Радиогуляш
Давным-давно, когда я хотел стать химиком, прочитал я в одной книге то ли байку, то ли быль:
Дело было в 1911 году. Молодой студент Дьёрдь де Хевеши работал в Манчестере с радиоактивными материалами. По причине бедности жил он в общежитии.
Сразу вижу, что байка. В 1911 году Хевеши было уже 26 лет, и был он не студентом, а постдоком у Эрнеста Резерфорда. Он происходил из богатой семьи венгерских евреев, перешедших в католицизм, и мог сам выбирать, над чем, где и с кем ему работать.
Поэтому после получения докторской степени по физике из Фрайбургского университета он отказался от профессорской позиции в Швейцарской высшей технической школе в Цюрихе, пару лет поработал с Фрицем Габером в Карлсруэ, а затем переехал к Резерфорду в Манчестер. Так что Хевеши поселился не в студенческой общаге, а в частном пансионе, посоветованном самим Резерфордом.
Его квартирная хозяйка, которую в этой истории я буду звать миссис Ловетт, готовила свежеприготовленное мясо только по воскресеньям, а затем подавала его на протяжении всей недели, маскируя в виде крошева, гуляша и других блюд.
Весьма разумный подход. Мы тоже обычно готовим еду дней на пять. Она спокойно хранится в холодильнике, а вкус даже лучше становится, чем в первый день. Но я не в курсе, как обстояли дела с холодильниками в Манчестере в 1911 году.
Хевеши, уроженцу Будапешта, не понравилось, как миссис Ловетт готовит его любимый гуляш, и он осторожно заметил, что было бы вкуснее есть свежеприготовленное мясо чаще, чем раз в неделю. На это хозяйка возмущённо ответила, что и так подаёт его каждый день.
Copilot представляет эту историю так:
Однажды после обеда, чтобы доказать, что её уверения не соответствуют действительности, Хевеши подмешал в остатки мяса на своей тарелке небольшое количество радиоактивного вещества.
История становится интересной. Лабораторным проектом Хевеши была очистка нового радиоактивного элемента, предварительно названного «радием D», от надоедливой примеси свинца. «Если ты чего-нибудь да стоишь как учёный, то сможешь это сделать. Я никогда не даю своим подчинённым безнадёжных проблем», - заявил Резерфорд. Но как Хевеши ни бился, отделить «радий D» от свинца он не смог. Тогда ещё никто не знал, что «радий D» - это изотоп свинца 210Pb с периодом полураспада в 22,2 года и что отделить его от обычного нерадиоактивного свинца химическими методами невозможно. Узнаю брата-постдока. Но зато за два года Хевеши настолько наловчился в детекции мельчайших количеств радиоактивного вещества, что решил привнести радиохимию в жизнь в самом прямом смысле, и «радий D» отправился в гуляш.
Несколько дней спустя Хевеши принёс из лаборатории новый детектор, который разрабатывал его коллега Ханс Гейгер, провёл им над своей тарелкой и частые щелчки продемонстрировали всем присутствующим, что поданный на обед гуляш радиоактивен. «Это какое-то волшебство!» - только и воскликнула разоблачённая миссис Ловетт.
(Здесь ИИ что-то напутал с возрастом героев).
Одно дело хранить сваренное мясо в холодильнике и есть его в течение недели, и совсем другое собирать объедки с тарелок и пускать их снова в ход. У меня существует подозрение, что в китайских буфетах остатки блюд, которые никто себе не наложил, разогревают и подают на следующий день. Но надеюсь, что то, что люди уже себе набрали и пожевали, они выбрасывают. Есть ещё гипотеза, что вначале миссис Ловетт накормила радиоактивным мясцом с тарелки Хевеши вечно трущихся вокруг её пансиона бездомных котов, а затем… но байка её не развивает.
После этого, студентам химикам и физикам (даже теоретикам) стали отказывать от квартир, подозревая, что они и не такое могут узнать…
Ага, лучше селить юристов и разных философов-психологов. С ними поспокойнее. Хевеши ещё повезло, что его самого не посудили. История происходила до инцидентов с «радиевыми девушками», и об опасности радиоактивности мало задумывались. Если бы кто-то съел «порадиоактивленный» кусок мяса целиком… Насколько я понимаю, свинец-210 («радий D») после бета-распада переходит в висмут-210 («радий E»), а тот в свою очередь в полоний-210 («радий F»), которым через сто лет отравят Александра Литвиненко.
