Используя это явление, физики-теоретики установили очень важную закономерность. Оказалось, что если два изотопа соседних элементов являются изобарами, изотоп элемента с нечетным зарядом ядра оказывается неустойчивым. Исключения очень редки. Так, в паре аргон 40 — калий 40 обладающий нечетным зарядом ядра изотоп калия радиоактивен.
Применим эту закономерность к элементам № 43 и № 61.
Из периодической системы видно, что № 43 расположен между молибденом и рутением. Эти элементы имеют четный заряд ядра и образуют много устойчивых изотопов с массовыми числами 94–102. Ясно, что ни один из изотопов элемента № 43, возможные массовые числа которых должны находиться в указанном интервале, не будет устойчивым. Также объясняется и отсутствие стабильных изотопов у элемента № 61, расположенного между неодимом (№ 60) и самарием (№ 62).
Таким образом, картина прояснилась. Сорок третий и шестьдесят первый элементы, безусловно, многие миллионы лет назад существовали в природе, но, имея сравнительно короткие периоды полураспада, не сумели «дожить» до нашего времени. Они разделили судьбу неустойчивого восемьдесят пятого и восемьдесят седьмого элементов.
Только благодаря ядерным реакциям могут быть получены эти элементы.
В 1937 году ученые обнаружили, что при бомбардировке неодима дейтронами (ядрами тяжелого водорода) образуются различные изотопы элемента № 61.
А девять лет спустя он был выделен химическими методами из осколков деления урана в ядерном реакторе. Его изотоп с массовым числом 147 имел период полураспада около 3,7 года.
Американские ученые Маринский и Гленденин, авторы открытия, дали элементу название «прометий» (символ Pm) в честь героя древнегреческой мифологии Прометея. Прометей, рассказывает легенда, похитил с неба огонь и передал его людям. За это боги жестоко покарали смельчака: они приковали его к скале и каждый день посылали стервятника терзать прикованного.
Авторы открытия писали: «Это название не только символизирует драматический путь получения нового элемента в заметных количествах в результате овладения людьми энергией ядерного деления, но и предостерегает людей о грозящей опасности наказания стервятником войны».
Это высказывание в равной мере можно применить ко всем искусственно полученным новым элементам.
Элемент № 43 был синтезирован в 1937 году итальянскими физиками Сегре и Перье, которые мишень из молибдена бомбардировали дейтронами.
Известно много других путей синтеза изотопов элемента № 43: облучение ниобия альфа-частицами, рутения — нейтронами и так далее. Однако основным источником получения элемента № 43, так же как № 61, оказывается его образование в ядерных реакторах. Оба они выделяются из осколков деления урана.
В знак того, что № 43 был первым искусственно полученным новым элементом, он получил название «технеций» (Tc) — от греческого слова «техникос» — «искусственный».
Восемьдесят пятый и восемьдесят седьмой элементы также были получены с помощью ядерных реакций.
Восемьдесят пятый родился в 1940 году, когда Сегре с сотрудниками облучали висмут ускоренными альфа-частицами. Так как полученные изотопы нового элемента оказались весьма короткоживущими, он получил название «астатина» (At) — от греческого слова, обозначающего «неустойчивый».
Последний из «таинственной четверки», восемьдесят седьмой элемент, удалось-таки обнаружить в природе. Его назвали францием.
— Между прочим, — добавил я, — в очень малых концентрациях в природных материалах был обнаружен астатин. Как и франций, он продукт последовательного радиоактивного распада урана и тория. В ходе естественных превращений этих элементов образуется много радиоактивных изотопов, пока, наконец, не возникнут стабильные изотопы свинца. Стало быть, астатин и франций являются членами радиоактивных семейств. Таких семейств ранее было известно три: урана 235, урана 238 и тория 232. Теперь к ним прибавилось еще одно: нептуния 237 — первого трансуранового элемента.
— А есть ли надежда, что прометий и технеций также будут найдены в земной коре? — спросила Наташа.
— Что касается прометия, то безусловно, — ответил Илья. — Доказано, что в ничтожных количествах он должен присутствовать в минералах. Теперь дело за химиками, надо суметь его выделить. С технецием дело сложнее. А знаете, что интересно? Технеций обнаружен в спектрах атмосферы Солнца и некоторых звезд.