SPLNĚNÝ SEN

A přece se odvěký sen alchymistů splnil. Roku 1919 anglický fyzik Ernest Rutherford uskutečnil umělou přeměnu jednoho prvku na druhý.

Modely atomu vodíku a kyslíku.

Rutherford ostřeloval atomy dusíku částicemi alfa a získal atomy kyslíku. V té době už znal i samovolnou přirozenou přeměnu jednoho prvku v druhý rozpad radia na radon.

Měli tedy nakonec alchymisté pravdu? Měli a neměli. Měnit prvky (tedy například olovo na zlato) chemickou cestou asi opravdu nejde, rozhodně to dodnes neumíme. Daří se to ovšem fyzice. Procesy fyzikální přeměny prvků jsou ovšem tak nákladné, že by se výroba zlata tímto způsobem opravdu nevyplatila.

Roku 1930 objevili němečtí vědci W. Bothe a K. Becker mimořádně pronikavé záření vznikající při ozařování některých prvků s malou atomovou hmotností (například bóru nebo berylia) paprsky alfa. Manželé Frédéric a Iréne Joliot-Curieovi (dcera průkopníků manželů Curieových s manželem) zjistili, že toto záření dokáže vyrážet atomová jádra. Krátce nato si Angličan J. Chadwick povšiml, že v tomto záření jsou přítomny dosud neznámé částice. Tak byly objeveny neutrony.

Na startu

Při stovkách svých pokusů manželé Joliot-Curieovi jednoho dne bombardovali hliníkový plíšek částicemi alfa. Při tom zjistili, že výsledný produkt není stálý, ale po nějakou dobu vyzařuje další částice a pak se rozpadá. Chová se vlastně jako přirozeně radioaktivní prvek. Objev umělé radioaktivity odstartoval dlouhou pouť využívání jaderné energie.
Používání alfa částic jako "střel" s sebou nese četné problémy. Tím hlavním je jejich kladný náboj. Pokud jimi ostřelujeme jádro atomu, jsou přitahovány a tím zpomalovány záporně nabitými elektrony okolo jádra. Zároveň jsou stejně (kladně) nabitým jádrem odpuzovány. Pravděpodobnost srážky alfa částice s jádrem je tedy velmi malá. Ještě více klesá u prvků s vyšší atomovou hmotností, neboť ty mají větší počet elektronů v obalu a větší kladný náboj jádra. Proto se při prvních experimentech dařilo přeměňovat na radioaktivní látky jen lehké prvky, těžší zůstávaly beze změny.
Po pečlivém prostudování zpráv o objevu umělé radioaktivity zahájil své pokusy italský fyzik Enrico Fermi. (Všimněte si kolik vědců různých národností se už v naší stručné historii vystřídalo ve vědě hranice neexistují.) Ten se pokusil problémy s alfa částicemi obejít a vyvolat umělou radioaktivitu pomocí elektricky neutrálních částic neutronů. Neutrony nejsou přitahovány ani odpuzovány elektrony ani jádrem. Mohou proto ve hmotě urazit mnohem delší dráhu než částice alfa a s mnohem větší energií.
Fermiho řešení vypadá nadějně, ale má své nedostatky. Na rozdíl od částic alfa nejsou neutrony vyzařovány z přirozených radioaktivních látek, ale jen z látek uměle radioaktivních vzniklých bombardováním částicemi alfa. Zdrojem neutronů mohou být dokonce jen některé umělé radioaktivní prvky. Navíc se při bombardování uvolní na sto tisíc částic alfa pouhý jediný neutron. A tak malé množství uvolňovaných neutronů vážně zpochybňovalo úspěch Fermiho nápadu.

Nový prvek ?

Fermi ovšem nebyl muž, který by se lehce vzdával. Jako zdroj použil radon vznikající přirozeným rozpadem radia. Radon je radioaktivní a uvolňuje částice alfa. Plynný radon kontaktoval Fermi s práškovým beryliem. To se stalo radioaktivním a uvolňovalo neutrony. Neutrony z berylia bombardoval Fermi postupně všechny prvky Mendělejevovy tabulky. První výsledky se dostavily až u fluoru, ale skutečný úspěch přinesl teprve uran.

Uran

Při bombardování uranu (v Mendělejevově tabulce má číslo 92) se ukázalo, že vzniklý produkt je radioaktivní, obsahuje několik aktivních prvků a navíc jeden z nich neodpovídá žádnému z dosud známých prvků. Na první pohled se zdálo, že novinář, který při zprávě o Fermiho výzkumech použil titulek: "Itálie vyrábí 93. prvek bombardováním uranu", má pravdu.
Fermi sám byl mnohem skeptičtější. Právem. Trvalo plné čtyři roky než bylo jasné, co se vlastně stalo. Skupina německých fyziků a chemiků
L. Meitnerová, O. Hahn, F. Strassman - dospěla k poznání, že po bombardování uranu neutrony zůstává mezi produkty rozpadu baryum.
Baryum je přibližně o polovinu lehčí než uran. Tedy nikoli nový prvek, ale rozpad jádra. Bylo zřejmé, že se atom uranu rozštěpil. Lise Meitnerová tento rozpad jader atomu uranu nazvala jaderným štěpením. Zároveň zjistila, že součet atomových hmotností obou vzniklých zlomků je menší než atomová hmotnost mateřského uranu. Rozdíl hmotností představoval uvolnění obrovského množství energie. První krok k novému zdroji energie o netušené sile byl učiněn. V té době však už L. Meitnerová nežila v rodném Německu. Věda už nebyla mezinárodní politické hranice pronikly i do fyziky. Kvůli svému rasovému původu i politickému přesvědčení musela L. Meitnerová a další z jejích kolegů uprchnout před nacistickou zvůlí do exilu.