Эту занятную историю часто рассказывают, чтобы привести пример исследовательской натуры настоящего учёного.
У настоящего учёного возникнет закономерный вопрос: а проводил ли Хевеши контрольный эксперимент? Вдруг миссис Ловетт добавляла в свой фирменный гуляш бананы (я знаю, что радиоактивность бананов из-за изотопа калия-40 - это миф, но миф настолько распространённый, что я имею право так пошутить). Ханс Гейгер действительно работал в то же самое время у Резерфорда. Ещё в 1908 году он предложил принцип детекции радиоактивности через измерение электрического тока, возникающего в разреженном газе при его взаимодействии с ионизирующим излучением. Но практичные модели счётчиков Гейгера появились только в 1928 году. В одном из вариантов байки рассказывается, что Хевеши принёс из лаборатории и поставил на стол электроскоп с одноимённо заряженными золотыми листочками, которые сходятся, если к прибору поднести электрический заряд. Сомневаюсь, что такой зверь был чувствителен к бета-излучению.
Но Дьёрдь де Хевеши был занят и более серьёзными работами в этой сфере. Через 32 года он получит Нобелевскую премию по химии - за работу по использованию изотопов в качестве меченых атомов при изучении химических процессов.
Всем так и хочется подвести мораль, что сама идея подобных экспериментов пришла к Хевеши в пансионе миссис Ловетт. После Резерфорда он перебрался в Венский университет, где использовал «радий D» для определения растворимости солей свинца. В 1923 году он опубликовал первое исследование по использованию радиоактивной метки 212Pb для изучения абсорбции и распределения свинца в корнях, стеблях и листьях бобовых растений. Как только супруги Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, а Энрико Ферми получил изотоп 32P, Хевеши использовал его для изучения метаболизма фосфора в крысах. А когда в 1934 году Гарольд Юри открыл дейтерий, тяжёлый изотоп водорода 2H, Хевеши сам пил тяжёлую воду HOD, а потом перегонял и взвешивал свою мочу, чтобы установить, что среднее время, которое отдельная молекула воды проводит в человеческом теле, составляет 13 ± 1,5 дня.
Но мне представляется, что всё было наоборот: вначале Хевеши получил Нобелевскую премию за использование радиоактивных меченых атомов, а потом возникла байка про гуляш. Тем более, что очень похожую историю рассказывают про другого учёного:
Эта история случилась не с Хевеши, а с американским физиком-оптиком, «чародеем лаборатории» Робертом Вудом. В 1891 году он начал аспирантуру в Университете Джонса Хопкинса.
На фото молодой Вуд экспериментирует с зеркалами:
В пансионе, где он остановился, давно ходили страшные слухи, что хэш на завтрак готовили из мяса, которое осталось на тарелках после вчерашнего стейка. Вуд решил проверить эти подозрения научно, но вещество было не радиоактивным - дураков нет. Просто вместо поваренной соли, хлорида натрия, он посолил кусок мяса хлоридом лития.
Хочу отметить, что у LiCl полулетальная доза LD50 (доза, при которой 50% подопытных животных умирает) при пероральном введении составляет 500-1200 мг на кг веса различных грызунов. Для NaCl LD50 - 3000 мг/кг. То есть хлорид лития не очень ядовит, но ложками я бы его не ел. Соли лития используются для лечения биполярного расстройства и тревожности, но этот его эффект открыли только в 1940-е годы.
А на следующий день Вуд опустил в бульон платиновую проволочку, внёс её в пламя горелки Бунзена и по характерному карминово-красному цвету пламени доказал, что квартирная хозяйка использовала для приготовления еды вчерашнее недоеденное мясо.
Вряд ли можно засечь литий простым огненным тестом. Всё перебьёт жёлтый цвет натрия, которого в еде намного больше.
Нужен прибор-спектроскоп, который разложит цвет пламени в спектр. Поэтому правильный вариант байки:
А утром Вуд стащил из хэша кусочек мяса, который потом сжёг перед щелью спектроскопа и разглядел в спектре слабую, но безошибочно характерную линию лития.
