Sciencemag.cz
Doporučujeme
Největším objevitelem prvků všech dob byl patrně Glenn Seaborg. V roce 1940 vyrobil plutonium, v roce 1944 curium a americium, v letech 1949 a 1950 berkelium a kalifornium a podílel se na objevu několika dalších prvků. Má lepší skóre než William Ramsay, který objevil inertní plyny, a porazil i další velké objevitele nových kovů, Humphreyho Davyho, a co je možná ještě důležitější, také slavného Jönse Jacoba Berzelia ze Stockholmu.
Podobně jako mnoho objevitelů prvků měl Seaborg v žilách švédskou krev. Jeho otec si poameričtil příjmení z původního Sjöberg, jeho matka byla také Švédka a švédština byla prvním jazykem v domácnosti, kde vyrůstal, v Ishpemingu v severním Michiganu, kraji oblíbeném u skandinávských přistěhovalců, kteří se okamžitě museli cítit jako doma, když kráčeli po ulicích z udusané zeminy nasycené železnou rudou.
Seaborgova středoškolská léta byla protkána vzrušujícími zprávami o chemicích z celého světa, kteří tvrdili, že objevili posledních několik prvků, jež zaplní zbývající mezery v Mendělejevově periodické tabulce. Navrhovali pro ně jména se zřetelnými geografickými vazbami: alabamin, rusium, virginium, moldavium, illinium, florentium, nipponium. V době, kdy sedmnáctiletý Seaborg roku 1927 maturoval, se periodická tabulka zdála být úplná až po uran, který měl v jádru každého svého atomu devadesát dva protonů. Ačkoli některé z těchto zpráv byly mylné nebo přinejmenším předčasné, nakonec se potvrdilo, že prvky, které dnes známe jako technecium, astat, promethium a francium, se v radiačních laboratořích skutečně podařilo úspěšně syntetizovat.
Seaborga vzrušoval tento nový svět na hranici fyziky a chemie, kde se dal jeden chemický prvek transformovat na druhý, což právě radiační laboratoře činily. Jakmile mohl, začal provádět své vlastní radiační experimenty. Ještě když studoval na Kalifornské univerzitě v Berkeley, ostřeloval tellur atomy deuteria a neutrony, aby ho přeměnil na těžký izotop jodu, který se dal radiačním detektorem sledovat v těle a monitorovat tak funkci štítné žlázy. Nádory se tehdy hledaly pomocí Geigerova počítače, který našel podezřelá místa s vyšší koncentrací radioaktivního jodu. Práce s tellurem je nepříjemná – jeho sloučenina s vodíkem páchne po zkažených vejcích jako sirovodík, jen ještě mnohem silněji. Později se Seaborgovi podařilo delegovat výzkum telluru na jednoho svého studenta, který měl velký problém se tohoto zápachu zbavit – ještě po několika dnech bylo po čichu poznat, které knihy z knihovny měl onen student v ruce.
Pro Seaborga to ale byl pouhý začátek. Došlo mu, že horní hranice počtu prvků je doslova pouze otázkou síly: silná interakce, která váže protony a neutrony dohromady v atomovém jádře, působí jen na nesmírně krátké vzdálenosti a u větších atomových jader začíná převažovat odpudivá síla kladných elektrických nábojů protonů. „V určitém bodě se tyto dvě síly vyrovnají a dosud nikoho nenapadlo, že toto by mohla být příčina, proč jsme v přírodě nenašli žádné prvky s větším počtem protonů, než má uran 92.“
Bylo logické zkusit ostřelovat uran různými částicemi a pozorovat, jestli se v něm nějaká z nich neuchytí. Na počátku roku 1939 k tomu byly kromě vědecké zvědavosti další důvody. Svět rychle zbrojil v přípravě na světovou válku. Z nacistického Berlína oznámil Otto Hahn rozštěpení atomu. Ostřeloval atomy uranu neutrony a zjistil, že se nejen odštěpují malé částice jako při přirozeném radioaktivním rozpadu, ale že se někdy celé atomy dělí na dvě velké části – dost ho překvapilo, že mezi produkty své reakce našel baryum, které má něco přes polovinu atomové hmotnosti uranu. Vše se vysvětlilo, když jeho dlouholetá spolupracovnice Lise Meitnerová (v té době žila jako Židovka v exilu ve Švédsku a v roce 1918 s ní objevil prvek protaktinium) provedla výpočty, jež potvrdily správnost měření, kterému nemohl uvěřit. Všimla si také, že se těžký uran (s větším počtem neutronů v jádru) bude spíše ochoten štěpit na méně hmotné prvky, přičemž se uvolní značné množství energie. Jen o málo později učinil Seaborgův kolega Ed McMillan podobné pozorování, došel však navíc k závěru, že by se takto nemusely štěpit všechny atomy uranu a že by některé mohly neutrony prostě absorbovat. Pokud ano, daly by se tak přetvořit na atomy nového prvku s atomovým číslem 93. Tento předpoklad se brzy potvrdil a objev byl publikován v roce 1940. V té době už byla Evropa ve válce a zveřejnění takové potenciálně strategické informace vyvolalo popuzenou reakci Britů. Zdá se, že jediná věc, která se tajila, bylo jméno prvku. McMillan se ho rozhodl nazvat neptunium, a navázal tak na precedent v případě uranu, ačkoli planeta Neptun byla tehdy známa již více než sto let – tato informace však byla zveřejněna až po válce.
