się zamienić na taką samą ilość 197Au,

jeśli w nowoczesnym reaktorze dużej mocy poddamy rtęć działaniu strumienia neutronów rzędu 1015

neutronów na 1 cm2 i na 1 s. Jeśli wyobrazimy sobie, że umieściliśmy 50 kg, tj. 3,7 litra rtęci, w formie

kuli w reaktorze, to w jej powierzchnię, wynoszącą 1157 cm2, będzie uderzało w każdej sekundzie

ogółem 1,16•1018 neutronów. Spośród nich 0,146%, tj. 1,69•1015 neutronów trafi w te 74 g izotopu 196Hg. Upraszczając przyjmijmy dalej, że każdy neutron spowoduje przetworzenie rtęci 196Hg na rtęć 197Hg *, z której przez wychwyt elektronu powstaje złoto-197.

Do przetworzenia atomów rtęci-196 mamy więc do dyspozycji 1,69•1015 neutronów na sekundę. Ile

jest właściwie tych atomów? Gramoatom pierwiastka, a więc 197 g złota, 238 g uranu lub 4 g helu,

zawiera 6,022•1023 atomów. Aby wyobrazić sobie w przybliżeniu tę zawrotną liczbę, spróbujmy uciec

się np. do następującego porównania. Zakładamy, że w 1990 r. całkowita liczba ludności na Ziemi

będzie wynosiła 6 mld i że wszyscy ludzie zaczną liczyć te atomy i że każdy policzy jeden atom w ciągu

sekundy. W pierwszej sekundzie policzonych zostanie 6•109 atomów, w drugiej będzie policzonych

już 12•109 atomów itd. Ile czasu potrzebowałaby ludzkość z 1990 r., aby policzyć wszystkie atomy

jednego gramoatomu? Odpowiedź jest szokująca: okrągłe 3 200 000 lat!

74 g rtęci-196 zawierają 2,27•1023 atomów. W ciągu sekundy możemy w naszym strumieniu

neutronów przekształcać 1,69•1015 atomów rtęci. Ile czasu potrzeba zatem, by dokonać przemiany

całej ilości 196Hg? Odpowiedź brzmi: w reaktorze dużej mocy jest do tego niezbędny okres 4,5 roku.

Rozpatrując rzecz czysto teoretycznie, taki wysiłek musielibyśmy ponieść, aby ostatecznie

wyprodukować 74 g złota z 50 kg rtęci. A to syntetyczne złoto należałoby jeszcze oczyścić z izotopów

złota promieniotwórczego, rtęci i z innych jeszcze izotopów.

W erze atomowej można robić sztuczne złoto, to prawda, ale metody jego produkcji są zbyt

kosztowne. Sztuczne wytwarzanie złota w reaktorze jest nieopłacalne. Może byłoby prościej, gdyby

sprzedawano jako „złoto” ową mieszaninę uzyskanych promieniotwórczych izotopów złota? Czy nie

natchnie to jakiegoś pisarza do wykorzystania tego „taniego złota” w powieści?

Mare tingerem, si mercuris esset! - zamieniłbym morze w złoto, gdyby było ono morzem rtęci. Te

chełpliwe słowa przypisywano długo alchemikowi Raimundowi Lullusowi. Przypuśćmy, że nie morze

rtęci, ale jednak większa jej ilość została przekształcona w reaktorze jądrowym w 100 kg złota.

Zewnętrznie niczym nie różniąc się od złota naturalnego, spoczywa sobie to promieniotwórcze złoto

w błyszczących sztabach. Również z punktu widzenia chemii jest to prawdziwe złoto. Jakiś krezus

nabywa je po korzystnej, jak sądzi, cenie. Nie przeczuwa on, że jest to w rzeczywistości mieszanina

promieniotwórczych izotopów 198Au i 199Au, które mają okres połowicznego rozpadu odpowiednio 65

i 75 godzin. Mdlejąc z wrażenia patrzyłby ten spryciarz, jak jego złoty skarb topnieje mu literalnie

w oczach. Co trzy dni traciłby połowę poprzedniej ilości i nie mógłby temu przeciwdziałać; po

tygodniu ze 100 kg pozostałoby już tylko 20 kg. Po dziesięciu okresach połowicznego rozpadu (tj. po

30 dniach) ze złota nie pozostałoby praktycznie nic. Teoretycznie byłoby go jeszcze 80 g. W skarbcu

znajdowałaby się tylko wielka kałuża rtęci. O złudne złoto alchemików!

Tajemnica złotego medalionu

Fizyka atomowa daje także odpowiedź na pytanie, czy praktykowane wcześniej przez alchemików

„przemiany” innych metali w złoto są możliwe z punktu widzenia tej nauki. Dzisiaj już wiadomo, że

w wyniku przemiany atomów można uzyskać trwałe sztuczne złoto tylko z sąsiadujących z nim

pierwiastków, tj. z rtęci i z platyny.

Wszystkie inne „metody” uzyskiwania złota z żelaza, cyny i ołowiu, czy nawet ze srebra, są z góry

skazane na niepowodzenie. Jeśli w owych eksperymentach alchemicznych rzeczywiście znajdowano

złoto, to musiało ono istnieć od początku lub też było wzbogacane przez przetapianie. Przeważnie

jednak było ono w oszukańczy sposób wprowadzane do materiałów podlegających przemianie.

Stosowane były także i inne sprytne sposoby umożliwiające wyprodukowanie powłok na metalach

lub stopach, które do złudzenia imitowały złoto.

Przypomnijmy sobie choćby mosiądz, który w stanie nie utlenionym wygląda jak pięknie lśniące złoto.

A kto nie uwierzyłby, że połyskujący złotym blaskiem brąz, czy stop miedzi (liczba atomowa 29) oraz

cyny (liczba atomowa 50), z punktu widzenia fizyki jądrowej właściwie jest złotem (liczba atomowa

79), ten powinien tylko dodać sobie ładunki jąder poszczególnych składników: 50+29 = 79 = złoto!

Taki „rachunek” przeprowadził kiedyś pewien dowcipny uczony. W dzisiejszych czasach jest rzeczą

przyjętą i prawnie dozwoloną stosowanie stopów, które imitują złoto. Nazwą „półzłota” określa się

mosiądz o barwie złotej, „manhajmskim złotem” nazywa się stop miedzi, cynku i cyny. Złoto

mozaikowe, produkowane z miedzi i cynku, ma tonację czystego złota. „Metalu Hamiltona” używa się

do „pozłacania” różnych przedmiotów. Najbardziej jednak znane jest „talmi”, będące również stopem

miedzi i cynku, które charakteryzuje się pięknym złotym kolorem i wielką odpornością na rdzewienie.

Istnieją również minerały i związki chemiczne bardzo podobne do złota. Należą do nich powszechnie

znane „kocie oczko”, złotożółty, lśniący łyszczyk, czy też piryt o metalicznej mosiężnej barwie.

Legendarny, złoty skarb starożytnego króla Krezusa składał się prawdopodobnie w większej części

z lśniącego pirytu.

Dopiero nie tak dawno, bo w 1974 r., udało się kanadyjskim chemikom wyprodukować z rtęci

krystaliczną masę o złotym połysku. Był to związek chemiczny o niezwykłej strukturze

i niecodziennym składzie: Hg2,85AsF6, fluorek arsenowortęciowy. Czyż nie jest to alchemia

w najlepszym, klasycznym stylu?

Słusznie zapewne ktoś na to powie, że średniowieczni twórcy złota nie wiedzieli nic o fizyce

atomowej. Nie mieli ani dzisiejszego doświadczenia, ani nie dysponowali techniczno-naukowym

wyposażeniem. Mimo to zwolennicy nauk alchemicznych są zdania, że istnieją dowody mistrzostwa

starych alchemicznych twórców złota. Skąd bowiem pochodziłoby złoto, które wyprodukował Lullus

na polecenie króla angielskiego Edwarda? Jeśli chcemy zerwać nimb niezwykłości otaczający złoto

starych mistrzów, musimy dokładnie odpowiedzieć na to, i na wiele innych pytań.

Z jakiego źródła czerpał złoto elektor saski August, który uprawiał „alchemię” i który pozostawił po

sobie złoty skarb w postaci 17 mln talarów?

Co kryje się za tajemnicą złotego medalionu, który przedstawił alchemik Seyler cesarzowi Leopoldowi

I?

A jakimże złotem było argentaurum pana Emmensa?

Nie zwlekajmy dłużej z odpowiedzią na te pytania.

Z okazji morskiego zwycięstwa odniesionego nad Francuzami w 1340 r. król angielski Edward III, który

panował w latach 1327-1377, kazał wybić specjalną monetę, tzw. nobla okrętowego, na który

mówiono po prostu nobel. Są to właśnie monety wybite rzekomo ze złota Raimunda Lullusa, które

zachowały swą wyzywającą inskrypcję „Król Anglii i Francji” aż do 1360 r.

Raimundus Lullus urodził się w 1235 r., a umarł według jednych źródeł w 1315 r., a według innych w

1333 r. W żadnym przypadku nie żył dłużej. Służbę swą na dworze angielskim poświęcił królowi

Edwardowi I, który panował do 1307 r. Fakt ten nie wymaga żadnych dalszych wyjaśnień. Z drugiej

jednak strony nie ulega wątpliwości, że noble były bite z dobrego złota, a nie ze złota alchemików.

Lullus nie zrobił żadnego złota. Z historii wiadomo jest, że Edward III ściągnął kontrybucję wojenną

przez podwyższenie podatków i zebranie skryptów dłużnych. Bezceremonialnie konfiskował złote

naczynia kościelne i klasztorne i zastawiał nawet insygnia koronacyjne.

Wartość skarbu, jaki zostawił swym potomkom elektor saski August, wynosiła 17 mln talarów.

Panował on w latach od 1533 do 1586. Będąc sam alchemikiem i zapewniwszy sobie usługi „twórcy

złota” Schwertzera, zgromadził tę ilość złota podobno dzięki sztuce hermetycznej.

Skąd rzeczywiście pochodziło to złoto? Pytanie to postawił sobie ongiś aptekarz i historiograf, Johann

Christian Wiegleb. Trafną odpowiedź znajdujemy w jego pracy wydanej w 1777 r. pod tytułem

Historyczno-krytyczne badania alchemii lub urojonej sztuki robienia sztucznego złota. W celu obalenia

legendy o złocie alchemików Wiegleb przewertował źródła historyczne i stwierdził, że istnieje bardzo

prawdopodobne wyjaśnienie pochodzenia skarbu elektora saskiego: w XV i XVI w. górnictwo srebra

w saskich Górach Kruszcowych przeżywało niespodziewany rozkwit. Z bogatych kopalń w

Schneebergu, Freibergu i Annabergu wydobywano potężne ilości srebra. Jedna dziesiąta ich część,

tzw. dziesięcina, musiała być odprowadzana do skarbca panującego. Drugą taką część otrzymywał

elektor z tytułu przywileju bicia monety. Historycznie da się udowodnić, że elektorzy sascy otrzymali

w latach 1471-1550 tylko z kopalń srebra w Schneebergu ponad 4 mld talarów.

W okresie panowania elektora Augusta strumień srebra utrzymywał się na nie zmniejszonym

poziomie. Dlatego też, zdaniem Wiegleba, „nie powinno już pozostawać zagadką, w jaki sposób mógł

on bez żadnej pomocy sztuki alchemicznej po 33 latach panowania i korzystania przez cały ten czas

z błogosławieństwa wydobywanego w kraju srebra, pozostawić 17 mln talarów... Raczej należałoby

się dziwić, że nie zostawił więcej”. Bogate rudy pirargirytu w Schneebergu zawierały godne zachodu

ilości złota, które uzyskiwano równocześnie ze srebrem. Schwertzer, nadworny alchemik z łaski

elektora, wykorzystywał te rudy srebra z wielkim upodobaniem i „transmutował” tak długo, dopóki

lśniące złoto nie zabłysło w tyglu.

W 1677 r. mnich Wenzel Seyler zanurzył siedmiokilogramowy srebrny medalion w cudownym płynie,

który pokrył około 4/5 powierzchni medalionu. Na oczach całego dworu cesarza Leopolda I medalion

zamienił się w czyste złoto. Nikt nie przeczuwał wtedy, że musi minąć 250 lat, zanim uda się

zdemaskować sprytną metodę Seylera. Oczywiście jeszcze przed upływem tego czasu pobierano

z obydwu stron granicy „transmutacji” centymetrowej wielkości próbki, aby określić ich ciężar

właściwy. Te ubytki w medalionie są widoczne jeszcze do dziś. Ustalona, niepewna zresztą, wartość

12,6 różniła się od ciężaru właściwego czystego złota, wynoszącego 19,3, i pasowała raczej do

jakiegoś stopu złota i srebra, o zawartości 37% złota. Tajemnicy medalionu na podstawie takiego

przypuszczenia nie udało się jednak rozwikłać jeszcze przez długi czas.

W późniejszych latach zabroniono pobierania dalszych próbek ze względu na historyczną wartość

medalionu. Wtedy nie znano sposobu wyjaśnienia tej zagadki bez analizy chemicznej większych

próbek pobranych z medalionu. Dopiero w 1931 r. dwom chemikom z Instytutu Mikroanalizy

Uniwersytetu Wiedeńskiego, Strebingerowi i Reifowi, udało się naruszyć to tabu. Zapewnili oni, że

potrzebują nie więcej niż 10 do 15 mg do każdej analizy. Nie uszkadzając w widoczny sposób

medalionu pobrali oni próbki i określili skład stopu. Precyzyjne metody mikroanalizy dały zaskakujący

wynik. Okazało się, że medalion ma jednolity skład chemiczny: 43% srebra, 48% złota, 7% miedzi oraz

pewne ilości cyny, cynku i żelaza.

W jaki jednak sposób Seyler „tyngował” ten srebrzysty stop tak, by wszyscy myśleli, że jest to czyste

złoto? Oczywiście nie chodziło tutaj o „przemianę” metali, a jedynie o ich „barwienie” - to wykazały

niezbicie wyniki analizy.

Wiedeńscy chemicy zaangażowali całą swą ambicję, aby ostatecznie wykryć tajemnicę starego

medalionu. Na ich prośbę wiedeńska mennica wykonała stop o takim samym składzie. Strebinger i

Reif zanurzali próbki tego stopu w najprzeróżniejszych kwasach i roztworach soli, aż wreszcie odkryli

ponownie receptę Seylera. Zimny 50% kwas azotowy, który alchemicy średniowieczni umieli bardzo

dobrze przygotowywać i który stosowali jako „wodę rozdzielczą”, oddzielającą złoto od srebra,

nadaje zanurzonym w nim srebrnym stopom metali upragnioną barwę złota! Dzisiaj tzw. bejcowanie

lub żółcenie na gorąco należy do metod najczęściej stosowanych przez złotników. Poprzez działanie

różnymi kwasami mineralnymi uzyskuje się pożądaną barwę czystego, 24-karatowego złota.

Pozostałaby jeszcze do wyjaśnienia sprawa Amerykanina Emmensa. Skąd pochodziło złoto, które ten

nowoczesny alchemik wykuwał z meksykańskich srebrnych dolarów? Utrzymywało się podejrzenie,

że pozostawał on w kontakcie z grupą przestępców, która zajmowała się przetapianiem skradzionej

biżuterii i dzieł sztuki. Ten proceder praktykowali już Hiszpanie, którzy przetapiali na sztaby złote

wyroby Azteków, nie troszcząc się o ich wartość artystyczną. Dlaczego Emmens miałby postępować

inaczej, zawyrokowano w Nowym Jorku. „Twórca złota”, który produkuje pożądany metal szlachetny

metodą rękodzielniczą, byłby najmniej podejrzanym paserem, jakiego można by sobie wyobrazić.

Złoto promieniotwórcze - cenniejsze niż zwykłe

Przy rozpatrywaniu możliwości sztucznego uzyskiwania złota z rtęci widzieliśmy, że odwrotna

przemiana złota w rtęć nie jest zbyt skomplikowana. Właściwie zawdzięczamy kaprysowi natury, że

znamy złoto jako pierwiastek naturalny. Powodem tego, że złoto nie przekształca się w sposób

naturalny w rtęć, jest większa o 1 MeV masa jądra 197Au niż 197Hg. Gdyby było odwrotnie, tzn., gdyby

rtęć-197 wykazywała większą trwałość, wtedy naturalne złoto w ogóle nie istniałoby. Sztaby

naturalnego złota przekształcałyby się w kałuże rtęci.

Domorośli zwolennicy alchemii na pewno potrząsają głowami słysząc, że to właśnie nauka przyczyniła

się do tego, iż złoto przemienia się w inny pierwiastek, np. w rtęć. Po co komu ta alchemia na opak?

W technice pomiarów izotop rtęci o liczbie masowej 198 miał przez pewien czas szczególne

znaczenie. Potrzebowano go w zupełnie czystym stanie. Wydzielenie go z naturalnej rtęci nie

udawało się lub też nie było opłacalne ze względu na duży nakład sił i środków. Pozostawała tylko

jedna droga. Trzeba było ten izotop 198Hg wytwarzać sztucznie, a do tego niezbędne było złoto!

Dlaczego nauka znalazła upodobanie akurat w tej rtęci?

Metr stanowi jedną czterdziestomilionową część ziemskiego równika. Uczono o tym dawniej

w szkole. Od 1889 r. w Paryżu przechowywany jest pierwotny wzorzec metra, sztaba wykonana ze

stopu platyny i irydu. Ten wzorzec metra jest jednak miarą sztuczną i podlega zmianom.

W poszukiwaniu niezmiennego, naturalnego wzorca długości znaleziono inną jednostkę: 1 m liczy

1 553 164,1 długości fali czerwonej linii widmowej kadmu o długości 6438 Å (1Å=10-10 m). Za pomocą

tej jednostki uzyskano dostateczną dla wielu potrzeb dokładność pomiarów. Podczas drugiej wojny

światowej brytyjscy producenci samolotów i przyrządów nawigacyjnych posługiwali się ze względu na

tajemnicę wojskową tylko wielokrotnościami czerwonej linii kadmu. Nowa miara długości nie

wystarczała jednak do bardziej precyzyjnych pomiarów. Kadm jest mieszaniną izotopów, z których

każdy wysyła czerwoną linię spektralną. Długości tych linii różnią się nieco między sobą. Dlatego też

amerykańscy fizycy, Wiens i Luis Walter Alvarez, w 1940 r. zwrócili uwagę na zieloną linię widma

rtęci-198, o długości fali 5461 Å. Linia ta jest ostro odgraniczona i całkowicie monochromatyczna.

Wiens i Alvarez wyprodukowali 198Hg w ilości niezbędnej do analizy spektralnej, poddając złoto

działaniu strumienia neutronów w cyklotronie przez ponad miesiąc. Uzyskany izotop rtęci

wyodrębnili przez podgrzewanie i następnie skroplili go w cieniutkiej rurce włoskowatej.

W Stanach Zjednoczonych po drugiej wojnie światowej ukazały się w handlu pierwsze „Mercury-198-

Lamps”. Zawierały one 1 mg izotopu 198Hg wytworzonego w reaktorze atomowym ze złota. Również

i w innych krajach podjęto wkrótce produkcję tego poszukiwanego izotopu rtęci, od 1966 r. także w

NRD, w Centralnym Instytucie Badań Jądrowych w Rossendorf. W tamtejszym reaktorze atomowym

po 1000 godzin napromieniowania chemicy jądrowi uzyskali z 95 g czystego złota około 100 mg rtęci-

198 o czystości izotopowej wynoszącej około 99%, według poniższego schematu:

197

79𝐴𝑢 +

1

0𝑛 →

198

79𝐴𝑢 ∗ +

0

0𝛾

198

79𝐴𝑢 ∗ →

198

80𝐻𝑔 +

0

−1𝑒

Na bazie nowego wzorca długości dokonano nowego pomiaru metra. Liczy on 1 831 249,21 długości

fali zielonej linii widma rtęci, izotopu 198Hg. Obecnie izotop 198Hg wyparty został przez izotop gazu

szlachetnego kryptonu-86, którego pomarańczowa linia o długości 6058 Å jest łatwiejsza do

odtwarzania. Metr odpowiada 1 650 763,73 długości fali w próżni promieniowania odpowiadającego

przejściu między poziomami 2p10 i 5d5 atomu kryptonu-86.

Pośredni produkt syntezy rtęci-198, promieniotwórcze złoto-198, znajduje również zastosowanie.

Emituje ono cząstki beta i rozpada się z okresem połowicznego rozpadu 65 godzin na trwałą rtęć-198.

Bardzo drobno sproszkowane promieniotwórcze złoto jest dziś stosowane jako lek w postaci zolu

złota. Używa się go do sporządzania scyntygramów narządów ludzkiego ciała i do leczenia guzów

rakowych. W tym celu wstrzykuje się je do odpowiednich tkanek. Każdy atom złota działa jak mała

lampa rentgenowska i zabija komórki rakowe w ściśle określonym miejscu. Terapia tego rodzaju jest

o wiele korzystniejsza niż napromieniowywanie wielkich powierzchni, które trudno jest dawkować.

Złoto promieniotwórcze jest znacznie mniej szkodliwe niż promienie X. Uzyskano też liczące się

wyniki leczenia leukemii, chorobliwego wzrostu liczby białych krwinek. Sztuczne złoto

promieniotwórcze wyświadczyło już ludziom cenne usługi w poskramianiu raka.