Когда атомы попадают в пламя, электроны переходят из основного в возбуждённое состояние, и их возврат назад в основное состояние сопровождается излучением света с длиной волны, соответствующей энергетической разнице между электронными состояниями. В 19 веке таких квантовых деталей не знали, но уже в 1860-е годы учёные поняли, что каждый элемент излучает свой характерный набор узких линий в видимом спектре и стали использовать атомно-эмиссионную спектроскопию для определения известных элементов и открытия новых.
Опять же вопрос о контроле. Сколько надо добавить LiCl, чтобы линия лития была достаточно яркой? В обычном мясе лития очень мало, но в орехах его 10 мкг на грамм (10 ppm), в овощах - 2 ppm. Пусть Вуд мог надёжно засечь литий в концентрации 100 ppm (0,01%), разбавление от тарелки до кухни и новой тарелки в 100 раз, тогда можно было добавить в мясо 1% лития по массе, всего несколько миллиграммов. Наверно, разумно.
История стала известной, обросла новыми подробностями и переносилась на других людей и континенты. Рассказывают, что однажды заслуженного американского профессора химии отказались селить в пансион в Германии, потому что там уже слышали о Вуде и литии и решили перестраховаться.
Мог Хевеши тоже знать байку о Вуде и захотеть повторить её, но уже с новомодной радиоактивностью? Штука в духе Ричарда Фейнмана. Можно только гадать, как много юных химиков попробовали провести подобный эксперимент в школьной столовке.
История с литием напечатана в книге «Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории» (1941; “Doctor Wood: Modern Wizard of the Laboratory”) за авторством Вильяма Сибрука (William Seabrook), имевшего славу не столько писателя, сколько путешественника, оккультиста и каннибала. Вот уж не знаю, насколько это надёжный источник.
Опубликована эта книга была при жизни Вуда (1868-1955), за несколько лет до получения Хевеши Нобелевской премии, а его собственные приключения в пансионе условной миссис Ловетт в Манчестере пересказываются со ссылками на книги 1960-х годов, текст которых я найти не смог. Я склоняюсь к тому, что рассказывая о методе меченых атомов Хевеши, кто-то вспомнил историю о Вуде, реальное исследование наложилось на байку и получилась новая байка. Так и рождается научный фольклор, который потом перекочёвывает в русскую статью о Хевеши в Википедии и в известную книгу Сэма Кина о химических элементах под названием «Исчезающая ложка» безо всяких пометок, что это легенда. Всем нравится, когда учёный выступает в роли трикстера и решает проблему из реальной жизни с помощью своих научных знаний, даже если наука так не работает (см. сериал “Breaking Bad”).
***
Помимо Нобелевской премии Дьёрдь де Хевеши (1885-1966) получил ещё премию «За мирный атом» от фонда “Ford Motor Company” за «мирное использование радиоактивных изотопов». А ещё он знаменит тем, что в 1923 году, работая в институте Нильса Бора, совместно с Дирком Костером открыл новый химический элемент под номером 72. Они назвали его гафнием (Hf) в честь латинского названия Копенгагена. Это было последнее или предпоследнее открытие нового нерадиоактивного элемента в зависимости от того, как считать, кто открыл рений (Re): японец в 1908 году или немцы в 1925-м.
Кстати, многолетняя дружба Хевеши с Нильсом Бором тоже началась в Манчестере, где датский теоретик работал у Резерфорда над моделью атома. И обратно в институт к Бору Хевеши сбежит из Германии в 1934 году. А о том, как он оригинально спрятал от нацистов нобелевские медали своих коллег-физиков существует другая известная байка, которую я расскажу как-нибудь в другой раз.
***
Пока писал о радиогуляше, перечитал свои старые «научные» посты:
Об элементе литии, где в комментариях я обещал написать о литии в газировке 7UP, но так пока и не написал.
Об Ирен Жолио-Кюри, которая несмотря на мой рассказ осталась в тени своей знаменитой матери.
И об эксперименте Миллера-Юри и происхождении жизни. Интересно написано, но несколько сумбурно, с попыткой включить в короткий рассказ и науку, и политику, и философию.
