Юрген Торвальд - Следы в пыли. Развитие судебной химии и биологии

В 1952 году — за шесть лет до начала дела Бушар — к группе канадских ученых, работавших в атомной лаборатории Чок-Ри- вер, расположенной северо-западней столицы Оттавы, присоединился двадцатипятилетний молодой человек — Роберт Джерви, родившийся в 1927 году в Торонто. В университете своего родного города он изучал химию и физику. В годы учебы в поле его внимания попали публикации, в которых описывалось использование атомных излучений для определения мельчайших количеств микроэлементов в химических, биологических или металлических субстанциях. Еще в 1936 году Г. Хевеши и А. Леви предприняли в Дании первые попытки с помощью искусственной радиации выявить наличие микроэлементов, которые не удавалось уловить с помощью спектрографа. После второй мировой войны этот способ определения микроэлементов, называющийся „нейтронный активационный анализ, стал быстро развиваться. Его принцип, в основном, кажется довольно простым. Многие из известных химических элементов — от бериллия и натрия до железа и цинка, которые в естественном состоянии не бывают радиоактивными, как, например, уран, — можно превратить в излучающие, если подвергнуть их бомбардировке нейтронами — мельчайшими элементарными частицами атомных ядер. Атомы неизлучающих элементов под воздействием бомбардировки нейтронами превращаются в излучающие. Решающим при этом является то, что каждый из таких элементов посылает лучи, по количеству и интенсивности отличающиеся от лучей других элементов.

Радиоактивное излучение проявляется в трех различных формах. Имеются альфа- и бета-лучи, т. е. излучение частиц, когда в буквальном смысле слова частицы из распадающихся атомных ядер элементов выстреливаются в пространство. Бета-частицы имеют разную степень энергии, которая находит свое выражение в их скорости. Последняя может составлять до 200 000 километров в секунду. Частицы альфа-излучения, напротив, сравнительно медленные и достигают лишь сотой доли этой скорости. И наконец, имеется еще третье излучение — гамма-излучение. Речь идет о жестком электромагнитном рентгеноизлучении, по силе своего проникновения превысившее искусственно созданные на рубеже века Конрадом Рентгеном лучи в тысячу раз. В противоположность излучению частиц, которые можно измерять по числу выброшенных частиц и их скорости, гамма-лучи измеряются интенсивностью и частотой, что позволяет изобразить их в виде кривой.

При попытках установить микроэлементы в веществе с помощью наблюдения и измерения их бета-лучей роль единицы измерения играл период полураспада. Под периодом полураспада понимают время, необходимое для распада половины атомов какого-либо элемента. Каждый элемент имеет свой, отличный от других элементов, период полураспада. У одних он составляет секунды, у других — минуты, часы, дни, месяцы, годы. Мышьяк имеет период полураспада в 26, 5 часа, кальций — 164 дня. Эти характерные периоды полураспада являются средством идентификации микроэлементов в веществах неизвестных соединений. Так как бета-лучи можно измерить с помощью счетчика Гейгера и других инструментов, то в атомный реактор, естественно, помещали вещества, в которых пытались обнаружить микроэлементы; в реакторе же под действием распада естественного урана вырабатывались нейтроны. После того как вещества более или менее длительное время держали в „потоке" нейтронов и делали радиоактивными, с помощью измерений можно было установить, имеются ли в них микроэлементы и какие. Бета-излучения из исследуемого материала измеряются через определенные промежутки времени, чтобы по уменьшении или прекращении излучения судить о распаде элементов, о их периоде полураспада и, тем самым, о виде соответствующих элементов. При этом имеются трудности, когда сильно излучающие элементы покрывали излучение более слабых и могли сделать их „незаметными". К сильно излучающим элементам относится прежде всего натрий. В таких случаях приходилось исследуемый материал обрабатывать химикалиями, которые выводили сильные элементы в осадок и таким образом устраняли помехи, вызываемые этими элементами. Однако это связано с относительным разрушением исследуемого вещества.

Когда Джерви читал первые статьи о нейтронном активационном анализе, эта необычная система анализа лишь зарождалась. В 1951 году американцы Тэйлор, Хэвенс и Андерсон как раз приступили к использованию третьего вида излучения, гамма-излучения, для анализа микроэлементов. Вершины кривой, которую можно вычертить, измеряя интенсивность и частоту излучения, в зависимости от их высоты и расположения свидетельствовали о наличии совершенно определенного элемента. Измеряя гамма-излучение через более или менее большие промежутки времени, можно было установить период полураспада элементов, потому что распад элементов сказывался на силе их гамма-излучения. И наконец, можно определить весовое количество имеющегося в исследуемом веществе элемента, сравнивая его излучение с излучением известного количества этого элемента. При измерении гамма-лучей также имелась трудность, когда сильно излучающие элементы, в первую очередь натрий, перекрывали гамма-излучение других элементов. Но пока шли только эксперименты по преодолению этих трудностей путем бомбардировки нейтронами или выбора соответствующих периодов измерений.