Hasło dzisiejszej nauki brzmi bez wątpienia: „Przekształcanie pierwiastków - tak, przekształcanie ich

na złoto - nie!” Zresztą w jakim celu? Dzisiaj bez wahania poświęca się złoto, by wytworzyć z niego

inne pierwiastki, ważne dla nauki i badań. Do złota sięgnięto znów, by wytworzyć sztucznie izotopy

fransu i astatu, pierwiastków, których nie można uzyskać ze źródeł naturalnych. I znowu alchemia

została postawiona na głowie. Frans uzyskuje się ze złota przez ostrzelanie jonami tlenu lub neonu

w nowoczesnych akceleratorach cząstek:

197

79𝐴𝑢 +

22

10𝑁𝑒 →

212

87𝐹𝑟 +

4

2𝐻𝑒 + 3

1

0𝑛

Astat tworzy się przez przemianę złota bombardowanego przyspieszonymi do wysokich energii

jądrami węgla;

197

79𝐴𝑢 +

12

6𝐶 →

205

85𝐴𝑡 + 4

1

0𝑛

Złoto dla współczesnej nauki stało się tak „drogie”, że nie upatruje ona swego sukcesu w jego

sztucznym wytwarzaniu, ale raczej traktuje je jako „surowiec” do syntezy innych pierwiastków.

Rozdział siódmy

Badania i odpowiedzialność - dziś i w przyszłości

Bomba atomowa jako argument polityczny

Uzyskanie energii atomowej i produkcja sztucznych pierwiastków w reaktorze jądrowym dla celów

nauki i techniki stanowią tylko jedną stronę nowej epoki naukowo-technicznego postępu. „Wiek

atomowy” nie rozpoczął się bowiem, niestety, od budowy elektrowni atomowych, od pokojowego

zastosowania energii jądrowej dla dobra ludzkości.

6 sierpnia 1945 r. wczesnym rankiem nadleciał na wielkiej wysokości nad Hiroszimę jeden jedyny

samolot. W czasie drugiej wojny światowej amerykańskie bombardowania ominęły to wielkie miasto

japońskie. Tego pamiętnego dnia, na kilka minut przed godziną 8.00, bombowiec amerykański typu

B-29 pozbył się swego śmiercionośnego ładunku. Zawieszona na spadochronie bomba zbliżała się

niepostrzeżenie do centrum miasta. Wybuchła na wysokości około 500 m. Otworzyło się piekło. Po

błyskawicy eksplozji, która zalała ostrym światłem cały teren na wiele kilometrów, utworzyła się

ognista kula potwornych rozmiarów. Do wysokości ponad 15 km wystrzeliła potężna chmura

w kształcie grzyba. Długotrwały, przerażający grzmot, jakiego jeszcze nigdy nikt nie słyszał,

towarzyszył potwornemu widowisku.

Jedna jedyna bomba atomowa z uranu-235 zniszczyła japońskie miasto. Jej siła wybuchu,

równoważna prawie 20 000 t trójnitrotoluenu (TNT), odpowiadała sile 2000 dziesięciotonowych

bomb, które w czasie drugiej wojny światowej obracały w gruzy i popiół całe dzielnice miast.

Ludzie, którzy ocaleli od potwornego gorąca i od potężnej fali uderzeniowej, padli ofiarą

promieniowania radioaktywnego, umierając w nowy sposób - śmiercią popromienną. Mieszkańcy

Hiroszimy, którzy przeżyli pierwsze piekło, ginęli od podstępnej choroby popromiennej dopiero po

długich mękach. W 1945 r. opłakiwano w Hiroszimie 141 000 zmarłych, w 1946 r. zmarło dalszych

10 000 ofiar. Od tego czasu śmierć atomowa zbiera w Japonii co roku swoje ponure żniwo.

Potomstwo nieszczęśników, którzy 6 sierpnia 1945 r. znaleźli się w zasięgu działania śmiercionośnych

promieni pierwszej bomby atomowej, cierpiało i cierpi jeszcze teraz na różne deformacje. Grożą im

również popromienne zaburzenia genetyczne.

Wybuch bomby atomowej - symbol groźnego nadużycia energii atomowej

9 sierpnia 1945 r. druga amerykańska bomba atomowa spustoszyła następne japońskie miasto,

Nagasaki. Bomba ta zawierała jako materiał wybuchowy sztuczny pierwiastek pluton, nie bez kozery

noszący złowrogie imię boga śmierci. Zrzucenie dwu bomb atomowych przez siły powietrzne Stanów

Zjednoczonych było zbrodniczym eksperymentem przeprowadzonym na bezbronnej ludności

cywilnej. Zastosowania tej broni nie uzasadniała wtedy żadna potrzeba podyktowana względami

militarnymi.

Po klęsce faszyzmu i zakończeniu drugiej wojny światowej świat nie był nastrojony zbyt pokojowo.

Zimna wojna, ta prowokująca gra, prowadzona przez Stany Zjednoczone przeciwko Związkowi

Radzieckiemu i tworzącemu się obozowi socjalizmu, zaczęła przybierać niebezpieczne formy eskalacji.

Stany Zjednoczone, które przyjęły na siebie rolę światowego żandarma, we wszystkich atakach

politycznych stawiały na bombę atomową. Ze strony Związku Radzieckiego mogła być tylko jedna

odpowiedź na stosowanie tej wyzywającej polityki z pozycji siły: amerykański monopol na bombę

atomową musiał być jak najspieszniej przełamany.

25 grudnia 1946 r. zaczęła funkcjonować w Europie pierwsza „maszyna uranowa”. Igorowi

Wasiliewiczowi Kurczatowowi i grupie jego współpracowników udało się uruchomić pierwszy

radziecki „stos atomowy”. Po dwu i pół latach Związek Radziecki odpalił swą pierwszą bombę

atomową. Reakcyjne koła w Stanach Zjednoczonych rozpętały regularną histerię atomową. To

prowokacyjne postępowanie nie znalazło jednak powszechnego poparcia na świecie. Spontaniczny

komentarz Ottona Hahna po ogłoszeniu wiadomości o udanych próbach radzieckich z bombą

atomową miał brzmieć: „Jest to dobra wiadomość. Jeśli Związek Radziecki także ma bombę

atomową, wojny nie będzie”.

Propozycje niezwłocznego potępienia broni atomowej, jakie wysunął Związek Radziecki, zostały

zignorowane przez Stany Zjednoczone. Prezydent Stanów Zjednoczonych Truman oświadczył

w styczniu 1950 r.: „Poleciłem, aby kontynuowano prace nad wszystkimi rodzajami broni atomowych,

z tzw. bombą wodorową, czy też «superbombą» włącznie”. Oświadczenie Trumana stało się

sygnałem do podjęcia w najwyższym stopniu niebezpiecznego wyścigu zbrojeń. Zajmując takie

stanowisko amerykański prezydent usankcjonował produkcję najstraszliwszej broni niszczącej, jaką

dotychczas posługiwała się ludzkość, tzw. bomby termojądrowej.

Proces dokonujący się w sposób nieprzerwany na Słońcu i zapewniający istnienie tej rozżarzonej kuli,

a polegający na wyzwalającym energię łączeniu się wodoru i jego izotopów w hel - przebiega

w bombie wodorowej błyskawicznie, wyzwalając jednocześnie energię o ogromnej sile niszczącej. Do

„zapłonu” potrzeba jednak temperatury od 50 do 100 milionów stopni. Temperaturę tę na krótki

moment uzyskuje się na Ziemi wyłącznie za pomocą bomby atomowej.

W 1954 r. w amerykańskim czasopiśmie naukowym „Physical Review” (Przegląd Fizyczny) ukazało się

wiele publikacji, opracowanych przez grupę uczonych skupiających się wokół Seaborga i Ghiorsa,

a poświęconych nowo odkrytym pierwiastkom nr 99 i nr 100. Były to osobliwe publikacje, zawierały

zawsze niejasne sformułowania, niektórych informacji brakowało w ogóle - przypadek

bezprecedensowy w historii publikacji naukowych. Powody tego „utajnienia” stały się jasne dopiero

w 1955 r., gdy odkryto tajemnicę pochodzenia tych pierwiastków.

Do 1 listopada 1952 r. istniała na Oceanie Spokojnym sielankowa wyspa o nazwie Elugelab. Należała

ona do atolu Eniwetok wchodzącego w skład Wysp Marshalla. Tego dnia wyspa ta przestała istnieć,

została bowiem wysadzona w powietrze w wyniku pierwszej amerykańskiej próbnej eksplozji

termojądrowej, pod kryptonimem „Mike”. Siła wybuchu odpowiadała 3 megatonom, czyli 3 mln t

TNT, była więc równa sile wybuchu wszystkich bomb użytych w drugiej wojnie światowej i około 200

bomb atomowych zrzuconych na Hiroszimę! Wszystkie większe stacje sejsmiczne na Ziemi

zarejestrowały falę uderzeniową wybuchu, tego pierwszego trzęsienia ziemi wywołanego ludzką

ręką. W miejscu, gdzie znajdowała się wyspa Elugelab, zionie w dnie Pacyfiku potężny krater

o średnicy 1,5 km i głębokości 150 m.

Samoloty bez załogi, które przeleciały przez chmurę spowodowaną wybuchem, zebrały pyły

z eksplozji do badań naukowych. Następnie badano całe cetnary materiałów pochodzących

z okolicznych raf koralowych. W pozostałościach po termojądrowej eksplozji amerykańscy badacze

atomu znaleźli w grudniu 1952 r. pierwiastek nr 99 i niedługo potem, w marcu następnego roku,

pierwiastek nr 100. Dzisiaj noszą one nazwy: einstein (ajnsztajn) i ferm. Było to zupełnie przypadkowe

odkrycie. Wskutek neutronowego rozbłysku bomby „Mike” - dawkę neutronów oceniano tu na 1022

neutronów na 1 cm2 - dokonała się nowa przemiana pierwiastków. Z uranu zawartego w bombie-

zapalniku utworzyły się przy tym mające nadmiar neutronów izotopy uranu, które przez wielokrotny

rozpad beta przekształciły się w końcu w izotopy pierwiastków nr 99 i nr 100. Do przeprowadzenia

takiej reakcji w reaktorze badawczym o strumieniu neutronów rzędu 1013 neutronów/cm2•s

uzyskanie takiej dawki neutronów musiałoby trwać 30 lat. „Mike” dokonała tego w jednej milionowej

części sekundy!

Krater po próbnym podziemnym wybuchu bomby atomowej na pustyni Nevada (USA). Czy pierwiastki transuranowe, które powstały przy eksplozji, będzie można wydobywać jak kopaliny?

Szokująco i nieodpowiedzialnie brzmi „podziękowanie” skierowane przez odkrywców tych

pierwiastków do Naukowego Laboratorium w Los Alamos, fabryki amerykańskich bomb atomowych.

W swym oświadczeniu z 1955 r. autorzy wyrażają wdzięczność za projekt i skonstruowanie broni

termojądrowej „Mike”, ponieważ wytworzyła ona niezwykle wysoki strumień neutronów, niezbędny

do produkcji ciężkich pierwiastków. Rezygnacja z tej próby bomby byłaby niewątpliwie świadectwem

większego poczucia odpowiedzialności.

W sierpniu 1953 r. eksplodowała pierwsza radziecka bomba wodorowa. Militaryści i politycy

amerykańscy przyjęli z niepokojem informację swych specjalistów, że Związek Radziecki dysponuje

już „suchą” przenośną bombą wodorową z zapalnikiem z deuterku litu. Tymczasem bomba

amerykańska z listopada 1952 r. była nie nadającym się do transportu „monstrum” o ciężarze 65 t,

niezdatnym do użytku wojskowego.

Stany Zjednoczone odpowiedziały na to trzymaną do tej pory w tajemnicy „superbronią” i w marcu

1954 r. dokonały wybuchu pierwszej tzw. bomby trzystopniowej (Fission-Fusion-Fission-Bomb). Jako

zapalnik dla właściwej bomby wodorowej służyła zwykła bomba atomowa. Obydwa elementy

otoczone były płaszczem z uranu-238, który ulega rozszczepieniu pod działaniem szybkich neutronów

wyzwalanych przy wybuchu bomby wodorowej. Wielostopniowe bomby stanowią potężną siłę

niszczącą, która może przewyższyć siłę bomby pięćdziesięciomegatonowej. Za pomocą takiej

„superbroni” można jednym uderzeniem zniszczyć całe kraje i kontynenty.

Straszliwe działanie bomby wodorowej nie ogranicza się tylko do spotęgowanej tysiąckrotnie

w porównaniu z bombą atomową siły wybuchu. Wyzwala ona również promieniowanie

o intensywności nie znanej dotychczas na Ziemi, które grozi pewną śmiercią wszystkim żywym

organizmom znajdującym się w jego zasięgu. Nawet kiedy zaniknie już promieniowanie samego

wybuchu, mamy nadal do czynienia z niesłychanie groźnymi produktami rozpadu, które w formie

opadu radioaktywnego (Fallout) opadają na powierzchnię Ziemi i skażają wielkie jej połacie.

Szczególnie niebezpieczne są powoli rozpadające się substancje radioaktywne, jak węgiel-14, który

przenika do biosfery, cez-137, a przede wszystkim stront-90. Promieniotwórczy stront przedostaje się

do organizmu z pożywieniem, odkłada w kościach i wskutek swej radioaktywności wywołuje

nieodwołalnie chorobę nowotworową. Jeszcze bardziej niepokoją przewidywane uszkodzenia

genetyczne, wywołujące zmiany w substancji dziedzicznej i upośledzenie potomstwa, spowodowane

promieniowaniem radioaktywnym.

Linus Pauling, amerykański laureat Nagród Nobla z chemii oraz za działalność na rzecz pokoju, który

angażuje cały swój autorytet w walce przeciw broni atomowej, przytoczył następującą ilustrację

grożącego nam niebezpiecznego działania pyłu radioaktywnego; łyżeczka od herbaty strontu-90,

rozdzielona równomiernie pomiędzy wszystkich ludzi na świecie, spowodowałaby ich śmierć w ciągu

niewielu lat. Każda „superbomba”, jak obliczył Pauling, wprowadza po wybuchu do naszej atmosfery

ilość tysiąc razy większą.

Nawet pod naciskiem konieczności zabezpieczenia w pierwszym rzędzie potrzeb wojskowych Związek

Radziecki nie stracił z oczu zasadniczego celu, tzn. wykorzystania energii atomowej dla celów

pokojowych, dla pożytku ludzkości. Świadczy o tym wymownie pierwsza na świecie elektrownia

jądrowa, która uruchomiona została w czerwcu 1954 r., oraz pierwszy napędzany energią atomową

statek, radziecki lodołamacz „Lenin”.

Przeciw niebezpiecznemu igraniu przez amerykański imperializm bronią atomową jako środkiem

politycznego nacisku i szantażu, przeciw tym nieodpowiedzialnym próbom z bombami wodorowymi

zagrażającymi istnieniu ludzkości, wystąpiły nie tylko Związek Radziecki i państwa obozu socjalizmu,

lecz także liczne znane osobistości ze świata kapitalistycznego, jak Fryderyk Joliot-Curie, Linus

Pauling, Albert Schweitzer, Otto Hahn. Szczególnie duże wrażenie wywarło w 1957 r. wystąpienie 18

zachodnioniemieckich uczonych z Hahnem, Weizsäckerem i Heisenbergiem na czele, którzy

zaprotestowali przeciw zbrodniczemu wykorzystaniu energii atomowej, przeciw niebezpieczeństwu

wojny atomowej i przeciw wyposażeniu RFN w broń atomową. Coroczne konferencje Pugwash, na

których znani uczeni ze Wschodu i z Zachodu spotykają się, aby omawiać problemy rozbrojenia

i zwalczania niszczycielskiego zastosowania energii atomowej, stały się tego wyrazem.

Pomimo że obecnie z inicjatywy Związku Radzieckiego i państw socjalistycznych zawarte zostało

porozumienie o zakazie prób z bronią jądrową w powietrzu, w przestrzeni kosmicznej i pod wodą

oraz porozumienia o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej, nie znaczy to jeszcze niestety, że

zażegnano niebezpieczeństwa wojny atomowej. Opanowanie przemiany pierwiastków nadużywane

jest w Stanach Zjednoczonych w dalszym ciągu przez kręgi militarno-przemysłowe do wymyślania

jeszcze okropniejszych broni. Ostatnim przykładem tego szaleństwa zbrojeń jest amerykańska bomba

neutronowa, nowa jądrowa broń masowej zagłady. Wynalazcom tej małokalibrowej broni jądrowej

udało się uwolnić 80% energii wybuchu podczas przemiany wodoru i jego izotopów w hel w postaci

strumienia ultraszybkich neutronów, które zabijają wszystkie żywe organizmy, nie uszkadzając

przedmiotów materialnych.

Każde nowe odkrycie naukowe ma w świecie kapitalistycznym dwa oblicza. Szybkie neutrony,

uzyskane w procesie przemian promieniotwórczych, służą dzięki najnowszym odkryciom w dziedzinie

medycyny leczeniu raka, a więc celowi jak najbardziej humanitarnemu, z drugiej zaś strony wymyśla

się wyrafinowane rodzaje broni, aby poprzez nadanie neutronom tak wielkich energii i zdolności

przenikania móc zabijać ludzi w mgnieniu oka. Potężne akcje protestacyjne jednoczą miłującą pokój

ludzkość w jej walce przeciw bombie neutronowej : wprowadzeniu jej do uzbrojenia armii NATO.

Osiągnięcia w Dubnej i w Berkeley

Sukces odkrycia trzech pozostałych aktynowców, pierwiastków nr 101, nr 102 i nr 103, przypada na

lata od 1955 r. do 1961 r. W celu zrealizowania syntezy pierwiastka nr 101 z einsteinu wykorzystano

w 1955 r. w Stanach Zjednoczonych całą będącą do dyspozycji ilość pierwiastka nr 99, wynoszącą 109

atomów, czyli około 10-13 g! Ilość tę uzyskano przez napromieniowanie plutonu neutronami

w specjalnie do tego celu dostosowanym reaktorze do badań materiałów, o możliwie najwyższym

strumieniu neutronów. Po ostrzelaniu tarczy (targetu) z einsteinu jądrami helu

w sześćdziesięciocalowym cyklotronie w Berkeley można było wreszcie uzyskać dosłownie 17

atomów nowego pierwiastka nr 101, mendelewu. Trudności eksperymentowania z tak niewielką

liczbą atomów były niewyobrażalne, ale mimo to udało się udowodnić istnienie tego pierwiastka.

Został on wręcz spektakularnie zademonstrowany zainteresowanym - za każdym razem, kiedy atom

mendelewu przejawiał swoje istnienie, w laboratorium promieniowania Kalifornijskiego

Uniwersytetu w Berkeley rozbrzmiewał dzwonek alarmowy. Badacze amerykańscy pozwolili sobie na

żart i połączyli licznik cząstek z sygnalizacją pożarową. Urządzenie funkcjonowało, dopóki nie

wkroczyła straż ogniowa i nie położyła kresu tej zabawie.

Mendelew jest ostatnim pierwiastkiem chemicznym, który można wytworzyć w cyklotronie. Do

uzyskania dalszych pierwiastków brak jest dostatecznej ilości substancji wyjściowych. Przykra cecha

transuranowców - ich samorzutne rozszczepienie oraz coraz krótsze okresy połowicznego rozpadu -

przysparzały badaczom wiele kłopotów. W czasie niezbędnym, by w wysokostrumieniowym

reaktorze wytworzyć mierzalną ilość produktu wyjściowego, zniknąłby on w znacznej części ponownie

ze względu na postępujący rozpad. Koronnym tego przykładem może być ferm-257, najcięższy

z izotopów, jakie wówczas udało się wyprodukować sztucznie. Stosunkowo długi okres połowicznego

rozpadu, wynoszący 97 dni, wskazywał na jego przydatność jako substancji wyjściowej do produkcji

dalszych pierwiastków. Tymczasem z fermu-257 w toku napromieniowywania go w reaktorze

wysokostrumieniowym powstaje wyłącznie krótkotrwały ferm-258, który rozszczepia się samorzutnie

w ciągu kilku mikrosekund. Gdy dokonano tego niewesołego odkrycia, nadzieja na uzyskanie

wyższych transuranowców w mierzalnych ilościach poprzez kolejne procesy wychwytu neutronów

spadła szybko do zera. Osiągnięto punkt, w którym badacze musieli szukać nowych dróg syntezy

dalszych transuranowców.

Wyjście było tylko jedno. Należało wrócić do posiadanych w większych ilościach transuranowców,

szczególnie do plutonu. Odpowiednie ilości kiuru i kalifornu spodziewano się uzyskać po wieloletnim

napromieniowywaniu w reaktorze do badań materiałów. Przy użyciu tych transuranowców o niskim

ładunku jąder należało oczywiście wypróbować cięższe pociski. Nie wystarczały już neutrony i cząstki

alfa. Ze względu na swą masę odpowiednimi pociskami były jądra tlenu, azotu, węgla, boru i neonu,

uzyskane z nowoczesnych źródeł jonów. Te ciężkie cząstki mogły uzyskać potrzebną energię tylko

dzięki akceleratorom najwyższej klasy. Od połowy lat pięćdziesiątych amerykańscy fizycy jądrowi

pokładali swe nadzieje w nowym liniowym akceleratorze ciężkich jonów, tzw. HILAC-u, a ostatnio

jego wydajniejszej wersji - Super-HILAC-u. Ich radzieccy koledzy postawili natomiast na

wypróbowanie akceleratory U-200 i U-300. Nowe urządzenie, U-400, które miało przyspieszać do

wielkich energii nawet ciężkie jądra uranu, znajdowało się wtedy w fazie prób.