Дело было в 1911 году. Молодой студент Дьёрдь де Хевеши работал в Манчестере с радиоактивными материалами. По причине бедности жил он в общежитии.
Сразу вижу, что байка. В 1911 году Хевеши было уже 26 лет, и был он не студентом, а постдоком у Эрнеста Резерфорда. Он происходил из богатой семьи венгерских евреев, перешедших в католицизм, и мог сам выбирать, над чем, где и с кем ему работать.
Поэтому после получения докторской степени по физике из Фрайбургского университета он отказался от профессорской позиции в Швейцарской высшей технической школе в Цюрихе, пару лет поработал с Фрицем Габером в Карлсруэ, а затем переехал к Резерфорду в Манчестер. Так что Хевеши поселился не в студенческой общаге, а в частном пансионе, посоветованном самим Резерфордом.
Его квартирная хозяйка, которую в этой истории я буду звать миссис Ловетт, готовила свежеприготовленное мясо только по воскресеньям, а затем подавала его на протяжении всей недели, маскируя в виде крошева, гуляша и других блюд.
Весьма разумный подход. Мы тоже обычно готовим еду дней на пять. Она спокойно хранится в холодильнике, а вкус даже лучше становится, чем в первый день. Но я не в курсе, как обстояли дела с холодильниками в Манчестере в 1911 году.
Хевеши, уроженцу Будапешта, не понравилось, как миссис Ловетт готовит его любимый гуляш, и он осторожно заметил, что было бы вкуснее есть свежеприготовленное мясо чаще, чем раз в неделю. На это хозяйка возмущённо ответила, что и так подаёт его каждый день.
Copilot представляет эту историю так:
Однажды после обеда, чтобы доказать, что её уверения не соответствуют действительности, Хевеши подмешал в остатки мяса на своей тарелке небольшое количество радиоактивного вещества.
История становится интересной. Лабораторным проектом Хевеши была очистка нового радиоактивного элемента, предварительно названного «радием D», от надоедливой примеси свинца. «Если ты чего-нибудь да стоишь как учёный, то сможешь это сделать. Я никогда не даю своим подчинённым безнадёжных проблем», - заявил Резерфорд. Но как Хевеши ни бился, отделить «радий D» от свинца он не смог. Тогда ещё никто не знал, что «радий D» - это изотоп свинца 210Pb с периодом полураспада в 22,2 года и что отделить его от обычного нерадиоактивного свинца химическими методами невозможно. Узнаю брата-постдока. Но зато за два года Хевеши настолько наловчился в детекции мельчайших количеств радиоактивного вещества, что решил привнести радиохимию в жизнь в самом прямом смысле, и «радий D» отправился в гуляш.
Несколько дней спустя Хевеши принёс из лаборатории новый детектор, который разрабатывал его коллега Ханс Гейгер, провёл им над своей тарелкой и частые щелчки продемонстрировали всем присутствующим, что поданный на обед гуляш радиоактивен. «Это какое-то волшебство!» - только и воскликнула разоблачённая миссис Ловетт.
(Здесь ИИ что-то напутал с возрастом героев).
Одно дело хранить сваренное мясо в холодильнике и есть его в течение недели, и совсем другое собирать объедки с тарелок и пускать их снова в ход. У меня существует подозрение, что в китайских буфетах остатки блюд, которые никто себе не наложил, разогревают и подают на следующий день. Но надеюсь, что то, что люди уже себе набрали и пожевали, они выбрасывают. Есть ещё гипотеза, что вначале миссис Ловетт накормила радиоактивным мясцом с тарелки Хевеши вечно трущихся вокруг её пансиона бездомных котов, а затем… но байка её не развивает.
После этого, студентам химикам и физикам (даже теоретикам) стали отказывать от квартир, подозревая, что они и не такое могут узнать…
Ага, лучше селить юристов и разных философов-психологов. С ними поспокойнее. Хевеши ещё повезло, что его самого не посудили. История происходила до инцидентов с «радиевыми девушками», и об опасности радиоактивности мало задумывались. Если бы кто-то съел «порадиоактивленный» кусок мяса целиком… Насколько я понимаю, свинец-210 («радий D») после бета-распада переходит в висмут-210 («радий E»), а тот в свою очередь в полоний-210 («радий F»), которым через сто лет отравят Александра Литвиненко.