Seaborgovo hledání prvku číslo devadesát čtyři mělo naopak pokračovat v přísném utajení. Neptunium mělo pro většinu použití příliš krátký poločas rozpadu a rozhodně i pro výrobu toho, čemu dnes říkáme „atomová bomba“ (již v roce 1913 ovšem tento výraz použil H. G. Wells ve svém románu Osvobozený svět). Existovaly však důvody pro očekávání, že další prvek v řadě bude odlišný. Výzkum začal v Berkeley, ale po vstupu Ameriky do války a po spuštění Projektu Manhattan se projekt syntézy plutonia přesunul do Chicaga. Seaborg zde pracoval tři roky, až do roku 1945, v budově s krycím názvem Metalurgická laboratoř, zkráceně Met Lab. Jeho prvním úkolem bylo postavit atomový reaktor, v němž by velké dávky uranu procházely řetězovou reakcí a produkovaly prvek číslo 94. Zpočátku hledaný prvek nazývali jednoduše 94, ale protože to bylo příliš zjevné, chemici ho přejmenovali na 49 a začali ho nazývat „měď“ (i když ta má atomové číslo 29). To bylo v pořádku až do doby, než jeden z experimentů vyžadoval skutečnou měď, kterou pak museli odlišit názvem „pravověrná měď“.
Nový prvek byl izolován v srpnu 1942. Seaborg si do svého deníku o tomto „velmi vzrušujícím dnu“ v Metalurgické laboratoři skromně napsal: „Naši mikrochemici poprvé izolovali čistý prvek 94! Je to poprvé, co oko člověka uzřelo prvek 94 (a vlastně i první syntetický prvek). Mé pocity se musely podobat pocitům novopečeného otce, který sledoval vývoj svého potomka od samotného početí.“
Poté musel potomek dostat náležité jméno. Názvy „extremium“ a „ultimium“ byly zamítnuty, což bylo vzhledem k budoucím událostem v chemii i ve válce vcelku rozumné. Seaborg místo toho šel McMillanovou cestou a využil skutečnosti, že ve sluneční soustavě zbývala ještě jedna volná planeta, Pluto, které bylo objeveno v roce 1930. „Krátce jsme zvažovali plutium, ale plutonium se nám zdálo libozvučnější,“ napsal později. Také tvrdil, že jediným vodítkem při výběru vhodného jména mu byla tato planeta – sice mu připomínali, že Pluto je rovněž jméno římského boha podsvětí a mrtvých, Seaborg však trval na tom, že takovýto symbolický název je „výhradně shodou náhod; tohoto boha jsem neznal a nebylo mi ani známo, proč po něm ta planeta byla pojmenována. Drželi jsme se prostě jen planetárního precedentu.“
Seaborgovy protesty však nejsou zcela věrohodné. Ve škole měl literární sklony a k vědě se dostal až relativně pozdě, není možné, že by si nebyl vědom onoho temnějšího významu. Více toho prozradil při vysvětlování chemické značky prvku: „Každý prvek má jedno- nebo dvoupísmennou zkratku. Podle standardních pravidel by měla být Pl, ale my jsem místo toho zvolili Pu.“ P. U. [pí-jú] je americký slangový výraz pro ohavný zápach, tedy pro něco nepřijatelného. „Mysleli jsme si, že se náš vtípek stane terčem kritiky, ale skoro nikdo si ho nepovšiml.“ Klíčoví zaměstnanci chemické sekce Projektu Manhattan se dokonce sdružovali v klubu „UPPU“ – „you pee plutonium“, v překladu „močíš plutonium“. Aby se člověk stal členem tohoto klubu, musel být vystaven plutoniu do té míry, že se mu objevilo i v moči.
Seaborg získal první mikroskopický kousek plutonia v srpnu roku 1943, rok poté, co izoloval první atomy. O rok později již jeho reaktory produkovaly celé gramy plutonia, které se skladovalo v Los Alamos. Jelikož bylo nutné rychle pokračovat dál a dokončit konstrukci bomby, zbývalo jen málo času na meditaci o objevu a ještě méně na úvahy o tom, jaké plutonium ve skutečnosti je. Ve většině případů následuje po objevení prvku velký shon chemiků s cílem změřit jeho vlastnosti, otestovat jeho reakční schopnosti a připravit jeho sloučeniny. U plutonia však bylo nutné nejdříve ověřit jisté vysoce technické parametry jeho nukleárního rozpadu – a mimo to se už zřejmě nikdo o nic nezajímal. Dokonce i jeho jméno – obvyklá známka hrdosti na to, co člověk přivedl na svět – si muselo na zveřejnění dlouho počkat. Na konci války se někteří pracovníci Projektu Manhattan s manželkami sešli, aby si zahráli šarády, hru, při níž se pantomimicky předvádí slovo, které má být uhádnuto. Při tom se potvrdilo, že tajemství se podařilo dokonale udržet: „Když se manželé snažili nějak ztvárnit slovo ‚plutonium‘, manželky byly zmateny; o takové věci totiž nikdy neslyšely.“
Rozený chemik se v Seaborgovi probudil ještě jednou, ale až mnohem později. V roce 1967 popsal ve zprávě s bezděčně poetickým názvem První vážení plutonia svůj chemický prvek s téměř posvátnou úctou: „Plutonium je neuvěřitelně zvláštní. Za určitých podmínek je křehké jako sklo, za jiných měkké jako plast či olovo. Když je zahřáto na vzduchu, rychle shoří a rozdrolí se na prášek, za pokojové teploty se pomalu rozpadá … A je nesmírně jedovaté, dokonce i ve velmi malých množstvích.“ Navzdory tomu všemu Seaborg s láskou věřil, že by plutonium jednoho dne mohlo nahradit zlato v úloze měnového standardu.
Tento text je úryvkem z knihy:
Hugh Aldersey-Williams: Periodické příběhy – Zvláštní životy prvků
Argo a Dokořán 2015
O knize na stránkách vydavatele