Równocześnie od połowy lat pięćdziesiątych między amerykańskimi i radzieckimi fizykami jądrowymi

trwa spór, kto pierwszy dokonał syntezy i rzeczywistego odkrycia pierwiastków nr 102 do nr 105. Do

dziś nie można rozstrzygnąć, czyje nazwiska mają nosić nowo odkryte pierwiastki: nr 102 - „joliot”

(według sugestii radzieckich) czy „nobel” (według propozycji amerykańskich), nr 103 – „rutherford”

czy „lorens”, nr 104 - „kurczatow” czy „rutherford”, nr 105 - „nielsbohr” czy „hahn”?

Przyczyna tej nienowej w historii nauki różnicy poglądów tkwi w tym, że amerykańskie zespoły

naukowców nagle przestały dzierżyć o rym w odkryciach. Od czasu założenia w Dubnej w 1956 r.

Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych od radzieckich uczonych wychodziły wielokrotnie nowe

decydujące inicjatywy w zakresie badań transuranowców. Od tej daty uczeni pod kierownictwem

fizyka Georgija Flerowa z laboratorium reakcji jądrowych w Dubnej i jego kolegi Jurija Oganesjana

kroczą na czele postępu w tej specjalistycznej dziedzinie nauki. Zjednoczony Instytut Badań

Jądrowych w Dubnej stał się wkrótce symbolem socjalistycznej nauki. W instytucie w Dubnej pracują

badacze ze wszystkich krajów socjalistycznych i mają coraz większy udział we wszystkich ważniejszych

odkryciach z dziedziny fizyki jądrowej.

Zaczęło się od pierwiastka nr 102. W 1957 r. powstał w Sztokholmie zespół fizyków amerykańskich,

angielskich i szwedzkich z zamiarem, uzyskania izotopów pierwiastka nr 102, noblu, przez

bombardowanie kiuru jądrami węgla. Niedługo potem Flerow poinformował o udanej syntezie

pierwiastka nr 102 w cyklotronie moskiewskiego Instytutu Energii Atomowej, przeprowadzonej

metodą bombardowania plutonu-241 jądrami tlenu. Badacze z Berkeley nie pozostali w tyle i ogłosili

o pomyślnym zidentyfikowaniu pierwiastka nr 102. Wszystkie jednak przekazane dane i informacje

przeczyły sobie, tak że Amerykanie nazywają nowy pierwiastek zamiast „noblem” - nobeliev, co

w wolnym tłumaczeniu znaczy „nie wierzę”.

Badacze atomu w Dubnej w toku realizacji swych wieloletnich planów przeprowadzali systematycznie

badania mające na celu wyjaśnienie sprzeczności. Jednocześnie wyniki mogli przedstawić dopiero w

1963 r. Flerow i jego współpracownicy dokonali niewątpliwej syntezy pierwiastka nr 102 z uranu

i jonów neonu, według procesu przebiegającego w następującej reakcji:

238

92𝑈 +

22

10𝑁𝑒 →

256

102𝑋 + 4

1

0𝑛

Trzeba było opracować bardzo skomplikowane metody, aby wydzielić nowy pierwiastek, wykazać

jego istnienie, dokonać identyfikacji i określić własności, gdyż pierwiastek ten, o okresie

połowicznego rozpadu 8 s, bardzo szybko żegna się z tym światem.

Gdy naukowcy w Berkeley uzyskali 3 μg kalifornu, odważyli się, mimo że była to mieszanina kilku

izotopów, na próbę syntezy następnego pierwiastka, nr 103. Te 3 μg kalifornu były przez 3 lata

poddawane bombardowaniu jądrami atomów boru w akceleratorze liniowym. Eksperyment nie

rokował zbyt wielkich nadziei na powodzenie. Ze 100 mld jąder boru tylko jedno mogło wtargnąć do

jądra kalifornu, jednakże to nowe jądro atomowe w 99% przypadków musiałoby się znowu rozpaść

w wyniku spontanicznego rozszczepienia. Jak przewidywali Amerykanie, tylko raz na 100 000 zderzeń

utworzyłoby się jedno jądro o 103 protonach, czyli poszukiwany pierwiastek nr 103.

W 1961 r. wydawało się, że grupa z Berkeley wreszcie uzyskała parę atomów pierwiastka nr 103. Kilka

lat później radzieccy badacze dokonali w Dubnej syntezy innego izotopu z ameryku-243 i z jonów

tlenu. Równocześnie dokonali oni korekty danych uzyskanych wcześniej przez swych amerykańskich

kolegów. Kto. miał rację? Problem, jak ma nazywać się pierwiastek nr 103, „lorens” czy „rutherford”,

pozostaje nie rozwiązany do dziś.

W akceleratorze ciężkich jonów, U-300, pracownicy naukowi instytutu w Dubnej dokonali syntezy pierwiastków od nr 101 do nr 107

Ze szczególnym zainteresowaniem oczekiwano odkrycia pierwiastka nr 104, pierwszego z grupy

transaktynowców. Gdyby teoria aktynowców uległa potwierdzeniu, powinien on jako eka-hafn mieć

właściwości podobne do hafnu lub cyrkonu. W 1964 r. w ośrodku badań jądrowych w Dubnej

zespołowi badaczy pod kierownictwem Flerowa udał się strzał w dziesiątkę. Po bombardowaniu

plutonu-242 jonami neonu powstały pierwszy raz atomy pierwiastka nr 104, kurczatowu9:

242

94𝑃𝑢 +

22

10𝑁𝑒 →

260

104𝑋 + 4

1

0𝑛

Fizyczna identyfikacja tego pierwiastka uchodzi jeszcze dziś za majstersztyk, ponieważ powstały w tej

reakcji izotop rozpada się spontanicznie z okresem połowicznego rozpadu zaledwie 0,1 s.

Niesłychanej szybkości działania wymagała również analiza chemiczna, która umożliwiła zaliczenie

pierwiastka nr 104 do grupy pierwiastków czterowartościowych, obok hafnu i cyrkonu. Sukces,

osiągnięto dzięki bardzo wymyślnej technice. Wykorzystano bowiem w tym celu lotność związków

halogenowych w wyższych temperaturach. Zsyntetyzowane atomy pierwiastka nr 104, wyrzucone

z targetu przez odrzut, poddano działaniu chloru w temperaturze 350°C. Przepływający chlor

przesycony został parami trójchlorku kiuru, czterochlorku cyrkonu i pięciochlorku noblu. Te chlorki,

odpowiednio do wartościowości 3+, 4+ i 5+, pierwiastków, kondensowały osobno w różnych

segmentach kolumny termochromatograficznej. Chlorek pierwiastka nr 104 osadził się na tym samym

poziomie, co czterochlorek cyrkonu. Amerykanie, którzy również „deptali po piętach” pierwiastkowi

nr 104, uzyskali go w postaci izotopu alfa-promieniotwórczego, ostrzelawszy kaliforn-249 jądrami

atomów węgla. Powstały w wyniku rozpadu alfa pierwiastek nr 102 udało się zidentyfikować na

podstawie charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego. Prawo Moseleya wytrzymało

kolejną próbę.

Pierwiastek nr 105 uzyskał zespół Flerowa w 1967 r. Osiągnięto to przez reakcję jądrową ameryku

i jonów neonu zgodnie z równaniami:

9 Obecnie obowiązująca nazwa unniląuadium (przyp. red.).

243

95𝐴𝑚 +

22

10𝑁𝑒 →

260,261

105𝑋 + 4(5)

1

0𝑛

W reakcji powstawał zaledwie jeden atom na godzinę, co nie wystarczało do przeprowadzenia

naukowego dowodu jego istnienia. Dopiero w 1970 r. nadeszła z Dubnej wiadomość o uzyskaniu

pewnych dowodów wytwarzania tego pierwiastka. W tym samym roku udało się to również grupie

pracującej pod kierownictwem Alberta Ghiorso. Dokonała ona w Berkeley syntezy izotopu

pierwiastka nr 105 bombardując 60 μg kalifornu jądrami azotu:

249

98𝐶𝑓 +

15

7𝑁 →

260

105𝑋 + 4

1

0𝑛

Jako homolog tantalu pierwiastek nr 105 musiał być pod względem chemicznym pięciowartościowy.

Fizykom z Dubnej udało się to wykazać w sposób niewątpliwy dzięki zastosowaniu metody

chlorowania, wypróbowanej już przy badaniu cech pierwiastka nr 104.

Samotna wyspa superciężkich pierwiastków

Teoretyczne i doświadczalne badania stabilności jąder, prowadzone przez radzieckich fizyków

jądrowych, skłoniły ich do rewizji dotychczas stosowanych metod syntezy cięższych transuranowców.

W Dubnej zdecydowano się na nowy krok: użyto ołowiu i bizmutu jako substancji wyjściowych.

Dlaczego?

Jądro, podobnie jak cały atom, zbudowane jest w formie powłok. Jądra atomów o liczbie protonów

(liczbie atomowej) 2 - 8 - 20 - 28 - 50 - 82 - 114- 126 - 164 - lub o liczbie neutronów 2 - 8 - 20 - 28 - 50

- 82 - 126 - 184 - 196 - 228 - 272 - 318 wykazują szczególną trwałość, ponieważ składają się z samych

powłok zamkniętych. Zostało to potwierdzone przez obliczenia komputerowe dopiero bardzo

niedawno. Jedynie co do wyższych liczb neutronów zdania są nieco podzielone. Tę nadzwyczajną

stabilność zaobserwowano już wcześniej przy badaniu częstości występowania niektórych

pierwiastków w kosmosie. Jądra mające przytoczone liczby nukleonów nazywa się „magicznymi”.

Izotop bizmutu 209

85𝐵𝑖 ze swymi 126 neutronami jest takim magicznym nuklidem. Do grupy

magicznych izotopów należą również izotopy tlenu, wapnia, cyny. Za podwójnie magiczne uważane

są izotopy helu 4

2𝐻𝑒 (2 protony, 2 neutrony), wapnia

48

20𝐶𝑎 (20 protonów, 28 neutronów), ołowiu

208

82𝑃𝑏 (82 protony, 126 neutronów), które odznaczają się zupełnie osobliwą trwałością swych jąder.

Przy zastosowaniu nowoczesnych źródeł jonów i potężnego akceleratora ciężkich jonów (urządzenia

U-200 i U-300 w Dubnej zostały połączone w jeden akcelerator typu „tandem”) zespoły robocze

Flerowa i Oganesjana uzyskały wiązkę ciężkich jonów o ogromnej energii. Aby spowodować reakcję,

fizycy radzieccy skierowali wiązkę jonów chromu o energii 280 MeV na tarcze z ołowiu i bizmutu.

I cóż stwierdzono? Wiosną 1974 r. uczeni w Dubnej zaobserwowali w toku bombardowania 50

„zdarzeń”, które wskazywały na tworzenie się atomów pierwiastka nr 106. Atomy te jednakże

rozpadały się, i to już po 10-2 s. Tych 50 jąder atomowych powstało według reakcji:

208

82𝑃𝑏 +

51

24𝐶𝑟 →

259

106𝑋

Niedługo potem również Ghiorso i Seaborg z Lawrence Radiation Laboratory w Berkeley

poinformowali, że uzyskali izotopy nowego pierwiastka nr 106 o liczbie masowej 263, bombardując

kaliforn-249 jonami tlenu w Super-HILAC-u.

Jaką nazwę należałoby nadać nowemu pierwiastkowi chemicznemu? Biorąc pod uwagę wcześniejsze

kontrowersje, rywalizujące z sobą w naukowym wyścigu zespoły z Berkeley i z Dubnej zajęły tym

razem zgodne stanowiska. „Czy to takie ważne? Jeszcze za wcześnie mówić o nazwie” - powiedział

zapytany Oganesjan, a Ghiorso stwierdził, że postanowiono wstrzymać się ze wszelkimi propozycjami

dotyczącymi nazwy nowego pierwiastka do czasu wyjaśnienia sytuacji.

Wydobyte na zewnątrz elektrody przyspieszające (duanty) cyklotronu U-300

Pod koniec 1976 r. w laboratorium jądrowym w Dubnej zakończono serię eksperymentów nad

syntezą pierwiastka nr 107. Za substancję wyjściową posłużył dubnieńskim „alchemikom” magiczny

bizmut-209, który przekształcił się w izotop pierwiastka nr 107 po ostrzelaniu go jonami chromu

o energii 290 MeV, według następującego równania:

209

83𝐵𝑜 +

54

24𝐶𝑟 →

261

108𝑋 + 2

1

0𝑛

Izotop ten rozpada się spontanicznie z okresem połowicznego rozpadu 0,002 s, wysyłając

promieniowanie alfa.

Stwierdzone wartości okresu połowicznego rozpadu pierwiastków nr 106 i nr 107, wynoszące

odpowiednio 0,01 i 0,002 s, zaintrygowały uczonych. Były one o kilka rzędów wielkości wyższe od

wartości obliczonych teoretycznie za pomocą komputera. Czyżby właśnie przy pierwiastku nr 107

zaznaczył się zwiększający trwałość jądra efekt kolejnej magicznej liczby protonów liczby atomowej)

114? Jeśliby tak było, to pojawiała się nadzieja również na uzyskanie trwałych izotopów pierwiastka

nr 107, np. przez bombardowanie berkelu jonami neonu. Obliczenia wskazywały mianowicie, że

powstający w wyniku tego procesu bogaty w neutrony izotop 267 pierwiastka nr 107 będzie miał

okres połowicznego rozpadu dłuższy od 1 s, co pozwoliłoby zbadać właściwości chemiczne

pierwiastka nr 107, czyli eka-renu.

Najtrwalszy izotop neptunu, pierwszego pierwiastka w szeregi transuranowców, ma okres

połowicznego rozpadu 2 100 000 lat, najtrwalszy zaś izotop pierwiastka nr 100, czyli fermu - tylko 97

dni. Począwszy od pierwiastka nr 104 okresy połowicznego rozpadu liczy się tylko w ułamkach

sekundy. Wszystkie sztuczne pierwiastki powyżej tej ostatniej liczby atomowej dosłownie „toną” w

„morzu niestabilności”. Wydawało się więc sprawą absolutnie beznadziejną wyszukanie ich w tym

niezgłębionym oceanie i wydobycie cało na ląd. Po cóż więc dalsze doświadczenia? Albert Ghiorso,

czołowy amerykański ekspert w zakresie transuranowców, powiedział na ten temat: „Pobudką do

poszukiwania dalszych pierwiastków jest po prostu chęć zaspokojenia ludzkiej ciekawości tego, co

jest za najbliższym zakrętem”. Nie jest to ciekawość wyłącznie naukowa. Ghiorso chciał dać do

zrozumienia, jak ważna jest kontynuacja tych badań podstawowych.

W latach sześćdziesiątych teoria liczb magicznych zyskiwała coraz większe uznanie. W tym „morzu

niestabilności” poszukiwano gorączkowo zbawczej „wyspy względnej stabilności”, na której badacze

atomów mogliby stanąć pewną nogą. I chociaż wyspa ta dotychczas jeszcze nie została odkryta,

znane są już jej „współrzędne”; za centrum wielkiego obszaru stabilności uchodzi pierwiastek nr 114,

eka-ołów. Jest on równocześnie wierzchołkiem poszukiwanej „wyspy stabilności”, do którego trzeba

dążyć. Od dłuższego czasu przedmiotem szczególnych kontrowersji jest izotop tego pierwiastka

o liczbie masowej 298, ponieważ jego jądro ze swymi 114 protonami i 184 neutronami jest jednym

z tych podwójnie magicznych jąder, którym przypisuje się długie życie. A co właściwie znaczy „długie

życie”? Przewidywane wartości okresu połowicznego rozpadu wahają się tutaj w granicach od 1 roku

do 1000 lat dla rozpadu alfa i od 108 do 1016 lat dla samorzutnego rozszczepienia. Fizycy jądrowi

zastrzegają się jednak, że mogą się mylić o całe rzędy wielkości ze względu na spekulatywny charakter

„chemii komputerowej”.

Podobnie dogodne czasy połowicznego rozpadu przewidywano dla następnej „wyspy stabilności”, dla

pierwiastka nr 164, dwi-ołowiu, który miał być dominującym nad wszystkim wierzchołkiem góry

i którego należało wypatrywać na jeszcze dalszym horyzoncie. Izotop pierwiastka nr 164 o liczbie

masowej 482 jest również podwójnie magiczny, jądro jego atomu składa się ze 164 protonów i 318

neutronów. Przedmiotem zainteresowania nauki pozostają również pojedynczo magiczne

superciężkie pierwiastki, jak izotopy pierwiastka nr 110 o liczbie masowej 294 i nr 126 o liczbie

masowej 310, których jądra zawierają po 184 neutrony. Jest rzeczą zadziwiającą, jak poważni badacze

żonglują tymi hipotetycznymi pierwiastkami, jak gdyby istniały już one w rzeczywistości. Wydzierają

z komputera coraz nowe dane i dzisiaj już wiedzą dokładnie, jakie właściwości fizyczno-jądrowe,

krystalograficzne i chemiczne mają te superciężkie pierwiastki. W fachowej literaturze roi się od

precyzyjnych danych, liczb i stałych odnoszących się do pierwiastków, które poznamy może dopiero

za 50 lat.

W poszukiwaniu wysp stabilności na „oceanie niestabilności”; superciężkie pierwiastki na dalekim horyzoncie...

Na razie badacze atomów uczestniczą dopiero w pełnej niespodzianek ekspedycji badawczej,

płynącej po „oceanie niestabilności”. Pozostawili za sobą bezpieczny ląd - półwysep naturalnych

pierwiastków promieniotwórczych, uwieńczony wierzchołkami toru i uranu. Za nimi leży rozległy

kontynent pozostałych pierwiastków ze sterczącymi szczytami ołowiu, cyny i wapnia. Od pewnego

czasu śmiali żeglarze krążą po wodach otwartych. W środku morza niespodziewanie natknęli się na

płyciznę; nowo odkryte pierwiastki nr 106 i nr 107 okazały się trwalsze, niż przypuszczano.

„W ostatnich latach pływaliśmy przez długi czas po morzu niestabilności” - powiedział Georgij Flerow

- „i dopiero w ostatnim momencie poczuliśmy grunt pod nogami. Czy była to przypadkowa skała

podwodna? Czy też może mielizna u brzegów wytęsknionej wyspy stabilności?... Jeśliby prawdą było

to drugie, to zarysowuje się realna możliwość zbudowania nowego układu okresowego pierwiastków

stabilnych superciężkich, o zadziwiających wprost właściwościach”.

Po ogłoszeniu hipotezy o trwałości dalekich pierwiastków z sąsiedztwa liczb atomowych 114, 126 i

164 badacze na całym świecie rzucili się na poszukiwanie tych superciężkich pierwiastków. Niektóre

z nich, o długich prawdopodobnie okresach połowicznego rozpadu, lub chociaż ich ślady,

spodziewano się jeszcze znaleźć na Ziemi lub w Kosmosie, ponieważ istniały one, tak jak wszystkie

inne pierwiastki w chwili powstawania naszego Układu Słonecznego.

Jak rozumieć wyrażenie „ślady superciężkich pierwiastków” po spontanicznym rozszczepieniu jądra?

Dwa fragmenty transuranowca o dużej masie i wielkiej energii lecące w przeciwnych kierunkach

pozostawiają w otaczającej je materii wyraźne ślady swych torów. Siady te są wykrywalne pod

mikroskopem po ich wytrawieniu np. w ługu. Tą metodą wykrywania śladów fragmentów

rozszczepienia można obecnie badać „wymarłe” już dawno pierwiastki. Szerokość pozostawionych

torów pozwala oszacować ich liczbę atomową i masową, ponieważ szerokość toru jest

proporcjonalna do kwadratu liczby ładunków w jądrze. Znalezienie superciężkich pierwiastków, które

przetrwały do dziś, może ułatwić emisja dużej liczby neutronów. W procesie samorzutnego

rozszczepienia superciężkie pierwiastki wyrzucają do 10 neutronów.

Siadów tych superciężkich pierwiastków szukano bez powodzenia w bułach manganowych

wydobytych z głębi oceanu oraz w wodzie ze stopionych lodów polarnych. Flerow ze swymi

współpracownikami poddawali badaniom szkło ołowiowe ze starego okna z XIV w., butelkę lejdejską

z XIX w., wazon z ołowiowego kryształu z XVIII w. Początkowo wydawało się, że obserwowane

pojedyncze samorzutne rozszczepienia wskazują na ślady eka-ołowiu, tj. pierwiastka nr 114. Kiedy

jednak powtórzono pomiary w najgłębszej kopalni soli Związku Radzieckiego, używając przy tym

najczulszych detektorów neutronów, pierwotnie uzyskane wyniki nie znalazły potwierdzenia. Do

takiej głębokości nie mogło bowiem dotrzeć promieniowanie kosmiczne, które prawdopodobnie

wywołało obserwowane zjawisko.

W 1977 r. wydawało się, że profesor Flerow odkrył „sygnały” nowego transuranowca, badając wody

termalne wytryskujące z głębi Ziemi na półwyspie Czeleken nad Morzem Kaspijskim. Jednakże liczba

zarejestrowanych zdarzeń była zbyt skąpa, by można było dać jednoznaczne ich wyjaśnienie. W rok

później zespół Flerowa rejestrował już jednakże 150 spontanicznych rozszczepień co miesiąc.