Эту занятную историю часто рассказывают, чтобы привести пример исследовательской натуры настоящего учёного.
У настоящего учёного возникнет закономерный вопрос: а проводил ли Хевеши контрольный эксперимент? Вдруг миссис Ловетт добавляла в свой фирменный гуляш бананы (я знаю, что радиоактивность бананов из-за изотопа калия-40 - это миф, но миф настолько распространённый, что я имею право так пошутить). Ханс Гейгер действительно работал в то же самое время у Резерфорда. Ещё в 1908 году он предложил принцип детекции радиоактивности через измерение электрического тока, возникающего в разреженном газе при его взаимодействии с ионизирующим излучением. Но практичные модели счётчиков Гейгера появились только в 1928 году. В одном из вариантов байки рассказывается, что Хевеши принёс из лаборатории и поставил на стол электроскоп с одноимённо заряженными золотыми листочками, которые сходятся, если к прибору поднести электрический заряд. Сомневаюсь, что такой зверь был чувствителен к бета-излучению.
Но Дьёрдь де Хевеши был занят и более серьёзными работами в этой сфере. Через 32 года он получит Нобелевскую премию по химии - за работу по использованию изотопов в качестве меченых атомов при изучении химических процессов.
Всем так и хочется подвести мораль, что сама идея подобных экспериментов пришла к Хевеши в пансионе миссис Ловетт. После Резерфорда он перебрался в Венский университет, где использовал «радий D» для определения растворимости солей свинца. В 1923 году он опубликовал первое исследование по использованию радиоактивной метки 212Pb для изучения абсорбции и распределения свинца в корнях, стеблях и листьях бобовых растений. Как только супруги Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, а Энрико Ферми получил изотоп 32P, Хевеши использовал его для изучения метаболизма фосфора в крысах. А когда в 1934 году Гарольд Юри открыл дейтерий, тяжёлый изотоп водорода 2H, Хевеши сам пил тяжёлую воду HOD, а потом перегонял и взвешивал свою мочу, чтобы установить, что среднее время, которое отдельная молекула воды проводит в человеческом теле, составляет 13 ± 1,5 дня.
Но мне представляется, что всё было наоборот: вначале Хевеши получил Нобелевскую премию за использование радиоактивных меченых атомов, а потом возникла байка про гуляш. Тем более, что очень похожую историю рассказывают про другого учёного:
Эта история случилась не с Хевеши, а с американским физиком-оптиком, «чародеем лаборатории» Робертом Вудом. В 1891 году он начал аспирантуру в Университете Джонса Хопкинса.
На фото молодой Вуд экспериментирует с зеркалами:
В пансионе, где он остановился, давно ходили страшные слухи, что хэш на завтрак готовили из мяса, которое осталось на тарелках после вчерашнего стейка. Вуд решил проверить эти подозрения научно, но вещество было не радиоактивным - дураков нет. Просто вместо поваренной соли, хлорида натрия, он посолил кусок мяса хлоридом лития.
Хочу отметить, что у LiCl полулетальная доза LD50 (доза, при которой 50% подопытных животных умирает) при пероральном введении составляет 500-1200 мг на кг веса различных грызунов. Для NaCl LD50 - 3000 мг/кг. То есть хлорид лития не очень ядовит, но ложками я бы его не ел. Соли лития используются для лечения биполярного расстройства и тревожности, но этот его эффект открыли только в 1940-е годы.
А на следующий день Вуд опустил в бульон платиновую проволочку, внёс её в пламя горелки Бунзена и по характерному карминово-красному цвету пламени доказал, что квартирная хозяйка использовала для приготовления еды вчерашнее недоеденное мясо.
Вряд ли можно засечь литий простым огненным тестом. Всё перебьёт жёлтый цвет натрия, которого в еде намного больше.
Нужен прибор-спектроскоп, который разложит цвет пламени в спектр. Поэтому правильный вариант байки:
А утром Вуд стащил из хэша кусочек мяса, который потом сжёг перед щелью спектроскопа и разглядел в спектре слабую, но безошибочно характерную линию лития.
Когда атомы попадают в пламя, электроны переходят из основного в возбуждённое состояние, и их возврат назад в основное состояние сопровождается излучением света с длиной волны, соответствующей энергетической разнице между электронными состояниями. В 19 веке таких квантовых деталей не знали, но уже в 1860-е годы учёные поняли, что каждый элемент излучает свой характерный набор узких линий в видимом спектре и стали использовать атомно-эмиссионную спектроскопию для определения известных элементов и открытия новых.
Опять же вопрос о контроле. Сколько надо добавить LiCl, чтобы линия лития была достаточно яркой? В обычном мясе лития очень мало, но в орехах его 10 мкг на грамм (10 ppm), в овощах - 2 ppm. Пусть Вуд мог надёжно засечь литий в концентрации 100 ppm (0,01%), разбавление от тарелки до кухни и новой тарелки в 100 раз, тогда можно было добавить в мясо 1% лития по массе, всего несколько миллиграммов. Наверно, разумно.
История стала известной, обросла новыми подробностями и переносилась на других людей и континенты. Рассказывают, что однажды заслуженного американского профессора химии отказались селить в пансион в Германии, потому что там уже слышали о Вуде и литии и решили перестраховаться.
Мог Хевеши тоже знать байку о Вуде и захотеть повторить её, но уже с новомодной радиоактивностью? Штука в духе Ричарда Фейнмана. Можно только гадать, как много юных химиков попробовали провести подобный эксперимент в школьной столовке.
История с литием напечатана в книге «Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории» (1941; “Doctor Wood: Modern Wizard of the Laboratory”) за авторством Вильяма Сибрука (William Seabrook), имевшего славу не столько писателя, сколько путешественника, оккультиста и каннибала. Вот уж не знаю, насколько это надёжный источник.
Опубликована эта книга была при жизни Вуда (1868-1955), за несколько лет до получения Хевеши Нобелевской премии, а его собственные приключения в пансионе условной миссис Ловетт в Манчестере пересказываются со ссылками на книги 1960-х годов, текст которых я найти не смог. Я склоняюсь к тому, что рассказывая о методе меченых атомов Хевеши, кто-то вспомнил историю о Вуде, реальное исследование наложилось на байку и получилась новая байка. Так и рождается научный фольклор, который потом перекочёвывает в русскую статью о Хевеши в Википедии и в известную книгу Сэма Кина о химических элементах под названием «Исчезающая ложка» безо всяких пометок, что это легенда. Всем нравится, когда учёный выступает в роли трикстера и решает проблему из реальной жизни с помощью своих научных знаний, даже если наука так не работает (см. сериал “Breaking Bad”).
***
Помимо Нобелевской премии Дьёрдь де Хевеши (1885-1966) получил ещё премию «За мирный атом» от фонда “Ford Motor Company” за «мирное использование радиоактивных изотопов». А ещё он знаменит тем, что в 1923 году, работая в институте Нильса Бора, совместно с Дирком Костером открыл новый химический элемент под номером 72. Они назвали его гафнием (Hf) в честь латинского названия Копенгагена. Это было последнее или предпоследнее открытие нового нерадиоактивного элемента в зависимости от того, как считать, кто открыл рений (Re): японец в 1908 году или немцы в 1925-м.
Кстати, многолетняя дружба Хевеши с Нильсом Бором тоже началась в Манчестере, где датский теоретик работал у Резерфорда над моделью атома. И обратно в институт к Бору Хевеши сбежит из Германии в 1934 году. А о том, как он оригинально спрятал от нацистов нобелевские медали своих коллег-физиков существует другая известная байка, которую я расскажу как-нибудь в другой раз.
***
Пока писал о радиогуляше, перечитал свои старые «научные» посты:
Об элементе литии, где в комментариях я обещал написать о литии в газировке 7UP, но так пока и не написал.
Об Ирен Жолио-Кюри, которая несмотря на мой рассказ осталась в тени своей знаменитой матери.
И об эксперименте Миллера-Юри и происхождении жизни. Интересно написано, но несколько сумбурно, с попыткой включить в короткий рассказ и науку, и политику, и философию.