Zdarzenia te zachodziły w wymieniaczu jonowym, w którym zaadsorbowały się atomy nie znanego

transuranowca zawartego w podziemnych wodach termalnych. Okres połowicznego rozpadu tego

nieznanego pierwiastka, którego nie można było na razie zidentyfikować, szacował profesor Flerow

na miliardy lat.

…bliska rzeczywistość czy fatamorgana

Inni badacze stosowali odmienne metody. Profesor Fowler i jego współpracownicy z uniwersytetu w

Bristolu wysyłali na duże wysokości wiele balonów eksperymentalnych. Za pomocą detektorów do

rejestrowania śladów jąder schwytano wiele cząstek o ładunku jądra większym od 92. Jeden ze

śladów wskazywał nawet, jak wydawało się uczonym angielskim, na pierwiastek w granicach od 102

do 108. Później jednak skorygowali swe przypuszczenia; nieznany pierwiastek miał liczbę atomową

96 (kiur). Skąd biorą się superciężkie cząstki w stratosferze naszego globu? Na ten temat istnieje już

wiele teorii. Cząstki te mają powstawać przy wybuchach gwiazd supernowych lub też w wyniku

innych procesów astrofizycznych i docierać do Ziemi w postaci promieniowania kosmicznego lub

pyłu, ale dopiero w 1000 do 1 000 000 lat „później”. Tego kosmicznego „opadu” poszukuje się więc

w atmosferze i w głębinowych osadach oceanicznych. Istnieje wszak możliwość, że superciężkie

cząstki osiadły na dnie największych głębi oceanicznych.

Czy więc superciężkie pierwiastki miałyby występować również w promieniowaniu kosmicznym?

Wyniki amerykańskiego eksperymentu „Skylab” w 1975 r. nie potwierdziły tej hipotezy.

W detektorach z tworzywa sztucznego służących do wykrywania ciężkich cząstek, w które

wyposażone było okrążające Ziemię laboratorium kosmiczne, znaleziono tylko ślady torów znanych

pierwiastków. W poszukiwaniu superciężkich pierwiastków równie dokładnie przetrząśnięty został

pył księżycowy, przywieziony na Ziemię w 1969 r. po pierwszym lądowaniu na Księżycu. Gdy

znaleziono bardzo długie ślady cząstek, dochodzące do 0,025 mm, niektórzy badacze uważali, że

należy je przypisać pierwiastkom nr 110 do nr 119.

Ślady torów jąder, zarejestrowane na wielkich wysokościach. Czy są to superciężkie pierwiastki z Kosmosu?

Na wyciągnięcie podobnych wniosków pozwoliło zbadanie nieprawidłowości składu izotopowego

gazu szlachetnego, ksenonu, stwierdzonych w próbkach różnych meteorytów. Fizycy jądrowi

reprezentowali tu pogląd, że zjawisko to można wytłumaczyć jedynie istnieniem superciężkich

pierwiastków. Badacze radzieccy, którzy dokonali w Dubnej analizy 20-kilogramowej bryły -

fragmentu meteorytu spadłego w Allende w Meksyku jesienią 1969 r., stwierdzili po trzymiesięcznych

obserwacjach kilka przypadków samorzutnego rozszczepienia. Jednak od czasu, gdy okazało się, że

„naturalny” pluton-244, jako jedyny nuklid w naszym Układzie Słonecznym pozostawia zupełnie

podobne ślady, interpretacje stały się ostrożniejsze.

„Ciężar atomowy 500”.

Gdzie leżą granice świata materii?

Jak gdyby specjalnie przygotowana na uroczystość 200-lecia Stanów Zjednoczonych Ameryki

Północnej, w czerwcu 1976 r. obiegła świat wiadomość, która stała się pierwszorzędną sensacją

naukową: Ameryka odkryła pierwiastek nr 126 o względnej masie atomowej 350, pierwszego

przedstawiciela grupy hipotetycznych superaktynowców, do której miały należeć pierwiastki od nr

122 do nr 153. Nowy pierwiastek miał otrzymać nazwę bicentennium dla uczczenia dwusetnej

rocznicy ogłoszenia niepodległości Stanów Zjednoczonych. Wielka sława odkrywców przypadła

w udziale Robertowi Gentry’emu z Narodowego Laboratorium w Oak Ridge i kilku jego

współpracownikom z uniwersytetu stanowego na Florydzie.

Gentry od wielu lat zajmował się występującymi w różnych minerałach „obwódkami radiacyjnymi”,

zwanymi halo lub radiohalo. Powstają one w wyniku zniszczenia struktury kryształów przez działanie

cząstek alfa emitowanych przez pierwiastki radioaktywne. Rozmiary tych halo można zmierzyć pod

mikroskopem i na tej podstawie oszacować wielkość energii cząstek alfa. Jeszcze w latach 1935-1940

problemem tym zajmował się austriacki fizyk jądrowy Josef Schintlmeister, owładnięty wtedy ideą, że

nowych pierwiastków należy poszukiwać koniecznie w minerałach łupkowych. Jego wyobraźnię

pobudziły szczególnie „obwódki pleochroiczne”, które powstały dzięki inkluzjom minerałów

promieniotwórczych. Niektóre z nich były tak rozległe, że musiały je wytworzyć cząstki alfa

o niezwykle dużej energii. W latach swej późniejszej pracy w Rossendorfie profesor Schintlmeister

kontynuował poszukiwania źródła tych zagadkowych cząstek alfa, oczywiście daremnie. Przez cały

ten czas pozostawał w żywym kontakcie z profesorem Flerowem.

Nie jest pewne, czy Gentry wiedział o poszukiwaniach Schintlemeistera, ale prowadził swe badania

w podobnym kierunku. Znalazł on zupełnie niespodziewanie w biotycie (czarnej mice) pochodzącym z

Madagaskaru obszary olbrzymich halo. Musiały one powstać wskutek działania cząstek alfa o energii

14 MeV. Żaden znany izotop nie emituje cząstek alfa o takiej energii. Zdaniem Gentry’ego i jego

współpracowników powstanie tych olbrzymich halo najlepiej zdaje się tłumaczyć rozpad

superciężkich pierwiastków.

Amerykanie sfotografowali widmo rentgenowskie hipotetycznych pierwiastków superciężkich,

wywołane przez wiązkę protonów, i przyporządkowali uzyskane linie pierwiastkowi nr 126, a także

pierwiastkom nr 116, nr 124 i nr 127. Tym śmiałym posunięciem rzucili wyzwanie wszystkim

badaczom na świecie. Wiele zespołów naukowych zabrało się do sprawdzenia zaskakujących

stwierdzeń Gentry’ego. Szczególne zasługi położył tu Instytut Fizyki Jądrowej im. Maxa Plancka w

Heidelbergu, kierowany przez profesora Povha. W końcu 1976 r. nastąpiło otrzeźwienie.

„Amerykanie padli ofiarą kombinacji zanieczyszczenia z fałszywą interpretacją zjawisk występujących

w spektroskopii rentgenowskiej” - wyjaśnił spokojnie profesor Povh. Wszystkie linie widma

rentgenowskiego, uznane za sygnały pierwiastków superciężkich, pochodziły w rzeczywistości od

pospolitych pierwiastków, przeważnie od ceru. „Na takie pomyłki należy patrzeć z psychologicznego

punktu widzenia” - pocieszał profesor Povh. „Jeśli ktoś przez całe swoje życie szuka niezmordowanie

jakiejś rzeczy, uwierzy w pewnym momencie, że nagle rzeczywiście ją znalazł. Mnie osobiście też to

się już kiedyś zdarzyło”.

Z ciężkim sercem rozpoczął Gentry grzebanie swego „odkrycia”. Na ostatek poddał

napromieniowaniu w synchrotronie taki sam kawałek miki, w jakim znalazł rzekomy pierwiastek

bicentennium. Chciał w ten sposób otrzymać w widmie rentgenowskim linie, których świadectwo

wytrzymałoby krytykę fachowców. Teraz jednak nie uzyskał w ogóle żadnych danych świadczących

o istnieniu superciężkich pierwiastków o liczbach atomowych 105 do 129. Nie pomogło mu nawet

przesunięcie granicy wykrywalności do 5 • 108 atomów w każdym olbrzymim halo.

„Wyspa stabilności”, wyłaniająca się na horyzoncie jak widmo, okazała się tym razem fatamorganą.

Znaleziono, jak przed 40 laty, tylko fałszywe transuranowce... Nie ma jednak powodu do pesymizmu.

Właśnie pojawiła się nowa informacja z 1977 r. Pracownicy naukowi Instytutu Fizyki Jądrowej w

Orsay we Francji stwierdzili w czystym hafnie oraz w minerałach zawierających hafn i cyrkon nieznaną

naturalną promieniotwórczość. Jej źródłem miał być superciężki pierwiastek, którego zawartość w 1 g

materiału wyjściowego musiałaby wynosić zaledwie 10-13 g. Jaki to ma być transuranowiec i jak

miałby się nazywać, na ten temat uczeni francuscy nie wypowiedzieli się...

Nie bacząc na wszystkie niepowodzenia, badacze kontynuują poszukiwania pierwiastków

superciężkich. Wielką podnietę stanowi tu perspektywa dotarcia do granic układu okresowego

pierwiastków. Gdyby nie udało się znaleźć pierwiastków superciężkich ani na Ziemi, ani w Kosmosie,

trzeba by wyprodukować je sztucznie, według wypróbowanej metody polegającej na przekształcaniu

innych pierwiastków.

W 1971 r. brytyjskim uczonym zdawało się, że postawili jako pierwsi stopę na legendarnej „wyspie

stabilności”. Przy badaniu próbki z wolframu (pierwiastek nr 56), który bombardowano przez cały rok

w synchrotronie CERN-u protonami o ogromnej energii 24 GeV, odkryli oni rozszczepiający się

samorzutnie ciężki transuranowiec, eka-rtęć, pierwiastek nr 112. Zdaniem odkrywców, atomy

wolframu uzyskały tak ogromną energię, że udało im się przekroczyć barierę kulombowską:

w rezultacie dwa jądra wolframu połączyły się w jedno jądro atomu pierwiastka nr 112. Upłynęło

nieco czasu, nim znaleziono błąd. Znów zawiniło zanieczyszczenie. Zagadkowemu, samorzutnemu

rozszczepieniu uległ kaliforn, pierwiastek nr 98, a nie pierwiastek nr 112, Jak do tego doszło - do dziś

nie wiadomo.

W Dubnej w cyklotronie ciężkich jonów U-400, ukończonym wiosną 1979 r., podejmuje się próby uzyskania superciężkich pierwiastków usytuowanych w pobliżu „wyspy stabilności”. Sam tylko elektromagnes waży 2200 t

Mimo tych niepowodzeń uczeni są przywiązani do idei łączenia ciężkich jąder atomowych dla

otrzymania pierwiastków superciężkich. Cel jest jasny, należy zbudować tak potężne akceleratory

ciężkich jonów, żeby nawet jądra uranu mogły pokonać odpychanie elektryczne i połączyć się ze

sobą. Z 2 atomów izotopu uranu 238

92𝑈 powinien powstać nieznany pierwiastek

476

184𝑋, pierwiastek nr

184 o względnej masie atomowej około 500. Ale nawet uzyskanie trwałych pierwiastków nr 164 czy

nr 114 byłoby zadowalającym wynikiem.

Pierwiastek o „ciężarze atomowym 500” został już raz opisany w literaturze fantastyczno-naukowej:

„błyszcząca, bardzo czarna bryła materii wielkości jabłka ważyła 1 cetnar. Była ona utworzona

z metalicznego pierwiastka o ciężarze atomowym 500. Ten superciężki metal został stworzony

w specjalnym autoklawie w temperaturze 1 mln stopni i sklecony pod ciśnieniem 500 tysięcy

atmosfer z uranu, przez stopniowe dokładanie helu. Szczypta tej substancji wystarczyłaby do

utrzymania w ruchu przez parę miesięcy całej elektrowni...” W każdym razie tak opisał pisarz Dominik

w 1935 r. w swej powieści pt. Ciężar atomowy 500 syntezę i właściwości pierwiastka o tym ciężarze

atomowym. Od tego czasu sprawa ta wciąż drąży umysły czytelników powieści fantastycznych. Do

dziś jednak otwarte pozostaje pytanie, czy możliwa jest synteza pierwiastka o takim ciężarze

atomowym, czy też „wyskoczymy” poza granice układu okresowego pierwiastków?

Próby przyśpieszenia atomów uranu do prędkości niezbędnej do połączenia atomów zyskują dzisiaj

na aktualności wobec posiadania takich akceleratorów ciężkich jonów, jak UNILAC w Darmstadcie, U-

400 w Dubnej, Super-HILAC w Berkeley. Synteza pierwiastka o masie 500 przybliżyła się więc znacznie

do granicy naszych możliwości. Gdy w 1977 r. po raz pierwszy doprowadzono do zderzenia się jąder

uranu o energiach 1785 MeV, oczekiwano prawdziwych cudów. Fizycy jądrowi pochylali się

w napięciu nad pierwszymi śladami torów, które zarejestrowano w detektorach. Stwierdzono

niecodzienny efekt - rozszczepienie obydwu atomów uranu na cztery części. Każde ze zderzających

się jąder uranu rozszczepiło się na dwie części. Superciężki pierwiastek jednak nie powstał...

Układ okresowy pierwiastków w przyszłości: 218 pierwiastków chemicznych?

Uczeni sądzą, że granicą układu okresowego będzie pierwiastek nr 200 i tu znajdzie on w przyszłości

swój kres. Pierwiastków o wyższej liczbie atomowej miałoby nie być. Duża liczba protonów w jądrze

doprowadziłaby natychmiast do wychwycenia bliskich jądru elektronów i do zapadnięcia się ich

torów, a tym samym do „katastrofy” całego atomu. Powstawałoby jądro o niższym ładunku, część zaś

materii atomu przekształcałaby się w energię promieniowania.

Jak wiemy, najcięższym pierwiastkiem, którym dysponujemy w mierzalnych ilościach, jest ferm-257.

Ma on dogodny okres połowicznego rozpadu prawie 100 dni i mógłby służyć jako jądro-tarcza

(target). Synteza pierwiastka nr 200 o liczbie masowej 500 byłaby do pomyślenia przy użyciu

rozpędzonych do wielkich prędkości jonów fermu-257, według schematu:

257

100𝐹𝑚 +

257

100𝐹𝑚 →

500

200𝑋 + 14

1

0𝑛

Obecnie pierwiastek nr 200 ma już nazwę binilnilium. Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i

Stosowanej (IUPAC) usiłuje od pewnego czasu zachęcić naukowców do ujednolicenia nazw,

nadawanych pierwiastkom chemicznym. Pozwoliłoby to uniknąć wielu spornych problemów,

występujących dotychczas. Według propozycji opracowanych przez Unię pierwiastki o liczbach

atomowych powyżej 100 otrzymywałyby nazwy zestawiane z sylab: „nil” dla zera, „un” dla 1, „bi” dla

2 itd. oraz końcówki. Zgodnie z tym pierwiastek nr 114 otrzymałby po prostu nazwę ununquadium,

pierwiastek nr 200 - binilnilium. Nikt nie sprzeczałby się wtedy, czy pierwiastek nr 105 ma nazywać się

„hahn”, czy „nielsbohr”, gdyż jego nazwa brzmiałaby unnilpentium. Ku zmartwieniu Unii ani

naukowcy z Berkeley, ani z Dubnej nie poparli tej propozycji. Szanse na wprowadzenie takiego

prymitywnego języka do chemii są więc niewielkie. Seaborg wyraził się, że nazwa „pierwiastek 114”

jest mu mimo wszystko milsza niż ununquadium, na którym można język połamać. Czy można będzie

kiedykolwiek uzyskać niezbędną ilość fermu-257 będącego tworzywem dla binilnilium lub - jak

będziemy znów mówili - dla pierwiastka nr 200? Pytanie to jest całkowicie uzasadnione, ponieważ z 1

t plutonu uzyskuje się w reaktorze wysokostrumieniowym zaledwie 1 μg fermu-257, i to dopiero po

10-letnim napromieniowywaniu neutronami! Jeśli nie uda się w inny sposób wyprodukować

większych ilości fermu, będziemy musieli zrezygnować z wielce kuszącego dokonania syntezy

pierwiastka o względnej masie atomowej 500.

Lepiej zapowiadają się wyniki próbnych syntez obejmujących pierwiastki z pogranicza „wyspy

stabilności”. Na przykład reakcja plutonu-244 z podwójnie magicznym wapniem-48 musiałaby

doprowadzić do syntezy pierwiastka nr 114, według równania:

244

94𝑃𝑢 +

48

20𝐶𝑎 →

290

114𝑋 + 2

1

0𝑛

Chociaż nie uzyskano by tutaj supertrwałego izotopu pierwiastka nr 114 o liczbie masowej 298, to

jednak naukowcy spodziewają się także po izotopie o liczbie masowej 290 dłuższego okresu życia. W

Dubnej i w Berkeley planuje się odpowiednie eksperymenty. Zasadniczą przeszkodą jest dotychczas

brak substancji wyjściowych. Naturalny wapń zawiera tylko 0,18% wapnia-48 i najpierw trzeba go

mozolnie wzbogacać. Obecnie cały światowy zapas wapnia-48 wynosi tylko kilka gramów. Również

większe ilości rzadziej spotykanego plutonu-244 trzeba najpierw wytworzyć w reaktorze.

Przy całym swym optymizmie badacze jądra świadomi są jednego: nawet przy zastosowaniu

najsilniejszych akceleratorów nigdy nie uzyska się mierzalnych ilości superciężkich pierwiastków. Nie

wstrzymuje to jednak uczonych od dociekań, w jakim kierunku otworzy się droga za... najbliższym

zakrętem i dokąd ona prowadzi?

Jeśli przyjrzeć się bliżej dotychczasowej najeżonej pomyłkami i rozczarowaniami historii odkryć

pierwiastków chemicznych, to wątpliwości co do pomyślnych efektów pogoni za pierwiastkami

superciężkimi można uważać za w pełni uzasadnione. Czy znów odkryte zostaną fałszywe

transuranowce? A może w ogóle nie istnieje daleka „wyspa stabilności”? Otto Hahn wielokrotnie

podkreślał fakt, że szuka się jednej rzeczy, a znajduje zupełnie inną. Być może będziemy zaskoczeni

tym, co uczeni znajdą w końcu na swych szlakach wiodących po „morzu niestabilności”. Seaborg

dodał tu: „Gdyby miało się okazać, że słuszność jest po stronie teorii, wtedy otworzy się dla badań

zupełnie nowy świat chemii i fizyki, i wobec nowej rzeczywistości zbledną zupełnie wszystkie

dotychczas podejmowane wysiłki”.

Sztuczne pierwiastki w badaniu przestrzeni kosmicznej

Do czego potrzebne są transuranowce i inne sztuczne pierwiastki? Czy rzeczywiście ich badanie

i produkcja warte są tak wielkich nakładów?

Technet (Tc), pierwszy sztuczny pierwiastek z układu okresowego pierwiastków, znalazł godne uwagi

zastosowanie w wielu dziedzinach. Kilogramy tego pierwiastka uzyskuje się dzisiaj z odpadów

przemysłu jądrowego. Od momentu gdy w Stanach Zjednoczonych zaczęto go produkować

i przetwarzać na skalę przemysłową, pierwotna jego cena, wynosząca 17 000 dolarów za 1 g, spadła

w ciągu kilku lat do 90 dolarów. W medycynie technet stosowany jest obecnie jako znacznik

promieniotwórczy przy wykonywaniu scyntygrafii poszczególnych narządów dla kontroli ich

funkcjonowania. Technetu używa się również do badania schorzeń nowotworowych. Stosowany

w medycynie izotop technetu 99mTc ze względu na jego krótki, wynoszący 6 godzin, okres

połowicznego rozpadu trzeba produkować z molibdenu w tzw. generatorze izotopowym,

bezpośrednio przed użyciem.

Technet jest używany również w przemyśle chemicznym jako katalizator. Jednakże najwięcej korzyści

przysparza technet w zakresie ochrony przed korozją. Związki technetu są bardzo skutecznym

środkiem antykorozyjnym. Odkrycia tego dokonał Amerykanin Cartledge wiosną 1955 r. Stwierdził

on, że dodatek tylko 0,000 05% technetu zapobiega wodnej korozji żelaza i stali.

Badanie działania narządów człowieka. Scyntygrafia wykonana przy zastosowaniu sztucznego pierwiastka – technetu

Zastosowanie w technice zyskał również drugi z kolei sztuczny pierwiastek, promet (Pm). Jako

namiastka radu promet-147, emitujący cząstki beta, stosowany jest do produkcji substancji

świecących, używanych w przyrządach kontrolnych instalowanych na pokładach samolotów. Jego

promieniotwórczość wykorzystywana jest również do dokonywania pomiarów grubości w produkcji

folii i szklanych płyt. Najważniejsze zastosowanie miałby znaleźć 147Pm jako jądrowe źródło energii.

Cząstki beta, wysyłane przez pierwiastki promieniotwórcze, jonizują warstwę zaporową

półprzewodników, wskutek czego powstaje prąd. Zjawisko to określą się mianem efektu beta-

woltaicznego. 24 g tlenku prometu-147 wtłoczone pod ciśnieniem do platynowego pojemnika

stanowią źródło energii o mocy 8 W. Dzisiaj produkowane są już z prometu-147 minibaterie, nie

większe od dziesięciogroszówki. Ich użyteczność ogranicza jedynie okres połowicznego rozpadu tego

izotopu, wynoszący 2½ roku.

Transuranowce emitujące cząstki alfa już z natury dostarczają wielkich ilości ciepła: przy

przechodzeniu przez materię przekazują jej swoją energię kinetyczną. Dlatego też preparaty kiuru

świecą tak jasno, że można je fotografować w ciemnościach we własnym świetle. Kilka miligramów

soli kiuru rozpuszczonych w litrze wody wprawia ją w stan wrzenia. Wygląda ona jak pieniący się

szampan. Fascynujący to widok. Przy doświadczeniach i badaniach konieczne jest stałe ochładzanie

takiego roztworu. Tabletek zawierających kilka gramów tlenku kiuru nie można brać gołymi palcami

(nie pozwalają zresztą na to przepisy bezpieczeństwa), gdyż żarzą się bez przerwy, a temperatura ich

powierzchni przekracza 1200°C!

Gdy w 1947 r. po raz pierwszy wyprodukowano kiur „w większej ilości”, cały światowy zapas tego

pierwiastka składał się z drobniutkiego, ledwie widocznego pyłku wodorotlenku kiuru. Obecnie

produkuje się kiur w kilogramach. Kiur-242 ze względu na okres połowicznego rozpadu 162 dni

i znaczną wydajność, wynoszącą 123 W na 1 g, wytrzymuje konkurencję ze wszystkimi innymi

transuranowcami. Kiur-244 dostarcza 2,9 W mocy na 1 g, ale ma dłuższy okres połowicznego rozpadu

(wynosi on 17,6 roku). Pluton-238 o wydajności 0,46 W na 1 g ma dość długi okres połowicznego

rozpadu - 88 lat.

Wypraska kiuru sfotografowanego we własnym świetle. Ten sztuczny transuranowiec rozgrzewa się do czerwoności dzięki swemu własnemu promieniowaniu

Do wytwarzania prądu z wykorzystaniem źródeł cząstek alfa stosuje się termoogniwa. Rodzaj użytych

pierwiastków w termojonowych bateriach izotopowych zależy od celu, jakiemu mają one służyć. Jeśli

potrzebne są trwałe źródła energii elektrycznej lub ciepła, np. do urządzeń pomiarowych lub

nadajników do zaopatrywania w prąd boi świecących i automatycznych stacji meteorologicznych, czy

też do ogrzewania skafandrów dla nurków i kosmonautów, używa się kiuru-244 lub plutonu-238.

Natomiast w celu uzyskiwania bardzo dużych ilości energii elektrycznej lub ciepła przez krótki czas

stosuje się baterie zawierające kiur-242.

Baterie atomowe znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie można w pełni wykorzystać ich

specyficzne zalety: mają niewielkie rozmiary, nie wymagają specjalnego nadzoru, przy czym

funkcjonują niezawodnie nawet w warunkach krańcowych. Szczególnie cenna jest możliwość

wykorzystywania ich w badaniach kosmicznych. Gdy 4 października 1957 r. wprowadzony został

przez Związek Radziecki na orbitę okołoziemską pierwszy satelita Ziemi, „Sputnik”, baterie chemiczne

zainstalowane na jego pokładzie zapewniły energię na 23 dni pracy jego urządzeń nadawczych, po

czym przestały działać. Baterie izotopowe stwarzają znacznie większe możliwości.

W 1961 r. w Stanach Zjednoczonych taką baterię, typu SNAP (System for Nuclear Auxiliary Power),

zainstalowano po raz pierwszy na pokładzie satelity nawigacyjnego „Transit”. Jako źródło energii

wykorzystano tu pluton-238. Ciepło emitowane przez ten pierwiastek przekształcane było na prąd

metodą termoelektryczną. Od tamtej pory baterie atomowe znajdują różnorakie zastosowanie

w lotach kosmicznych. W Związku Radzieckim instalowano je w satelitach serii „Kosmos”, a w Stanach

Zjednoczonych np. w zasilaną plutonem-238 baterię o mocy 60 W wyposażony został satelita

meteorologiczny „Nimbus”, który okrąża Ziemię od maja 1968 r. Amerykańska sonda księżycowa

„Surveyor”, która w 1966 r. pierwsza przekazała na Ziemię wyniki analizy chemicznej gruntu

księżycowego, miała urządzenie energetyczne o mocy 20 W, zasilane przez 7,5 g kiuru-242.

Szeroko znana stała się minielektrownia-ogniwo radioizotopowe SNAP 27, o mocy 73 W, zasilane

przez 4,3 kg plutonu-238. Wymiary jej wynosiły 45×40 cm. 12 listopada 1969 r. SNAP 27 ustawiony

został na Księżycu przez astronautów z „Apolla 12”. Sztabkę plutonu, która rozgrzała się do

temperatury 700°C, amerykańscy astronauci umieścili na czas lotu, ze względu na bezpieczeństwo, po

zewnętrznej stronie pojazdu i dopiero po lądowaniu wmontowali ją do generatora. SNAP 27 zaczął

natychmiast wytwarzać prąd elektryczny i dostarczać energii pozostawionym na Księżycu przyrządom

pomiarowym.

Już przy pierwszym lądowaniu na Księżycu Amerykanie zastosowali pluton-238 do uzyskiwania

energii cieplnej. Plutonowe źródła ciepła wmontowane w przyrządy pomiarowe zapewniały ich

działanie także w ekstremalnych temperaturach na powierzchni naszego satelity. Podczas lotu

statków kosmicznych „Apollo” wodę do picia wytwarzano w urządzeniu zawierającym 570 g plutonu-

238. Przez destylację płynnych odpadów amerykańscy astronauci uzyskiwali dzięki niemu 8 l wody

dziennie. Badawczy pojazd „Łunochod”, umieszczony na powierzchni Księżyca przez Związek

Radziecki w listopadzie 1970 r., wyposażony był również w urządzenia izotopowe służące do

utrzymania właściwej temperatury.

Lądownik „Vikinga”, sondy wysłanej na Marsa. Generator izotopowy znajduje się pod przykrywą osłaniającą kulisty zbiornik paliwa

Źródła energii oparte na promieniowaniu długotrwałych izotopów są szczególnie potrzebne do

wyposażenia sond kosmicznych, które wysyła się na „wielkie wyprawy” do bardziej odległych od

Ziemi planet.

Amerykańskie sondy typu „Viking”, które w 1976 r. lądowały na Marsie, aby poszukiwać tam śladów

życia, miały na pokładzie dwa generatory izotopowe, które zaopatrywały w energię człon lądujący.

Stacje kosmiczne umieszczane w pobliżu Ziemi, jak radziecki „Salut” czy amerykański „Skylab”,

czerpią energię z baterii ogniw słonecznych zasilanych ciepłem Słońca. Jednakże sondy wysyłane na

Jowisza nie mogą być wyposażane w bakterie słoneczne. Ilość energii słonecznej, jaka dociera do

sondy w pobliżu tej odległej planety, już nie wystarcza. Ponadto w podróży kosmicznej z Ziemi do

Jowisza trzeba pokonać olbrzymią odległość, wymagającą od 600 do 700 dni lotu. Podstawowym

warunkiem powodzenia takich przedsięwzięć jest niezawodność działania urządzeń dostarczających

energię.

Z tego też względu amerykańska sonda „Pioneer 10”, która wystartowała w lutym 1972 r. w kierunku

Jowisza i w grudniu 1973 r. znalazła się najbliżej tej planety, a także następna sonda „Pioneer 11”,

zostały wyposażone w cztery wysokowydajne baterie z plutonem-238, zainstalowane na wysięgniku

długości 27 m. W 1987 r. sonda „Pioneer 10” przeleci obok najbardziej oddalonej od Ziemi planety,

Plutona, i jako pierwszy pojazd kosmiczny opuści nasz Układ Słoneczny, z zainstalowanym na

pokładzie jednym z pierwiastków sztucznie wyprodukowanych na Ziemi.

Bardzo obiecująco rysuje się zastosowanie sztucznych pierwiastków do zasilania rozruszników

ludzkiego serca. Od urządzeń tych wymaga się, aby dostarczały regularnych impulsów elektrycznych

mięśniowi sercowemu. Dotychczas stosowane baterie chemiczne są zbyt duże i działają jedynie od 2

do 3 lat. Natomiast okres funkcjonowania rozruszników izotopowych zasilanych plutonem-238 ocenia

się na co najmniej 10 lat. W najgorszym przypadku pacjent musi się poddawać zabiegowi

chirurgicznemu co dziesięć lat. Rozruszniki izotopowe muszą czynić zadość bardzo ostrym

wymaganiom bezpieczeństwa, aby wybitnie toksyczny pluton w żadnym przypadku nie wydostał się

z urządzenia. Rozruszniki wszczepione po raz pierwszy w 1970 r. przez lekarzy francuskich dwom

osobom ważyły tylko po 40 g. 150 mg plutonu-238 daje potrzebną moc 200 μW. Od tamtej pory

rozruszniki te wspomagają działanie serca obydwu pacjentów. Ten przekonywający wynik był szkołą

dla innych. Rozruszniki z plutonem-238 lub z prometem-147 były potem wielokrotnie wszczepiane10,

a w ostatnich czasach zabiegi te stosowano także w Polsce i w Związku Radzieckim.

Atomowy rozrusznik serca zasilany plutonem-238

Izotop plutonu-238 sprawdził się w medycynie w jeszcze jednym przypadku. Służy on jako źródło

energii dla „sztucznego serca”, urządzenia pompującego krew, które ratuje życie przy ustaniu

krążenia.

10 Ogniwa takie były stosowane w Polsce do 1975 r. Obecnie używa się długowiecznych rozruszników (5—15 lat) z bateriami litowymi (przyp. red.).

Pluton, jak starożytny bóg Janus o dwóch obliczach, w jednakowej mierze budzi nadzieje, jak

i napawa obawami.

Kaliforn. W poszukiwaniu środków odurzających i złota

Pierwiastek transuranowy kaliforn (Cf) przyszedł na świat w 1950 r. reprezentowany przez niewiele

zaledwie atomów. Dzisiaj specjalnie planuje się wieloletnie „programy produkcji” miligramowych

jego ilości, światowy zaś zapas tego pierwiastka wynosi może kilka gramów, na pewno nie więcej niż

5 g. Kaliforn jest niesłychanie drogi. Jeden gram tego transuranowca kosztuje około 10 mln dolarów.

Jakie więc jego cechy powodują, że jest on tak pożądany?

Kalifom-252 rozpada się z okresem połowicznego zaniku 2,6 roku z emisją cząstek alfa. Ale w tym

samym czasie 3% atomów samorzutnie się rozszczepia, uwalniając przy każdym rozszczepieniu cztery

neutrony. I ta emisja neutronów powoduje, że 252Cf jest tak interesującym pierwiastkiem. Jeden gram

jego substancji emituje bowiem w ciągu 1 s 2,4 biliona (1012) neutronów, co odpowiada strumieniowi

neutronów uzyskiwanemu w reaktorze średniej mocy! Aby uzyskać taki strumień neutronów w

„klasyczny” sposób za pomocą źródeł radowo-berylowych, potrzeba by mieć 200 kg radu. Takiej ilości

radu w ogóle nie ma na Ziemi. Nawet niewidoczna gołym okiem ilość 1 μg kalifornu-252 dostarcza

w ciągu 1 s ponad 2 mln neutronów. Ostatnio takie punktowe wysoko wydajne źródła neutronów

znalazły zastosowanie w medycynie przy lokalnym napromieniowywaniu złośliwych guzów

nowotworowych.

W wielu przypadkach kaliforn może obecnie zastępować reaktor jądrowy, np. w specjalistycznych

metodach analitycznych, jak radiografia neutronowa lub analiza aktywacyjna. Przy użyciu radiografii

neutronowej „prześwietla się” części samolotów i reaktorów oraz najprzeróżniejsze urządzenia.

Dzięki tej metodzie ujawnia się usterki uprzednio niewykrywalne. W Stanach Zjednoczonych i w

Związku Radzieckim skonstruowano w tym celu przenośne neutronowe urządzenie do defektoskopii

z kalifornem-252 jako źródłem promieniowania. Do tych prac nie potrzeba już reaktora jądrowego.

Taki neutronowy aparat do prześwietlania wykazał się w USA doskonałym „węchem”

w kryminalistyce. Ukryte w gilzach nabojów tabletki LSD i marihuany natychmiast „rozpoznał”,

podczas gdy przy użyciu promieni rentgenowskich przemycanych narkotyków nie wykryto.

Szersze zastosowanie znalazł kaliforn do neutronowej analizy aktywacyjnej. Jest to metoda

precyzyjna, szczególnie cenna przy poszukiwaniu pierwiastków śladowych. Badane substancje

poddaje się działaniu strumienia neutronów, w wyniku czego powstają sztuczne izotopy

promieniotwórcze. Natężenie promieniowania gamma stanowi miarę zawartości pierwiastków

śladowych w badanej substancji. Przy użyciu nowoczesnej spektrometrii gamma można łatwo

dokonać dokładnych pomiarów charakterystycznego dla danego izotopu promieniowania gamma i na

podstawie ich wyników ustalić zawartość poszukiwanych pierwiastków.

Obecnie powszechne jest stosowanie aktywacji próbek badanych substancji w reaktorze jądrowym.

Lepsze jednak, jeśli tylko są dostępne, są małe, przenośne źródła neutronów, co ma szczególne

znaczenie przy dokonywaniu neutronowych analiz aktywacyjnych „na miejscu”. Spektakularną

ilustrację stanowi ustalenie składu gruntu księżycowego i gruntu odległych planet. Również na Ziemi

w poszukiwaniach złóż rud znajdujących się w niedostępnych miejscach, jak np. na dnie mórz,

znajdują zastosowanie te „punktowe” źródła neutronów. Sondy wiertnicze stosowane przy

poszukiwaniach ropy naftowej wyposażone są także w kaliforn-252.

Za pomocą analizy aktywacyjnej można wykrywać niezwykle małe ilości poszukiwanych

pierwiastków. Nawet 10-10 do 10-13 g substancji daje już o sobie znać. Niektóre pierwiastki można

wykryć w jeszcze mniejszych ilościach, np. 10-17 g aktynu, tzn. około 25 000 jego atomów.

Czy Napoleon I umarł na wygnaniu śmiercią naturalną? Na to szeroko dyskutowane pytanie

znaleziono jednoznaczną odpowiedź dopiero po 140 latach. Jako „dowód rzeczowy” posłużył pukiel

włosów cesarza Francuzów, który ścięto mu nazajutrz po śmierci na Wyspie Św. Heleny, 5 maja

1821 r. Jako drogocenna pamiątka były one przechowywane przez całe pokolenia jego wielbicieli.

Lekarze sądowi ustalili, że cesarz padł ofiarą morderstwa dokonanego za pomocą trucizny. Dzięki

metodzie analizy aktywacyjnej wykryto w badanych włosach Napoleona 13 razy więcej arsenu, niż

wynosi jego normalna ilość. Na podstawie zróżnicowanej zawartości arsenu w różnych odcinkach

rosnących włosów można było ustalić także, kiedy zaczęto podawać truciznę.

Pochodzenie starożytnych rzeźb z marmuru przestało już dziś stanowić tajemnicę, skoro wiadomo, że

określone pierwiastki śladowe są charakterystyczne dla określonych kamieniołomów starożytnych

marmurów. Badania barwników farb w obrazach, przeprowadzone za pomocą analizy aktywacyjnej,

wykazały ogromne znaczenie tej metody przy ustalaniu daty powstania dzieł sztuki. Obce domieszki

w często stosowanej farbie - bieli ołowianej, zmieniały się z biegiem czasu w bardzo

charakterystyczny sposób. Podobne zmiany stwierdzono również w odniesieniu do innych farb

używanych przez malarzy. Odkąd można badać dzieła sztuki za pomocą neutronowej analizy

aktywacyjnej, fałszerze obrazów nie mają już szans.

Nieocenione znaczenie tej metody przy badaniu dzieł sztuki a historycznej wartości potęguje jeszcze

fakt, że nie powoduje ona żadnego materialnego uszkodzenia badanych obiektów. Przy zastosowaniu

innych nowoczesnych analitycznych metod badań, jak rentgenowska analiza fluorescencyjna i analiza

spektralna, nie można uniknąć choćby powierzchniowego uszkodzenia badanych przedmiotów.

Aparat do radiografii neutronowej z 252Cf

Neutronowa analiza aktywacyjna pozwala również na dokładne ustalenie zawartości złota i srebra,

i to występujących zarówno w ilościach mikro-, jak i makroskopowych. Sławny medalion Wenzela

Seylera leżałby do dziś nie tknięty, gdyby zastosowano tę metodę do rozwiązania jego zagadki.

Pomyślana pierwotnie jako metoda badania pierwiastków śladowych, po udoskonaleniu znalazła

zastosowanie także do oznaczania dużych ilości składników. Przy użyciu niewielkich strumieni

neutronów, rzędu 103 neutronów na 1 cm2 i 1 s (zamiast, jak dotychczas, od 109 do 1014 neutronów

na 1 cm2 i 1 s), stało się możliwe określenie głównych składników stopów, np. zawartości złota

i srebra w złotych monetach. Źródła neutronów z 252Cf dobrze się tutaj sprawdzają.

Ustalenie składu i zbadanie autentyczności historycznych monet wybitych ze szlachetnych metali, bez

ich uszkodzenia, nie stanowi dziś żadnego problemu. Można nawet demaskować fałszerzy monet

z zamierzchłej przeszłości. Gdy papież Grzegorz IX obłożył klątwą kościelną cesarza rzymskiego i króla

Sycylii, Fryderyka II Hohenstaufa, zarzucił mu m. in. niegodziwe fałszowanie monet. Wprowadzone

przez cesarza fałszywe srebrne denary łatwo było zdemaskować, ponieważ posrebrzane były tylko po

wierzchu, ale co czynić ze złotymi augustalisami, które Fryderyk kazał wybijać, monetami o wielkiej

wartości numizmatycznej? Czy ich skład też odbiega od przepisowych 20,5 karata, co odpowiada

85,5% zawartości złota? Uzyskanie odpowiedzi na to pytanie było przez długi czas niemożliwe,

ponieważ nikt nie decydował się na poświęcenie jednego choćby z rzadkich okazów tej monety dla

dokonania analizy ówcześnie stosowanymi metodami. Analiza przeprowadzona metodą aktywacji

neutronowej dostarczyła wreszcie, bez uszkodzenia monet, dowodów, że augustalisy z XIII w. czyniły

zadość ówczesnym przepisom menniczym, a więc że były prawdziwe.

Fałszowanie monet było w dawnych czasach surowo karane. W 1124 r. król angielski Henryk I kazał

w okrutny sposób okaleczyć 100 mincerzy, ponieważ zaistniało podejrzenie, że dodają oni do monet

cyny zamiast srebra. Dzisiaj, a dokładnie po 1971 r., trzeba tych mincerzy uznać za zrehabilitowanych,

poniewczasie. Neutronowa analiza aktywacyjna wykazała bowiem niezbicie, że skład

kwestionowanych srebrnych monet był zgodny z przepisami.

Analizy prowadzone metodą aktywacji neutronowej pomagają geologom w poszukiwaniu rud złota

i srebra. W Związku Radzieckim Instytut Fizyki Jądrowej w Taszkiencie opracował oparte na

spektrometrii gamma metody wykrywania złota w blokach skalnych za pomocą sondy wiertniczej,

zaopatrzonej w źródło kalifornu. Metale szlachetne zawarte w rudach i skałach ulegają aktywacji pod

działaniem neutronów, przy czym powstają promieniotwórcze izotopy srebra i złota. Można je

bezbłędnie zidentyfikować na podstawie ich okresów połowicznego rozpadu, a także według

położenia ich linii w widmie promieni gamma. Intensywność tych linii jest miarą zawartości badanych

minerałów: w naturalnej skale można stwierdzić zawartość 10-9% złota i srebra, nie ujdzie więc

uwadze nawet najmniejsza drobinka złota.

Problemy produkcji transuranowców

Spośród pierwiastków z grupy transuranowców specjalne zainteresowanie wzbudziły pluton, ameryk,

kiur i kaliforn. A jak wygląda problem ich produkcji? Czy jest ona opłacalna?

Gdy amerykańskie dowództwo wypraw kosmicznych wysyłało w 1966 r. w podróż sondę księżycową

„Surveyor” z aparaturą radioizotopową zawierającą 7,5 g kiuru, tylko wtajemniczeni wiedzieli, ile

wysiłku kosztowało zdobycie tej ilości pierwiastka. 77 g ameryku-241 wartości 20 000 dolarów trzeba

było poddawać przez cztery miesiące napromieniowaniu w wysokostrumieniowym reaktorze,

a następnie poddać obróbce chemicznej.

Jeszcze większe koszty pociągnęły za sobą próby podjęcia przez Amerykanów produkcji pierwiastków

trans-kiurowych, a przede wszystkim tak pożądanego kalifornu-252. Aby dokonała się synteza tego

pierwiastka, każdy wytworzony w reaktorze atom plutonu musi krok po kroku wychwycić 13

neutronów. W toku tego procesu powstaje jednak duża ilość innych rozszczepialnych nuklidów,

dlatego maksymalna wydajność wynosi około 0,05% 252Cf. Z 1 kg plutonu można po wieloletnim

naświetlaniu w wysokostrumieniowym reaktorze uzyskać w najlepszym przypadku 0,5 g kalifornu-

252. W takim specjalnym reaktorze należy dla utrzymania poziomu mocy wymieniać co miesiąc

kosztowne pręty paliwowe z uranu-235. Także i to wyjaśnia kolosalną cenę 1 g kalifornu, 10 mln

dolarów.

W 1972 r. Stany Zjednoczone dysponowały 1 g tego pierwiastka. Okazało się, że do transportu tej

ilości kalifornu potrzebny był specjalny pojemnik. To „opakowanie” o średnicy około 3 m, wysokości 4

m i ciężarze 50 t miało niezwykły wygląd. Kalifornowy skarb przechowywano w „szafie pancernej”

o ścianach z wielu warstw parafiny, ołowiu, ciężkiego betonu i stali. Te środki ostrożności nie miały na

celu zabezpieczenia go przed kradzieżą, lecz ochronę otoczenia przed promieniowaniem. Bez takiego

„opakowania” gram kalifornu stanowiłby śmiertelne zagrożenie ze względu na emisję neutronów

i wyzwalanie wszędzie w otoczeniu promieniotwórczości indukowanej neutronami.

Pojemnik do transportu jednego jedynego grama kalifornu

Z wykazu pochodzącego z 1971 r. wynika, że w obydwu wysokostrumieniowych reaktorach do

produkcji izotopów w Oak Ridge i w Brookhaven (USA), w czasie od lipca 1969 r. do lipca 1971 r.

wyprodukowano następujące ilości transuranowców:

50 g kiuru-244,

54 mg kalifornu-252,

0,4 mg einsteinu-253,

5•108 atomów fermu-257 (ilość nie dająca się zważyć).

Przy tak skromnych efektach produkcyjnych trudno się dziwić, że poszukiwano innych metod

umożliwiających szybszą i tańszą produkcję większych ilości transuranowców. Amerykanie, którzy

zawsze mieli wrodzony zmysł „wielkiego interesu”, planowali z wielkim rozmachem. Oczekiwanie

przez okres 5 do 10 lat na 1 g kalifornu wydawało im się za długie. Chcieli uzyskać 10 g za jednym

uderzeniem - bomby atomowej!

Po kilku wstępnych próbach odważono się w lipcu 1969 r. na efektowny eksperyment, który otrzymał

nazwę „Hutch” (niecka). Miejscem „spektaklu” był poligon amerykańskiego dowództwa podziemnych

eksperymentów z bombami jądrowymi w Nevadzie. W wyniku wielu przeprowadzonych próbnych

eksplozji teren ten wygląda jak poorana kraterami powierzchnia Księżyca. W toku eksperymentu

„Hutch” bomba atomowa o sile wybuchu 2000 kiloton trójnitrotoluenu detonowała na głębokości

600 m, wyrywając w ziemi potężny krater w kształcie niecki. W przeciągu 10-7 s bomba „Hutch”

wyzwoliła 4,5•1025 neutronów na 1 cm2, a więc 10 mld razy więcej niż najsilniejszy reaktor. Gdy po

kilku dniach radioaktywność zmalała w dostatecznym stopniu, pierwsze oddziały odważyły się

wjechać na spychaczach na miejsce eksplozji, aby przygotować poryty grunt do wierceń. Jednolita

bryła przetopionej skały, o masie chyba 150 000 t, zawierała poszukiwane rzadkie transuranowce.

Aby wydobyć skałę, należałoby zastosować metody eksploatacji górniczej. Było to przedsięwzięcie

beznadziejne, dlatego też Amerykanie zadowolili się pierwszym próbnym odwiertem 100 g skały.

Otrzymali z nich 1010 atomów fermu-257, produktu wyjściowego do uzyskania pierwiastka nr 200

o względnej masie atomowej 500. Ilość ta przekraczała stokrotnie cały zasób tego pierwiastka

uzyskany dotychczas w wysokostrumieniowym reaktorze. Według dokonanych ocen w eksplozji

„Hutch” powstało ogółem 0,25 mg fermu-257, podobnie rozproszonego w twardej masie skalnej jak

10 g kalifornu... A te pierwiastki, które nie rozpadły się, leżą w niej dotychczas.

Wydajność produkcji transuranowców w reaktorze jądrowym: wieloletnie napromieniowywanie w wysokostrumieniowym reaktorze dostarcza z 1 kg plutonu w najlepszym przypadku 0,5 g kalifornu-252, którego wartość wynosi 5 mln dolarów

Próba „Hutch” i dalsze próbne eksplozje zachęciły amerykańskich specjalistów w 1972 r. do

przeprowadzenia jeszcze dalej idących spekulacji myślowych. Za pomocą dwóch szybko po sobie

następujących wybuchów termojądrowych mogłoby się udać przezwyciężenie bariery, jaką

w łańcuchu syntezy transuranowców stwarza ferm-258. Zanim jeszcze ów skrajnie krótkotrwały

produkt pośredni uległby rozpadowi, zdążyłyby powstać dalsze transuranowce. Drugi „błysk

neutronowy” skompensowałby także straty wynikające z samorzutnego rozszczepiania się innych

transuranowców. Przez ten „podwójny strzał” spodziewano się uzyskać mierzalne ilości superciężkich

pierwiastków, leżących w pobliżu liczby atomowej 114. Takie „metody syntezy” istnieją na razie tylko

na papierze. Na przeszkodzie stoją ważne układy polityczne między ZSRR i USA ograniczające

podziemne próby atomowe. Nie bacząc na to Amerykanie usiłują podkreślić naukowy charakter tej

podwójnej eksplozji: miałaby to być ostatnia możliwość osiągnięcia „wyspy stabilności”, gdyby

reakcje między ciężkimi jonami nie doprowadziły do celu.

Promieniotwórcze odpady stanowią dziś główne źródło pierwiastków syntetycznych. Z ciekłych

pozostałości po przerobie wypalonego paliwa jądrowego uzyskuje się technet i promet w taki sam

sposób jak sztuczne transuranowce. Na 1 t odpadów przypada 500 g neptunu, 100 g ameryku i 20 g

kiuru. W przemyśle jądrowym instalacje przerabiające odpady służą nie tylko do niezbędnego

usuwania najbardziej niebezpiecznych produktów rozszczepienia, lecz także do uzyskiwania

najcenniejszych nuklidów.

Dzięki przemianie pierwiastków produkuje się w reaktorze nie tylko promieniotwórcze nuklidy.

Cenne metale szlachetne, jak pallad i rod, stanowiące produkty rozszczepienia i zaliczane dziś jeszcze

do najdroższych metali, można uzyskiwać z wypalonego w reaktorze paliwa uranowego. Gdyby

zaniechano tej produkcji, przepadłoby w 1980 r., według ocen amerykańskich, w promieniotwórczych

odpadach tyle samo rodu, ile uzyskano z trudem ze źródeł naturalnych. A więc alchemia

doprowadzona do perfekcji; wytwarzaj z uranu pallad i rod, które są cenniejsze niż materiał

wyjściowy!

Reaktory powielające, czarny rynek plutonu i amatorska produkcja bomb atomowych

Pluton jest jedynym sztucznym pierwiastkiem, który można produkować „ludzką ręką” w bardzo

znacznych ilościach, bo aż w tonach. Nie można uniknąć tej produkcji, ponieważ pluton powstaje

z konieczności w każdym reaktorze jądrowym. Po wypaleniu 33 g uranu-235 do ilości 7 do 8 g,

z każdego kilograma uranu reaktorowego powstaje około 6 g pierwiastka nr 94. W reaktorze

jądrowym o mocy 1000 MW powstaje rocznie od 200 do 250 kg plutonu-239. Do marca 1977 r.

uzyskano w Wielkiej Brytanii w ten właśnie sposób 7,5 t plutonu z wypalonych prętów paliwowych z

9 elektrowni atomowych, w których paliwem jest naturalny uran.

Na podstawie znanej mocy reaktorów łatwo jest więc wyliczyć, ile wynoszą światowe zasoby

„pokojowego” plutonu nagromadzonego w prętach paliwowych. Na początku 1976 r. mogły one

wynosić około 60 t. Należy do tego doliczyć oficjalnie nie podawane ilości plutonu „wojskowego”,

wynoszące według przybliżonych ocen od 200 do 300 t. Ilość plutonu uwięzionego w broni jądrowej

nie jest jednak tak zupełnie „tajna”, gdyż można ją bardzo łatwo obliczyć na podstawie gromadzenia

się w naszej troposferze od 1959 r. kryptonu-85. Jego stężenie rośnie prawie liniowo. W reaktorach

jądrowych, które produkują pluton dla celów wojskowych, powstaje w produktach rozszczepienia

0,3% tego promieniotwórczego gazu szlachetnego, który ulatuje w powietrze.

Prócz tego „sztucznego” plutonu istnieją, jak wiemy, także nieznaczne zasoby naturalnego plutonu

oraz „naturalny” pluton, który powstał kiedyś w sposób sztuczny. Należy przez to rozumieć

obejmujące całą kulę ziemską skażenie tym pierwiastkiem.

Stosunkowo niegroźne są przypadki, gdy satelity wyposażone w ogniwa izotopowe nie weszły na

orbitę, lub też w wyniku nieprzewidzianych okoliczności weszły na powrót w atmosferę ziemską

i spłonęły. Zdarzyło się to m. in. amerykańskiemu satelicie z serii „Transit”, który spadł w 1964 r.

z ładunkiem 1 kg 238Pu na pokładzie, czy też radzieckiemu „Kosmosowi 954” na początku 1978 r.

W lotach kosmicznych nie da się wyeliminować takich awarii, nie powodują one jednak istotnego

zagrożenia. Pluton-238 ze swym okresem połowicznego rozpadu wynoszącym 88 lat znika na

szczęście z powierzchni Ziemi dużo szybciej niż trwalszy pluton-239 z okresem połowicznego rozpadu

24 100 lat. Dlatego właśnie ziemia w Nagasaki zawiera jeszcze dziś dziesięciokrotnie więcej plutonu-

239 niż gdzie indziej.

Poważny niepokój budziły natomiast katastrofy amerykańskich samolotów z bombami atomowymi

na pokładzie koło Palomares i Thule w latach 1966 i 1968, ponieważ uwolnione wtedy zostały

większe ilości plutonu-239, zawarte w niesionej przez nie broni atomowej. Do światowego skażenia

plutonem przyczyniły się jeszcze bardziej wszystkie naziemne próby z bronią jądrową. Ocenia się, że

do czasu zaprzestania tych prób w atmosferze znalazło się 5 do 10 t plutonu, z czego 95% w postaci

opadu promieniotwórczego skaziło wielkie obszary kuli ziemskiej. Trzeba tu także przypomnieć, że

pluton ze względu na swą promieniotwórczość jest 1010 razy bardziej toksyczny niż kwas pruski, toteż

przy posługiwaniu się tą trucizną konieczne są najdalej posunięte środki ostrożności. W sierpniu

1978 r. na żądanie związków zawodowych musiano zamknąć brytyjskie zakłady plutonowe w

Aldermaston, bowiem u wielu pracowników stwierdzono podwyższony poziom plutonu

w organizmie.

Chociaż pluton jest tak niebezpieczny i podstępny, to jednak jest on absolutnie niezbędny do

zaspokojenia w przyszłości naszego zapotrzebowania na energię. Z dzisiejszego punktu widzenia

energia jądrowa jest jedyną alternatywą dla pokrycia deficytu energii, który wystąpi w przyszłości

w wyniku wzrastającego jej zużycia oraz wyczerpywania się naturalnych jej źródeł.

Także naturalne zasoby uranu-235 nie są niewyczerpalne. Dlatego też w miarodajnych kręgach

fachowców uznaje się uran za perspektywiczne źródło energii tylko w tym przypadku, jeśli uda się

wykorzystać do uzyskiwania energii jądrowej nierozszczepialny uran-238, tzn. jeśli uda się

przekształcać go w pluton dający się rozszczepiać. Uran-238 stanowi ponad 99% naturalnego uranu.

Rozszczepialny pluton musi być więc wytwarzany, i to w takich reaktorach, które produkują tego

jądrowego paliwa więcej, niż go zużywają. Stąd określenie „reaktory powielające”. W reaktorach tego

typu wykorzystuje się strumień niespowolnionych neutronów nie w celu rozszczepienia jąder, ale do

uzyskania przemiany uranu-238 w pluton-239. Opanowanie procesu funkcjonowania reaktora

o neutronach prędkich stwarza mnóstwo problemów technicznych i z zakresu bezpieczeństwa, które

do dziś nie zostały w pełni rozwiązane.

W rozwoju reaktorów powielających pionierem okazał się Związek Radziecki. W 1959 r. w Obnińsku

pierwszy reaktor doświadczalny osiągnął stan krytyczny, a pierwsza na świecie elektrownia atomowa

z reaktorem powielającym została uruchomiona w 1973 r. w mieście Szewczenko nad Morzem

Kaspijskim. Od tego czasu służy ona do odsalania wody morskiej. W Związku Radzieckim i w

uprzemysłowionych krajach Zachodu uruchomienie reaktorów powielających do uzyskiwania energii

dla celów gospodarczych przewiduje się na koniec lat osiemdziesiątych. W 2000 r. prędkie reaktory

powielające mają stanowić jedną trzecią wszystkich elektrowni atomowych. Związany z tym rozwój

przemysłu jądrowego (przewidywana moc wszystkich elektrowni atomowych ma wynosić w 2000 r.

3000 gigawatów) zmusza do zwiększenia poczucia odpowiedzialności każdego państwa z osobna i do

efektywnej kontroli międzynarodowej. Elektrownie jądrowe będą na pewno dostarczały plutonu

w dużych ilościach, rzędu 1000 t rocznie. Jest to ilość wystarczająca do wyprodukowania ponad

150 000 takich bomb jak zrzucona na Hiroszimę! Należy więc być świadomym niebezpieczeństwa

związanego z tym, że w świecie kapitalistycznym może rozwinąć się „hierarchia plutonowa” i że część

tej ogromnej ilości atomowych materiałów wybuchowych może trafić na czarne rynki i zostać

zbrodniczo użyta do produkcji broni atomowej.

Takie problemy nie istnieją szczęśliwie w społeczeństwie socjalistycznym. Jednak i my musimy

współżyć z plutonem, ponieważ nie możemy zrezygnować z energii jądrowej. Czujność należy

zachować przede wszystkim wobec stosowanej przez państwa kapitalistyczne swobody obrotu

materiałami rozszczepialnymi, co może pociągnąć za sobą daleko idące następstwa polityczne. Tak

np. Republika Federalna Niemiec od lat faworyzuje w handlu atomowym państwa w rodzaju Brazylii i

Republiki Południowej Afryki, które nie podpisały układu o zakazie broni jądrowej.

Nie można poza tym wykluczyć całkowicie możliwości, że w posiadanie plutonu wejdą terroryści

i zaczną sami konstruować bomby atomowe. Według słów jednego z rzeczoznawców amerykańskich

potrzeba do tego tylko plutonu oraz umiejętności czytania i pisania. Inni z kolei są zdania, że

„zmajstrowanie” bomby atomowej we własnym garażu za pomocą imadła i młotka należy do

dziedziny science fiction. A jaka jest prawda? W zwykłym reaktorze jądrowym powstaje oczywiście

nie czysty pluton, ale mieszanina izotopów zawierająca 60 do 70% rozszczepialnego plutonu-239. Ta

mieszanina nie jest jeszcze bombą, ale może być użyta do produkcji materiałów wybuchowych.

Ilustracją tego, że jednak z nieoczyszczonego plutonu z reaktorów jądrowych także „da się coś

zrobić”, był próbny wybuch takiej bomby w Stanach Zjednoczonych, o którym doniosło czasopismo

„Chemical and Engineering News” we wrześniu 1977 r., pozbawiając wielu ludzi różnych iluzji.

Ponieważ masa krytyczna atomowego materiału wybuchowego zależy m. in. od zawartości

rozszczepialnych izotopów, dla mieszaniny izotopów plutonu ma ona wartość znacznie wyższą, co jest

zapewne dodatkowym czynnikiem bezpieczeństwa. Przy maksymalnej szybkości łączenia się mas

podkrytycznych i optymalnym działaniu reflektora neutronów masa krytyczna dla czystego plutonu-

239 wynosi 5,6 kg.

Gdyby nawet jakiejś mafii udało się skonstruować ładunek wybuchowy z „czarnorynkowego”

plutonu, to siła jego wybuchu byłaby znacznie mniejsza niż siła wybuchu zwykłych bomb.

Katastrofalne natomiast byłyby skutki tej eksplozji ze względu na rozproszenie się substancji

promieniotwórczych oraz panikę, jaką budzi broń jądrowa, obojętne jakiego kalibru.

Przerób reaktorowego plutonu dla uzyskania czystego izotopu-239 jest związany z ogromnymi

nakładami technicznymi. Dlatego też można by nie obawiać się zbytnio, że ewentualni

majsterkowicze będą w stanie wyprodukować czysty pluton-239 w swych domowych pracowniach.

Odnosi się to także do pozostałych rozszczepialnych izotopów: plutonu-241 i ameryku-242. 241Pu

powstaje w reaktorze w niewielkich ilościach i ma niższą masę krytyczną niż pluton-239. Dlatego też

wykorzystywany bywa do wytwarzania „małych” jądrowych ładunków wybuchowych. Oczywiście

i taka broń jest dostatecznie groźna. Ze względu na krótki okres połowicznego rozpadu plutonu-241

trzeba co dwa lata materiał wybuchowy tych granatów atomowych poddawać przeróbce, by

oddzielić tworzący się ameryk-241. Ten izotop ameryku nie ma właściwości wybuchowych. Natomiast

ameryk-242 ma największy przekrój czynny na rozszczepienie. Jego masa krytyczna wynosi zaledwie

3,8 kg. Na szczęście nie udało się do dziś wyprodukować większych ilości tego izotopu, więc i ta

możliwość jest zamknięta dla anarchistów, którzy chcieliby zmajstrować bombę atomową.

Za to wcale nie należy do zakresu science fiction przemyt plutonu na skalę międzynarodową. Te

przestępcze działania są o wiele niebezpieczniejsze niż tak okrzyczana w świecie kapitalistycznym

bomba atomowa budowana sposobem domowym przez anarchistów, ponieważ przemyt stanowi

bezpośrednie zagrożenie dla pokoju na świecie. W celu obejścia postanowień układu o zakazie broni

atomowej praktykuje się na Zachodzie, przy aprobacie najwyższych czynników, metody znane jedynie

z powieści detektywistycznych.

W 1968 r. wypłynął z Antwerpii zachodnioniemiecki frachtowiec z 200 t uranu na pokładzie. Metal

ten był potrzebny pewnej włoskiej firmie do produkcji katalizatorów dla przemysłu chemicznego.

Statek z uranem zaginął „bez śladu” w drodze do Genui, swego portu przeznaczenia. Po kilku

miesiącach pojawił się w niewielkim porcie tureckim z innym ładunkiem na pokładzie.

O tym, gdzie podział się uran, nawet służba bezpieczeństwa EURATOMU nie mogła się niczego

dowiedzieć. Dopiero po 9 latach jeden ze współpracowników CIA wygadał się ujawniając prawdziwy

stan rzeczy: cały okrętowy ładunek, tj. 561 mocno zamkniętych i opieczętowanych beczek, został

w swoim czasie sprzedany” państwu Izrael. Ta ilość uranu wystarczyła, aby w funkcjonującym w tym

kraju od 1963 r. reaktorze z ciężką wodą wyprodukować pluton do 133 małych bomb atomowych!

Wydarzenie to nie było odosobnione. Według oficjalnych danych w ostatnich latach w podobnie

„zagadkowy” sposób zginęły w Stanach Zjednoczonych co najmniej cztery tony plutonu

i wzbogaconego uranu. Donosiły o tym na początku 1978 r. gazety wielu krajów. Według krótkiej

informacji brytyjskiego Urzędu do Spraw Energii Jądrowej w angielskich elektrowniach atomowych

stwierdzono w latach 1971-1977 „inwentaryzacyjny” niedobór 100 kg plutonu.

Prehistoria i przyszłość uranu

Pluton jest nie do pomyślenia bez uranu. Gospodarka energią jądrową w najbliższych dziesiątkach lat

będzie się opierała na istniejącym uranie, bez konieczności gromadzenia nadmiernych zapasów

niebezpiecznego plutonu. Bez wątpienia wzbogacenie naturalnego uranu, który zawiera zaledwie

0,7% uranu-235, jest sprawą kosztowną. Ale z drugiej strony powinniśmy być zadowoleni, że nie

żyjemy na planecie, która zamiast 4,6 mld lat liczyłaby sobie np. 10 mld lat, ponieważ wtedy nie

byłoby wcale uranu-235 na Ziemi! Nie odkryto by też prawdopodobnie rozszczepienia jąder

i niemożliwe byłoby przemysłowe wykorzystanie energii atomowej.

I odwrotnie, problem zaopatrzenia w uran przed 2 mld lat nie nabrałby takiej ostrości. Wtedy

bowiem naturalny uran zawierał od 3 do 4% 235U, a taka jego zawartość wystarcza, aby bez

wzbogacania mógł on podtrzymywać akcję reaktorów jądrowych. Natura pozwoliła tu sobie nawet na

figiel, uruchamiając wtedy własny reaktor. W Oklo, w republice Gabon, leżącej na zachodnich

wybrzeżach Afryki, gdzie obecnie eksploatuje się obfite złoża uranu, przed 2 mld lat przebiegała

przedhistoryczna reakcja łańcuchowa, ze zwykłą wodą jako spowalniaczem. Reaktor w Oklo działał

prawdopodobnie przez co najmniej 150 000 lat. Skąd o tym wiemy?

Zawartość uranu-235 w naszych minerałach w różnych okresach historii Ziemi

Bodźcem do podjęcia naukowego „śledztwa” mającego na celu wyjaśnienie sprawy Oklo stał się

niezrozumiały wynik analizy. Stwierdzono bowiem, że uran z Oklo zawiera 0,7171%, zamiast jak

zwykle 0,7202% atomów uranu-235. Brakujących 0,0031% trzeba szukać w odpadach z owego

„naturalnego” reaktora. Do wniosku tego doszli uczeni dopiero po wykluczeniu wielu innych

możliwości błędu. To, z czego tak dumna jest dzisiaj ludzkość, mianowicie sztuczne urzeczywistnienie

samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej w uranie i uzyskanie przez to energii atomowej,

pokazała nam natura przed 2 mld lat!

Obecnie nie pozostaje nam nic innego, jak cieszyć się pozostałym do dziś uranem-235. Musimy

jednak podejmować próby znalezienia innych możliwości, aby nagle nie przestawiać przemysłu

jądrowego na pluton. Pewną alternatywę mógłby stanowić reaktor torowy, ponieważ powstaje

w nim również rozszczepialny uran-233. Przy tym tor występuje na Ziemi w dostatecznych ilościach.

Na razie pomoże nam lepsze wykorzystanie istniejących zasobów naturalnych - eksploatacja rud

o niewielkiej zawartości uranu. Prócz tego istnieje nietknięty dotychczas, liczący prawdopodobnie

około 4 mld t, zapas uranu w wodzie morskiej.

Uzyskiwanie złota z wody morskiej uznał za beznadziejne w 1926 r. Fritz Haber, a to z powodu zbyt

małej jego zawartości. W przypadku uranu sytuacja jest korzystniejsza, gdyż jego zawartość wynosi

przeciętnie 3 mg/m3 wody morskiej. Wiele projektów oczekuje opłacalnej ekonomicznie realizacji.

Metale szlachetne i uran mogą być wzbogacane przez pewne mikroorganizmy i glony. Kolonie

glonów, obmywane codziennie przez milion metrów sześciennych wody morskiej, mogłyby

dostarczyć tonę uranu dziennie. Specjaliści sądzą, że prawdopodobnie wystarczyłaby do tego klatka

z filtrem o powierzchni 100 m2.

W Japonii opracowano plany budowy około 1985-1990 r. pierwszego zakładu pozyskiwania uranu

z wody morskiej na skalę przemysłową. Do selektywnego strącania uranu Japończycy opracowali

syntetyczny wymieniacz jonowy, który jest mieszaniną świeżo strąconego wodorotlenku glinowego,

wodorotlenku żelazowego i węgla aktywnego, Do transportu ogromnych mas wody morskiej przy

produkcji uranu chcą oni zaprząc przypływy i odpływy - chcą zmusić morze, by samo, własną siłą

opływało wymieniacz jonowy.

W 1990 r. Japończycy zamierzają uzyskiwać uran z morza. Czy otrzymają również złoto jako produkt uboczny?

Metody tego typu okażą się z pewnością opłacalne, jeśli uda się równocześnie uzyskiwać z morza

wartościowe metale, jak fosfor, wanad, srebro i przede wszystkim złoto! Złoto również osadza się

w glonach i pewnych mikroorganizmach. „Biologiczna kopalnia złota” nie jest więc jakąś nieziszczalną

utopią. Przypuszcza się, że niektóre złoża rud powstały przede wszystkim przez osadzanie się kolonii

mikroorganizmów lub glonów. Dzisiejsza nauka zna syntetyczne wymieniacze, które umożliwiają

wychwytywanie i wzbogacanie drobin złota rozproszonych w wodzie morskiej.

W latach 1974-1975 radziecki okręt-laboratorium „Łomonosow” odbył podróż badawczą po

równikowych akwenach Oceanu Atlantyckiego, aby pobrać próbki wody celem zbadania zawartości

w nich złota i dokonać wstępnej oceny opłacalności pozyskiwania złota z wody morskiej. Naukowcy

radzieccy ustalili wtedy, że zawartość złota w wodzie morskiej wykazuje duże wahania, w granicach

od 0,004 do 3,4 mg/m3, a przeciętnie wynosi 0,2 mg/m3. Stwierdzili również, że zawartość złota

w wodach tropikalnych przewyższa zawartość przeciętną.

Analizy Fritza Habera znalazły więc potwierdzenie. Badacze radzieccy doszli do tych samych

wniosków co Haber przed 50 laty i stwierdzili, że uzyskiwanie złota z morza jest obecnie zupełnie

nieopłacalne, chyba, że znalazłyby się na morzach świata strefy, gdzie zawartość złota byłaby

znacznie wyższa.

Słońce na Ziemi

Droga od spekulacji alchemików na temat złota do pierwszej udanej przemiany pierwiastków i ich

sztucznego uzyskiwania była długa. Na przykładzie odkrycia rozszczepienia jądra atomu widać, że bieg

wydarzeń wciągnął naukowców w niespotykanej dotychczas mierze w problemy społeczno-

polityczne. Badacze, którzy odkrywają nowe pierwiastki i dokonują ich syntezy, identyfikacji

i przemian, stanęli, jak nigdy dotąd, przed wielką odpowiedzialnością społeczną. Problem

odpowiedzialności nauki zaostrzył się bardzo po zrzuceniu bomb atomowych na Hiroszimę i Nagasaki.

Nawet w krajach kapitalistycznych, które z zasady pozostawiają naukowcom niewiele możliwości

zajęcia przez nich stanowiska w tej sprawie, byli i są ludzie, którzy nieustraszenie walczą przeciw

nadużywaniu wyników dając świadectwo swemu poczuciu odpowiedzialności. Ci ludzie nierzadko

popadają w konflikt z własnym sumieniem. Należał do nich Otto Hahn, którego opanowały

wątpliwości, czy słuszne było otworzenie przed ludzkością drogi do produkowania energii atomowej.

Hahn, który wspólnie ze Strassmannem odkrył rozszczepienie jądra atomu, widział w łączeniu jąder

lekkich pierwiastków w hel zdecydowanie lepsze rozwiązanie zarówno dla energetyki, jak i dla

polityki. Wszak w reaktorze termojądrowym produkującym energię nie powstają ani niebezpieczne

promieniotwórcze produkty rozszczepienia jąder, ani pluton służący jako materiał wybuchowy do

bomb. W swym wykładzie zatytułowanym „Historia rozszczepienia uranu i konsekwencje tego

odkrycia”, wygłoszonym w 1958 r., Hahn powiedział: „Straszliwe widmo wybuchowej syntezy jąder

wodoru w hel straszy dziś w bombie wodorowej. Ale nasze Słońce pokazuje nam inną możliwość: to,

że Ziemia jest jeszcze zamieszkana i od dawna nie stała się wystygłą bryłą martwych kamieni,

zawdzięczamy dokonywającemu się od miliardów lat regularnemu łączeniu się wodoru w hel. Nasze

dzieci lub wnuki opanują ten proces i sprowadzą Słońce na Ziemię - jeśli pozwoli im się przetrwać na

Ziemi”.

Słońce na Ziemi -- to problem nie tylko naukowy. W przenośni oznacza to zapewnienie ludzkości

postępu w dziedzinie społecznej. Dzisiaj realizację kontrolowanej reakcji syntezy jądrowej uważa się

za najpoważniejsze wyzwanie, jakie nasze czasy rzuciły nauce i technice. Czy dawniej myślano

inaczej?

Clemens Winkler, stary mistrz chemii, powiedział w 1897 r. na ten temat: „Żyjąc na Ziemi, patrzymy

jak zaczarowani swoimi ziemskimi oczyma na gwiazdy migocące na niebie nad naszymi głowami;

śledzimy ich tory i wyliczamy je ze zdumiewającą dokładnością. Jednakże palące nas pragnienie

poznania ich pochodzenia, istoty i celu ich istnienia pozostaje nie zaspokojone. Wobec tajemnic

Kosmosu jesteśmy ciekawi jak dzieci”.

Są to słowa zaskakująco poetyczne jak na uczonego. Winkler mówił, że tego, co się dzieje na Słońcu,

można się było tylko domyślać na podstawie corocznie następujących zaćmień. „W czasie ich trwania

odsłaniał się przed nami na kilka minut obraz przepotężnych ruchów materii, kataklizmów

chemicznych i mechanicznych, jakie szaleją na Słońcu, a nie mają sobie równych na Ziemi”.

Jakie kosmiczne prasiły działają na Słońcu? W podręcznikach czytamy, że dwaj fizycy, Robert

d’Escourt Atkinson i Fritz Houtermans, podczas studiów w Getyndze, a więc dopiero w latach 1927-

1928, opracowali swą sławną teorię powstawania energii słonecznej. To energia atomowa rozżarza

Słońce i powoduje, że gwiazdy świecą. Energia atomowa, powstająca z przemiany pierwiastków,

z łączenia się jąder atomów najlżejszego pierwiastka, wodoru, w hel. Houtermans chętnie wspominał

lata spędzone w Getyndze i z przyjemnością opowiadał następującą historyjkę. „Poszedłem kiedyś na

spacer z ładną dziewczyną i gdy zapadł zmierzch, wspaniale zabłysły gwiazdy. - Jak one pięknie

błyszczą - wykrzyknęła moja towarzyszka. Na to ja odpowiedziałem, chełpliwie, że od wczoraj wiem,

dlaczego one błyszczą”.

W kilka lat później Carl Friedrich von Weizsäcker i Hans Bethe doszli do wniosku, że reakcja syntezy

jąder na Słońcu jest procesem o zamkniętym cyklu. Cykl ten zaczyna się od węgla-12 i przebiega

z ciągłym wyzwalaniem energii kolejno poprzez różne izotopy węgla, azotu i tlenu, by zakończyć się

znów na izotopie węgla. Bilansem tych przemian jest połączenie się 4 atomów wodoru w hel. Różnica

ich mas atomowych uwalnia się w postaci energii.

Może być w pewnej mierze zaskoczeniem fakt, że obydwaj wymienieni badacze nie byli wtedy ani

pierwszymi, ani jedynymi, którzy zajmowali się zagadką energii słonecznej, szukali jej rozwiązania

i znajdowali zupełnie prawidłowe wyjaśnienia. Dzisiaj wiemy, jakie ogromne wysiłki podejmowano

w wysoko uprzemysłowionych krajach dla zrealizowania na Ziemi procesów dokonujących się na

Słońcu. Według ostrożnych ocen, reaktory wodorowe mogą być uruchomione dopiero w 2000 r. Taka

ocena może nam się wydać prawie niepojęta, ponieważ w literaturze fachowej minionych lat istnieje

wiele opracowań zawierających rozwiązanie problemu syntezy jądrowej lub też opisy metod do niego

prowadzących. Czyżby i tutaj dawno znany proces przemiany wodoru w hel, podobnie jak niegdyś

„tajemna recepta” alchemików na sporządzanie złota, trzeba było znowu wyrywać ze spowijających

go mroków przeszłości?

Zmarły w 1919 r. wielki chemik Emil Fischer napisał z pewnym zażenowaniem w swych

wspomnieniach, że już w latach 1898-1899 przeprowadzał wspólnie z fizykiem Friedrichem

Kohlrauschem doświadczenia, „które miały na celu ni mniej ni więcej tylko przemianę pierwiastków

chemicznych”. Obydwaj uczeni podejrzewali już wtedy, że tego rodzaju procesy zachodzą na Słońcu.

Chcieli więc podbudować tę hipotezę przeprowadzanymi doświadczeniami. Fischer i Kohlrausch

poddali wodór pod obniżonym ciśnieniem działaniu promieni katodowych i spodziewali się uzyskać -

potwierdzone za pomocą analizy widmowej - przekształcenie tego pierwiastka w gaz szlachetny hel.

„Niestety, nie uzyskano pewnego wyniku”.

Że taka przemiana wodoru w hel musi się dokonywać, w to nie wątpił też stary mistrz Rutherford.

Z pewnym zaskoczeniem można się o tym dowiedzieć z jego wypowiedzi w Stowarzyszeniu

Brytyjskim w 1923 r. w Liverpoolu. Według słów Rutherforda synteza helu z wodoru jest

poszukiwanym źródłem energii Słońca i gwiazd. Występujący przy tym ubytek masy uwalnia się

w postaci energii. Choć Rutherford był mocno przekonany o realności tej przemiany pierwiastków,

nie wierzył jednak w możliwość przeprowadzenia takiego kosmicznego procesu kiedykolwiek na

Ziemi. Mówił on, że „byłoby rzeczą niesłychanie trudną, a nawet niemożliwą, uzyskać hel z wodoru

w warunkach laboratoryjnych”.

Nie minęły trzy lata, a wydawało się, że problem ten znalazł rozwiązanie. Panethowi i Petersowi z

Instytutu Chemii Uniwersytetu Berlińskiego udało się przeprowadzić upragnioną przemianę

w laboratorium! Uczeni kierowali się w swych rozważaniach o bilansie energetycznym następującą

reakcją; 0,029 g masy, którą każdy gramoatom wodoru w toku swej przemiany na hel traci zgodnie

z równaniem:

4 • 1,008 g (H) = 4,003 g (He) + 0,029 g

zamienia się według wzoru Einsteina na energię 650 mln kilokalorii. Przy syntezie 4 g helu (1

gramoatom) z wodoru uwalnia się zatem tyle samo ciepła, co przy spalaniu ponad 80 t

wysokokalorycznego węgla kamiennego! Dlatego też obydwaj chemicy doszli do wniosku, że jest

rzeczą problematyczną, czy do zapoczątkowania reakcji konieczne jest w ogóle doprowadzanie

energii. Atomy wodoru muszą się także przekształcać w hel w obecności jakiegoś katalizatora, np.

palladu. Analiza spektralna umożliwia wykrycie powstającego helu już w ilości 10-8 do 10-10 ml.

Obydwaj badacze przystąpili do dzieła. W przemyślny sposób zabezpieczono się przed możliwością

przeniknięcia naturalnego helu z powietrza do aparatury próżniowej. Paneth i Peters uzyskali sukces,

znaleźli hel. W sierpniu 1926 r. oświadczyli oni, że uzyskany „hel zawdzięcza swe powstanie działaniu

palladu na wodór”. Czy to osiągnięcie stanowiło pierwszy krok do stworzenia na Ziemi sztucznego

Słońca? W doniesieniach prasowych wskazywano głównie na gospodarcze znaczenie odkrycia.

Możliwość nieograniczonej produkcji rzadko występującego helu mogła stać się ogromnym bodźcem

dla rozwoju transportu powietrznego, ponieważ niepalny hel nadawał się znakomicie do napełniania

balonów i sterowców.

Gdzie podziała się olbrzymia energia, uwolniona przy syntezie helu? Ku swemu zmartwieniu berlińscy

badacze nie byli w stanie tego wyśledzić. Nie powstało ani ciepło, ani promieniowanie radioaktywne.

Był to słaby punkt całego rozumowania. Żmudne dociekania profesora Panetha i jego pracowników

miały trwać dwa lata. Już na początku 1927 r., w kilka miesięcy po pierwszej publikacji, pojawiły się

pewne wątpliwości. Wynikało z nich, że azbest, podstawowa substancja dla katalizatora palladowego,

zawiera podobnie jak wszystkie minerały - ślady helu. Zawiera je także szkło zastosowane do

doświadczeń w przyrządach laboratoryjnych. Te śladowe ilości helu mogły w próżni dyfundować.

Niestety więc, stwierdzona podczas przeprowadzonych doświadczeń obecność helu dała się

wytłumaczyć „w sposób naturalny”. Paneth i jego współpracownicy znaleźli potem nawet neon, który

w ogóle nie powinien powstawać przy łączeniu się jąder. W swej ostatniej pracy z września 1928 r.

rozczarowani badacze uznali wyniki swych doświadczeń za bezwartościowe. Pojawienie się neonu

było dowodem, że do aparatury pomiarowej przenikało powietrze...

26 marca 1951 r. w Buenos Aires zapanowało podniecenie. Prezydent Juan Perón zwołał konferencję

prasową, na której oznajmił, że Argentyna zmierza włączyć się do grona potęg atomowych. I dalej, że

przed kilku tygodniami w Centrum Badań Jądrowych jego kraju przeprowadzono na skalę techniczną

kontrolowaną reakcję termojądrową. Obok dyktatora, który spokojnie wygłaszał tak ważkie słowa,

stał uśmiechnięty, zarozumiale austriacki fizyk, Ronald Richter, obecnie obywatel argentyński. Richter

na zlecenie Peróna pracował od lat nad problemem łączenia jąder i teraz mógł się wykazać

olśniewającymi wynikami. Na pytania dziennikarzy Richter odpowiedział z dumą: „Mogę produkować

energię atomową bez uranu!” Na oczach zebranych przedstawicieli prasy zagranicznej prezydent

przypiął mu do piersi najwyższe odznaczenie państwowe, Medal im. Peróna.

Perón zgodził się na udzielenie kilku informacji. Powiedział, że Richter wybudował swój zakład

badawczy na wyspie Huemul w głębi kraju, na terenie ściśle zamkniętym i niedostępnym dla

niepowołanych. Koszty przedsięwzięcia ocenił Perón na ponad 100 mln dolarów, stwierdzając

równocześnie, że uzyskane wyniki usprawiedliwiły ten nakład.

Sensacyjna wiadomość o udanym eksperymencie syntezy jąder obiegła świat z szybkością błyskawicy.

Łatwo pojąć, że rząd Związku Radzieckiego nie mógł pozostać obojętnym. W Moskwie zwrócono się

do Manfreda von Ardenne, który w tym czasie przebywał w Związku Radzieckim, z prośbą

o informację dotyczącą osoby Richtera, było bowiem wiadomo, że podczas wojny w berlińskim

instytucie von Ardenne’a pracował fizyk o takim nazwisku. Byłby to ten sam człowiek? Domysły

zostały potwierdzone. Ardenne nie był dobrego zdania o Richterze jako naukowcu, określając go jako

fantastę.

Okazało się wkrótce, że dyktator Perón padł ofiarą szarlatana, który wprawdzie potrafił doskonale

„zatomizować” 100 mln dolarów, nie umiał natomiast wcale produkować energii atomowej za

pomocą reakcji termojądrowych. Oszustwo wykryte zostało przez komisję powołaną dla zbadania

sprawy przez argentyński parlament. Oto kolejny „twórca” złota wystrychnął swego panującego na

dudka, głosząc, że może dokonywać przemiany pierwiastków. Richter, uważany od lat za cudowne

dziecko atomistyki, obsypywany złotem i honorami, posiadacz wielu willi i podarowanego przez

prezydenta opancerzonego mercedesa, popadł w niełaskę.

Prezydent przetrwał tylko o kilka miesięcy upadek swego pupila. Los Peróna został przypieczętowany

we wrześniu 1955 r., podczas puczu wojskowego. Można przyjąć z dużym prawdopodobieństwem, że

afera z „nadwornym alchemikiem” przyczyniła się również do upadku prezydenta. „Twórca złota”

z łaski Peróna włączył się godnie w szeregi swych kolegów po fachu, takich jak Seyler, Emmens czy

Tausend, którzy przez całe stulecia, aż do naszych czasów, okpiwali swe ofiary. Z ich pełnych przygód

żywotów, które mogłyby służyć za temat do powieści detektywistycznych, znane są tylko niektóre

wycinki. Losy tych hochsztaplerów nie zostały dotychczas dokładnie zbadane ani też wyczerpująco

opisane. Kiedy zostanie napisany „Pitaval twórców złota”?

W poszukiwaniu źródeł nieprzebranej energii

Na początku lat pięćdziesiątych świat przerażony został wybuchami bomb wodorowych. Były to

pierwsze, wyzwolone ludzką ręką, niekontrolowane reakcje termojądrowe. Wielu też wiązało z tym

nadzieje na uzyskanie dalszego postępu w zakresie możliwości kontroli procesu łączenia się jąder.

Teraz bombę wodorową należało już tylko „okiełznać”. Jakże fałszywe było to przeświadczenie!

Bomba pozostaje bombą, a cel nigdy nie uświęca środków. Tymczasem upłynęło ćwierć wieku. Biorąc

pod uwagę burzliwy rozwój nauki i techniki, mamy prawo postawić dziś pytanie, dlaczego nie

poszliśmy dalej w budowie „sztucznego słońca” na

Ziemi? Co należy uczynić, aby ostatecznie rozwiązać wielki „problem transmutacji”, tj. przemiany

izotopów wodoru w hel?

Gdy Ronald Richter zabiegał o rozgłos i podziw za pomocą swej syntezy jąder w 1951 r., pewien znany

naukowiec wyraził się na temat tego osiągnięcia, że pan Richter musiał dokonać aż trzech

niemożliwych rzeczy. Najpierw musiał uzyskać bez bomby atomowej temperaturę kilkudziesięciu

milionów stopni, potem musiał tę temperaturę utrzymać przez kilka sekund i wreszcie musiał uzyskać

ciśnienia, jakie występują tylko we wnętrzach gwiazd. Jednak nikt nie potrafi zdobyć gwiazdy z nieba,

nawet jeśli jest pupilem dyktatora!

Są to warunki twarde, lecz w przypadku przekształcenia wodoru w hel konieczne. Jądra izotopów

wodoru mają się łączyć w hel, ale ich ładunki powodują wzajemne odpychanie się. Jeśli jądra atomów

miałyby zbliżyć się do siebie i wreszcie z sobą złączyć, musiałyby osiągnąć stan plazmy, w którym

występują tylko „nagie” jądra atomów i swobodne elektrony. Są to czysto naukowe rozważania, a nie

próba wykazania, że także w świecie atomów występują różnice płci. Plazma, ta szczególna postać

materii, pojawia się dopiero w temperaturze milionów stopni. W plazmie istnieje wiele możliwości

łączenia się wodoru w hel. Za najważniejsze uważa się dwie reakcje, w których bierze udział nie

zwyczajny wodór, lecz jego cięższe izotopy, deuter (D) i tryt (T):

2

1𝐷 +

3

1𝑇 →

4

2𝐻𝑒 +

1

0𝑛 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

2

1𝐷 +

2

1𝐷 →

3

2𝐻𝑒 +

1

0𝑛 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

2

1𝐷 +

2

1𝐷 →

3

1𝑇 +

1

1𝐻 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

Pierwsza reakcja przebiega w plazmie deuter u i trytu w temperaturze powyżej 40 mln stopni,

podczas gdy reakcja druga wymaga temperatury zapłonu około 300 mln stopni. Nie jest to więc tak

łatwe, jak sobie wyobrażali w dwudziestych latach Paneth i Peters. Poza tym nie wystarczy tylko

samo uzyskanie temperatury 40 czy 300 mln stopni, gdyż konieczne jest utrzymanie plazmy w takiej

temperaturze przez pewien czas, około 1 s. Ponadto do zapoczątkowania syntezy jąder bezwzględnie

konieczna jest odpowiednia gęstość cząstek. Warunki te ujmuje łącznie tzw. kryterium Lawsona,

które mówi, że iloczyn czasu utrzymania plazmy i gęstości cząstek dla reakcji D + T przebiegającej

w temperaturze roboczej 100 mln stopni musi wynosić 1014 s/cm3. Co to znaczy? Znaczy to, że

plazma, która ma ulec syntezie, musi mieć przez co najmniej 1 s temperaturę 100 mln stopni

i zachować gęstość 1014 jąder na 1 cm3. Jeśli uda się to osiągnąć, reaktor wodorowy zacznie

pracować.

Reakcja D + D, w wyniku której powstaje hel – dostarcza energii słonecznej

Te szczególnie wysokie wymagania powodują ogromne trudności w przeprowadzaniu

eksperymentów. Już uzyskanie w warunkach laboratoryjnych temperatur zbliżonych do temperatury

Słońca jest problemem samym w sobie. Obecnie możliwe jest uzyskanie temperatur rzędu 100 mln

stopni, ale tylko na mały ułamek sekundy. Nie rozwiązane są natomiast inne problemy, jak dłuższe

utrzymanie wymaganej gęstości plazmy. W wysokich temperaturach, wynoszących miliony stopni,

cząstki uzyskują ogromne prędkości, plazma rozpływa się w ułamku sekundy i z powrotem ochładza.

Na Ziemi nie ma materiału, który zniósłby takie warunki i byłby w stanie trwale utrzymywać

zgęszczoną gorącą plazmę. W naszym Układzie Słonecznym udaje się to tylko na Słońcu ze względu

na jego potężną masę, gdyż plazmę słoneczną w kosmicznej próżni utrzymują siły grawitacji. Problem

materiału przesądzał więc już z góry możliwość utrzymania plazmy. Na szczęście znaleziono

doskonałe rozwiązanie. Okazało się, że można utrzymać plazmę za pomocą silnego pola

magnetycznego, tzw. pułapki magnetycznej.

A jak przedstawia się sprawa surowców dla przyszłych reaktorów termojądrowych? Warto postawić

to pytanie zaraz na początku. Deuter, w postaci ciężkiej wody, istnieje w praktycznie

nieograniczonych ilościach w wodzie morskiej. Występuje on jednak w „rozrzedzeniu” 1 : 6000.

Gdyby udało się opanować reakcję syntezy D+D, nie byłoby żadnych kłopotów z surowcami, można

by dosłownie „spalać morze”. Jeden litr zwykłej wody dostarczałby energii równoważnej 300 l

benzyny. Z 1 g czystego deuteru wyzwala się w reakcji syntezy 30 000 kWh energii.

Pomimo tak obiecujących danych szanse na zastosowanie reaktora termojądrowego D+D do

przeprowadzania reakcji syntezy jąder są bardzo odległe. Trudnością nie do przezwyciężenia w chwili

obecnej jest ogrzanie plazmy do temperatury 300 mln stopni. Natomiast próby syntezy deuteru

z trytem można przeprowadzać już w temperaturach „osiągalnych”. Dlatego też wszystkie wysiłki

koncentrują się na tej reakcji. Ale najcięższego izotopu wodoru, trytu, jest w naturze znikomo mało.

Można go produkować tylko sztucznie w reaktorze jądrowym, a w przyszłości może uda się

wytworzyć go w reaktorze termojądrowym. Materiałem wyjściowym jest izotop litu-6, którego

zawartość w naturalnym licie wynosi niestety tylko 7,4%. Bombardowany przez neutrony,

przekształca się on w tryt w reakcji:

6

3𝐿𝑖 +

1

0𝑛 →

3

1𝑇 +

4

2𝐻𝑒

W praktyce jako paliwo zamierza się stosować deuterek litu (LiD). Przy zastosowaniu tego paliwa

produkcja trytu odbywałaby się w reaktorze termojądrowym równocześnie z syntezą jądrową. Czy

jednak zasoby litu na Ziemi są wystarczająco duże? Pod pewnym warunkiem można dać na to

odpowiedź twierdzącą. Do obu rodzajów reaktorów jądrowych i termojądrowych naturalne zasoby

uranu i toru oraz litu są może wystarczające, problemy stwarza natomiast tryt, ponieważ ten

promieniotwórczy gaz bardzo łatwo dyfunduje i może uchodzić na zewnątrz reaktora. Reaktory

termojądrowe również nie są wolne od promieniotwórczości, ponieważ ich części metalowe, które

trzeba od czasu do czasu wymieniać, stają się radioaktywne pod działaniem neutronów wyzwalanych

w reakcjach syntezy.

Entuzjazm wczesnego okresu badań nad syntezą jądrową, jaki zapanował po Genewskiej Konferencji

Atomowej w 1955 r., ustąpił wkrótce miejsca rezygnacji. Wprawdzie Kurczatow poinformował w rok

później w brytyjskim Ośrodku Badań Atomowych w Harwell o nowych radzieckich próbach

przeprowadzonych z plazmą deuteru w temperaturze 1 mln stopni, ale większych postępów w tej

dziedzinie nie zanotowano ani w Związku Radzieckim, ani w Wielkiej Brytanii, ani też w Stanach

Zjednoczonych. Amerykanie wykazali poczucie humoru i nazwali swoje urządzenie termojądrowe z

1957 r. „Perhapsotron” (od angielskiego słowa perhaps - być może).

Na konferencji na temat fizyki plazmy, która odbyła się w 1961 r. w Innsbrucku, jeden z głównych

ekspertów, radziecki fizyk Lew Andrejewicz Arcymowicz był wyrazicielem powszechnego

przekonania, gdy stwierdził: „Wszyscy tu obecni zdają sobie jasno sprawę, że nasze pierwotne

założenie, iż brama do ziemi obiecanej wysokich temperatur otworzy się za pierwszym naciśnięciem

jej przez fizyków, okazało się równie bezpodstawne, jak bezpodstawna jest nadzieja grzesznika, że

dostanie się do raju, nie przeszedłszy przez ogień czyśćcowy. Nie ulega jednak wątpliwości, że

problem kontrolowanej reakcji syntezy jąder zostanie rozwiązany. Nie wiemy tylko, jak długo jeszcze

będziemy musieli pozostawać w czyśćcu”.

Przykry okres pobytu w „czyśćcu” zdawał się dobiegać końca w 1968 r. Mikołaj Basów,

współwynalazca lasera, w toku nowego doświadczenia przeprowadzanego w kierowanym przez

siebie Instytucie Fizyki Radzieckiej Akademii Nauk stwierdził, że wiązka promieni laserowych,

ześrodkowanych wprost na paliwie z deuterku litu zainicjuje reakcję łączenia się jąder! Nie trzeba do

tego nawet zbyt wysokich temperatur. Wystarczało poddać kulki deuterku litu ciśnieniu fal

uderzeniowych uzyskanych np. przez silne impulsy laserowe skierowane ze wszystkich stron na

grudki paliwa. Dzięki temu na ułamek sekundy gęstość paliwa wzrastała wielokrotnie, co wystarczało

do zapoczątkowania reakcji.

Francuscy badacze wypróbowali z powodzeniem tę metodę w 1969 r., stosując zestalony deuter. Gdy

kierowali wąską wiązkę promieni z lasera o mocy 4 mld W na zestalony deuter, stwierdzali około 100

reakcji syntezy po każdym impulsie laserowym. Czy oznaczałoby to przełom?

W 1972 r. amerykańscy naukowcy przerwali swe dotychczasowe milczenie na temat podobnych

badań. Napełnili oni deuterem i trytem „mikrobaloniki”, czyli drobniutkie, puste, szklane kuleczki,

których 2 mln sztuk przypadają na 1 kg, i za pomocą impulsów laserowych wywołali w nich reakcje

łączenia się jąder. Gdy doświadczenia te stały się głośne, nie udało się już dłużej ukryć otaczającej je

tajemniczości. Otóż w wojskowych kołach Stanów Zjednoczonych żywiono początkowo nadzieję, że

w ten sposób uda się uzyskać również bombę wodorową odpalaną bez uranu, przy zastosowaniu

jedynie promieni laserowych. Przeprowadzone obliczenia wykazały jednak, że do osiągnięcia tego

celu potrzebny byłby laser o mocy od 1000 do 10 000 razy większej, niż posiadano. Współczesne

urządzenie laserowe wielkiej mocy zajmuje całą halę. Jak olbrzymie musiałyby być zatem

przyszłościowe lasery dla zapłonu bomb wodorowych?

Przykładem „całkowicie naturalnego” zapłonu bomby termojądrowej jest być może upadek

meteorytu tunguskiego. Ta „katastrofa stulecia” wydarzyła się w syberyjskiej tajdze, w okolicy

Podkamiennej Tunguski, w dniu 30 czerwca 1908 r. Oślepiająca kula ognia ugodziła w Ziemię

i eksplodowała z przepotężną siłą. W odległości nawet 300 km popękały szyby w oknach. Fale

sejsmiczne, które kilkakrotnie obiegły kulę ziemską, zarejestrowano w Irkucku, Taszkiencie,

Poczdamie i w innych punktach na Ziemi. W Europie przez wiele tygodni obserwowano „białe noce”

spowodowane unoszącymi się w atmosferze cząstkami pyłu rozproszonymi przy wybuchu. W

Petersburgu i w Londynie można było nocą czytać gazety na ulicy. Co się właściwie stało? Czy na

Ziemię spadł jakiś wielki meteoryt? Gdy w kilkanaście lat później na miejsce katastrofy przybyły ekipy

badawcze, stwierdzono, że pierwotny las został zniszczony w promieniu 40 km; zaobserwowano

także ślady wielkiego spustoszenia. Jest jednak rzeczą zaskakującą, że do dziś nie znaleziono

najmniejszych choćby pozostałości meteorytu!

Na temat meteorytu tunguskiego krążyło wiele, niekiedy fantastycznych wersji. Pisano, że była to

olbrzymia kula lodowa z Kosmosu, katastrofa pozaziemskiego pojazdu kosmicznego, eksplozja

chmury komarów o gigantycznych rozmiarach, lub bryła antymaterii pochodząca spoza naszej

Galaktyki, która całkowicie zamieniła się na promieniowanie w zetknięciu z naszą materią. Niektórzy

przebąkiwali o eksplozji atomowej...

W Arizonie ścięto 300-letnią sosnę, daglezję, i zbadano w jej słojach zawartość węgla

promieniotwórczego, który powstał przy eksplozji jądrowej i rozproszył się w atmosferze.

Stwierdzono rzeczywiście wysoką zawartość promieniotwórczego węgla-14 w słoju z 1909 r. Na tej

podstawie biegli określili siłę wybuchu na 40 megaton, tj. tyle, ile ma duża bomba wodorowa.

Wyjaśnienie, że meteoryt tunguski był bombą termojądrową, utrzymywało się dopóty, dopóki nie

zaczęto sobie zadawać pytania, kto miałby, i to już w 1908 r., rzucić tę „bombę”. Czyżby cywilizacja

pozaziemska?

Do licznych tłumaczeń tego zjawiska dorzućmy jeszcze jedno; tak, była to eksplozja termojądrowa.

Potężna kula lodu z Kosmosu, przechodząc przez warstwę atmosfery otaczającej Ziemię, ogrzała się

do tak wysokiej temperatury, że spełnione zostało kryterium Lawsona. Najpierw atomy wodoru

i deuteru połączyły się „łagodnie” w tryt, hel i lit. Dalsze zagęszczanie się mieszaniny wskutek wzrostu

ciśnienia wewnętrznego spowodowało łączenie się jąder, czyli reakcję termojądrową w formie

gwałtownego wybuchu. Kosmiczna „bomba wodorowa” detonowała więc w sposób zupełnie

naturalny!

Lecz wróćmy do naszego punktu wyjścia. Doprowadzenie do syntezy jądrowej przy użyciu lasera

stwarza również wiele problemów. Jednak profesor Basów od czasu uruchomienia laserowego

urządzenia termojądrowego „Delfin” w kierowanym przez siebie Instytucie Fizyki im. Lebiediewa jest

pełen optymizmu. W urządzeniu tym uczeni radzieccy zamierzają doprowadzić zestalony wodór za

pomocą wiązki promieni laserowych na przeciąg kilku ułamków sekundy do gęstości pięciokrotnie

większej niż gęstość uranu, najcięższego ziemskiego pierwiastka. Pomimo niewątpliwie pomyślnych

wyników uzyskanych w skali eksperymentalnej daleko jest jednak jeszcze do laserowej elektrowni

termojądrowej. Gdyby ta metoda miała zdać egzamin, to do termojądrowego reaktora

energetycznego potrzebne byłyby „balony” o innych rozmiarach. Musiałyby one mieć średnicę wielu

centymetrów, a nie zaledwie 0,1 mm. Do wywołania zapłonu takich kul z paliwa obecne lasery nie

wystarczają. Może to się wydawać dziwne, jeśli zważyć, że dysponujemy obecnie laserami, które

wyzwalają w pojedynczym impulsie, trwającym jedną milionową część sekundy, 4 do 5 kJ (kilodżuli)

energii, tj. tyle, co 200 do 250 wielkich elektrowni o mocy 1000 MW każda. Do utrzymywania w ruchu

przemysłowych reaktorów termojądrowych potrzebne byłyby, według obecnych ocen, lasery

o energii 1000 kJ w impulsie, a dotychczas uzyskiwano w toku przeprowadzanych doświadczeń

maksymalną energię 10,2 kJ. Należy podkreślić aspekt ekonomiczny problemu, gdyż dotychczas we

wszystkich, nawet udanych próbach, wkład energii przewyższał nieskończenie jej uzysk. Twórcze

próby zbudowania laserów o większej mocy trwają.

Część urządzenia laserowego „Delfin” w Instytucie Fizyki im. Lebiediewa w Moskwie, służącego do łączenia jąder atomów. W komorze reakcyjnej tego urządzenia, zaopatrzonej we wzierniki, zachodzą indukowane laserem procesy syntezy jąder

atomowych. Drugi z prawej strony - prof. Basow

Oprócz reakcji termojądrowych wywołanych przez lasery realne perspektywy ma też pierwotna

wersja, polegająca na zapoczątkowaniu reakcji syntezy w plazmie deuterowo-trytowej, zamkniętej

w polu magnetycznym. Obecnie wszystkie państwa, które prowadzą badania nad reakcjami

termojądrowymi, dokonują prób posługując się urządzeniami typu radzieckiego „Tokamaka”, jako

najbardziej udanym rozwiązaniem w tej dziedzinie. W czerwcu 1975 r. w Instytucie Energii Atomowej

im. Kurczatowa w Moskwie uruchomiono „Tokamak 10”. Do utrzymania jego potężnego pola

magnetycznego potrzebna jest moc 130 MW. Inne urządzenie, „Tokamak 7”, dzięki

nadprzewodzącym cewkom magnesów potrzebuje do utrzymania swego pola magnetycznego mocy

około tysiąca razy mniejszej. „Tokamak 10” i jego amerykańska wersja, „Tokamak PLT” (Princeton

Large Torus), mają być ostatnimi z rzędu eksperymentalnych urządzeń termojądrowych. W lutym

1976 r. w toku próby generalnej „Tokamaka 10” radzieccy specjaliści uzyskali stabilną reakcję

termojądrową w deuterze. Temperatura jonów deuteru wynosiła w czasie reakcji 7 mln stopni, co

odpowiada wartości 1012 na 1 s i 1 cm3.

Kiedy zaświecą na Ziemi pierwsze sztuczne słońca? W urządzeniu „Tokamak 6” radzieccy uczeni uzyskali w 1973 r. na kilka setnych sekundy plazmę o temperaturze 8 mln stopni

Stan badań nad syntezą termojądrową w połowie 1978 r. (wykres Lawsona dla Tokamaków)

W ostatnich doświadczeniach z „Tokamakiem 10” uzyskano już temperaturę 13 mln stopni. Reakcje

termojądrowe zachodziły w ciągu około pół sekundy, a urządzenie zużyło przy tym tyle energii

elektrycznej, ile produkuje w tym czasie elektrownia o mocy 200 MW.

Z każdym rokiem osiągnięcia urządzeń typu „Tokamak” zbliżają do obiecującego „Słońce na Ziemi”

obszaru na wykresie Lawsona. W sierpniu 1978 r. dzienniki całego świata obiegła wiadomość, że

naukowcy z uniwersytetu w Princeton (USA) uzyskali spektakularny wynik. Na ułamek sekundy udało

się osiągnąć w „Tokamaku PLT” temperaturę Słońca, tj. 60 mln stopni. Był to niewątpliwie ważny krok

na drodze do rozwiązania problemu. W dziedzinie pokojowych badań nad syntezą jądrową uczeni

amerykańscy owocnie współpracują z radzieckimi. Mówiąc na konferencji prasowej o swym udanym

eksperymencie, uczeni amerykańscy podkreślali, że zasadę działania „Tokamaka” podali uczeni

radzieccy.

Na początku 1977 r. w wysokowydajnym następcy „Tokamaku 10” utrzymano przez kilka dziesiętnych części sekundy plazmę o temperaturze 13 mln stopni

Model przyszłego reaktora termojądrowego (Instytut Energii Atomowej im. Kurczatowa w Moskwie)

Co będzie dalej? W Związku Radzieckim pracuje się obecnie nad „Tokamakiem 20”. Będzie to

eksperymentalny reaktor termojądrowy do badań oraz wszelkich prób, który ma już dostarczyć

energię.

Słońce i gwiazdy stanowią „jaskrawy dowód” możliwości kontrolowanej reakcji syntezy jądrowej.

Dlatego też nauka podejmuje ogromne wysiłki, aby takie niewyczerpalne źródła energii stworzyć na

Ziemi. W opanowaniu kontrolowanej reakcji termojądrowej wszyscy widzą dzisiaj szansę

definitywnego rozwiązania w przyszłości światowego problemu energetycznego. Będzie to oczywiście

możliwe pod warunkiem, że ludzkość okaże się godna tego wyzwania i wygra walkę

z niekontrolowaną reakcją termojądrową.

Sztuka „robienia złota” poprzez przemianę pierwiastków jest dzisiaj uprawiana szerzej niż

kiedykolwiek i w różnych odmianach. Jednakże przez „złoto” musimy rozumieć inne cenne

substancje, np. sztuczne pierwiastki. Stały się one dla nas z wielu względów znacznie bardziej

wartościowe aniżeli niecne złoto.

Przemiana pierwiastków, której pierwotnym celem miało być stworzenie nowych surowców

chemicznych, doprowadziła do wyzwolenia energii atomowej i otworzyła wiele dróg jej uzyskania.

Sukcesy w dziedzinie przemiany pierwiastków wzbogaciły naszą wiedzę. Należy dołożyć wszelkich

starań, by wykorzystać ją z pełnym poczuciem odpowiedzialności dla dobra ludzkości i postępu

społecznego.

Źródła fotografii

Archiwum Niemieckiej Fototeki, Drezno (6)

Zbiory autora (42)

Zbiory prof. dr Musiola, Drezno (3)

Archiwum Centralne, Berlin (4)

Zbiory Wydawnictwa (1)

z niemieckiego tłumaczyła Gabriela Gostwicka Tytuł oryginału KANN MAN GOLD MACHEN? © Urania-Verlag, Leipzig • Jena • Berlin 1979 Obwolutę, okładkę, wyklejkę i kartę tytułową wg projektu seryjnego JANA BOKIEWICZA wykonał ROŚCISŁAW JEŚMANOWICZ Ilustracje WOLFGANG PARSCHAU © Copyright in the Polish translation by Państwowe Wydawnictwo „Wiedza Powszechna” Warszawa 1985 Redaktor KRYSTYNA JEZIERSKA Redaktor techniczny ANNA MARKOWSKA Korektor ZDZISŁAW BOCHEŃSKI ISBN 83-214-0441-3 PW „Wiedza Powszechna” - Warszawa 1985 r. Wydanie I. Nakład 19 700 + 300 egz. Objętość 17,9 ark. wyd., 20,25 ark. druk. Papier offset, imp. ki. III 70 g, 61X80. Oddano do składania we wrześniu 1983 r. Podpisano do druku w listopadzie 1984 r. Druk ukończono w lutym 1985 r. Rzeszowskie Zakłady Graficzne - Rzeszów, ul. Marchlewskiego 19. Zam. 7923/83 0-3-150 Cena zł 320,-