A nyomjelzés felfedezése
A nyomjelzés felfedezése
A radioaktív indikátorok módszerét Hevesy mindezen izgalmak között és mindezen meggondolások kontextusában dolgozta ki. Úgy tűnhet, mintha a nagy horderejű elveket érintő munka mellett a rádium-D és az ólom elválasztása említésre is alig méltó csekélység lenne. Csakhogy ez éppoly túlzás, mint a felfedezés közismert története.
Hevesy ugyanis egyáltalán nem feledkezett meg a Rutherfordtól kapott megbízatásról. Teljesítése azonban mélységesen összefüggött a „kémiailag elválaszthatatlan elemek” kutatásával, minthogy a rádium-D – ólom páros kémiailag szintén abszolúte elválaszthatatlannak bizonyult. Ámde az elmélet akkori állapotában az elválasztást csakugyan minden lehetséges módszerrel meg kellett kísérelni. Hevesy összefogott Dr. Pringgel, a manchesteri laboratórium egyik kutatójával, aki valószínűleg manuálisan is megvalósította elválasztási ötleteit. A fejleményekről Hevesy rendszeresen tájékoztatta Rutherfordot. Előbb csak a munka haladásáról (1912 februárjában), később várható eredményességéről is: „remélem, sikerülni fog az elválasztás és tökéletesen tiszta, vagy legalábbis nagyon koncentrált rádium-b-t fogunk kapni.” Márciusban még mindig futotta a lendületes optimizmusból; olvasmányai alapján Dr. Pringnek újabb javaslatokat tett. Ám decemberre lényegesen megváltozott a hangnem: „Stefan Meyer, akit meglátogattam Bécsben” – írta – „nagyon boldogtalan volt, hogy nem tudták elválasztani a rádium-D-t az ólomtól, nagyon nagy mennyiségű ólmuk van, és Meyer professzor megpróbált rávenni, fogjak hozzá ismét a problémához. Meg kell mondanom, nem vagyok nagy bizalommal, bár lehetséges koncentrálni egy bizonyos, sajnos csak nagyon szűk határig, és azt mondta prof. Meyer, hogy mások szintén csalódtak.”
A rezignáció minden bizonnyal egyidejű lehetett az izotópiafogalom földrengésével, de még korántsem öltött olyan határozott formát, hogy eleve reménytelenné tegye a további próbálkozást. Röviddel ezután ismerkedett meg Hevesy Panethtal, és ez idö tájt kezdhették meg együttműködésüket, mely részben a már tárgyalt elvi jelentőségű kutatásra irányult, részben pedig csakugyan az elválasztásra. És a rádium-D – ólom keveréke kitűnő modellanyaggá vált a kezükben például az elektrokémiai mérésekhez.
A kollégák azonban korántsem tartották evidensnek, hogy a radioaktív módszerek egyáltalán helyet kaphatnak a kémiában. És hogy, hogy nem, Hevesyt és Panethot fáként ez a kétely ösztönözte, amikor először próbálkoztak a radioaktív indikációval, nem pedig a spontán kísérletező kedv. „Némileg aggódom” – írta Hevesy február végén Rutherfordnak – „sok kémikus kedvezőtlen kritikája miatt a radioaktivitás és a radioaktív módszerek kémiai felhasználhatóságára vonatkozóan, és elhatároztam, megmutatom, mennyire tévednek; meghatározom a PbS oldékonyságát vízben olyképpen, hogy összekeverem ismert mennyiségű Ra-D-vel és megmérem, mennyi Ra-D + Ra-E került az oldatba.” (Utóbbi a kísérlet szempontjából lényegtelen bizmutizotóp.) Ez tehát a nyomjelzés megvalósításának első történeti nyoma és indítékának hiteles leírása, ami egyúttal fantáziánkat ismét a korabeli viták, a kétkedő laboratóriumi légkör és Hevesyék eltökélt határozottsága felé irányítja.
A felfedezés lényegét immár teljes határozottsággal foglalta össze Rutherfordnak 1913. április 9-én, körülbelül két héttel az első közzététel előtt: „A rádium-D-t, mivel nem választható el az ólomtól, világos, hogy fel lehet használni az ólom indikátoraként és vizsgálható az ólomsók oldékonysága.”
Ezután már tényleg csak az maradt hátra, hogy publikálják a kész eljárást. A felfedezést először a bécsi Kaiserliche Akademie der Wissenschaften ülésén, majd folyóiratában hozták nyilvánosságra. A Zeitschrift für anorganische Chemie-ben „Az ólomszulfid és ólomkromát oldékonysága” címmel jelent meg munkájuk. Beküldési dátuma: 1913. április 30. Ámde ennél már egy héttel korábban, a bécsi Akadémia április 24-i ülésén közölték eredményeiket. Feltehetőleg Stefan Meyer kérésére tettek így, akinek intézete az Akadémia fennhatósága alá tartozott, és így érdekében állhatott, hogy a nála végzett munkálatok az akadémiai közlönyben jelenjenek meg először.
Első, nemigen számon tartott, de a történet szempontjából annál fontosabb közleményükben a rádium-D és az ólom elválasztását célzó, kudarccal végződött kísérleteikről írtak. Kitűnik, hogy minden elképzelhető módszert (vagy húszat) végigpróbáltak, a lecsapástól a desztillációig, az adszorpciótól az elektrolízisig, beleértve a diffúziót és a dialízist is, de semmi sem sikerült. Végkövetkeztetés: „a jelenleg létező egyetlen módszerrel sem lehet a rádium-D-t az ólomtól elválasztani és a mai napig egyetlen esetben sem lehetett biztonsággal kimutatni, hogy a Ra-D töménysége növekedne.” Az ugyanezen ülésen elhangzott második előadás címe: „Über Radioelemente als Indikatoren in der analytischen Chemie”. Első sorait történeti jelentőségük miatt szó szerint idézem: „A megelőző XLII. tanulmányban kimutattuk, hogy a mai napig minden kutatás sikertelen a Ra-D ólomtól való elválasztására vonatkozóan, és hogy egyszer sem lehetett eltolódást megfigyelni a koncentrációjuk arányában. Meghatározott mennyiségű Ra-D-t meghatározott mennyiségű ólomsó oldathoz keverünk, így eljárva, amikor a két anyag tökéletesen elkeveredett, koncentrációjuk aránya azonos marad az oldatból kivett tetszés szerinti kis mennyiség esetén is. Mivel a Ra-D-t radioaktivitása miatt sokkal kisebb mennyiségben is meg lehet mérni, mint az ólmot, ólomhoz adva felhasználható ennek kvalitatív és kvantitatív meghatározására; a Ra-D az ólom indikátora.”
Hevesy számára aligha lehetett kétséges a felfedezés értéke, alkalmazhatósága. 1914-ben írt levelei már mind Bohrnak, mind Rutherfordnak beszámoltak az „indikátormódszerrel” végzett újabb kísérleteiről, és Bohr hamarosan kifejezte elismerését is, mondván, „különlegesen érdekesnek tartom munkádat a radioindikátorral, és eredményeidet az oldékonyságra vonatkozóan.”
Kérdés azonban, mit szólt Rutherford, aki végül is tiszta Ra-D-re vágyott, nem zseniális, új kémiai módszerre. Hevesy 1913. április 25-én kelt, önvallomásszerű levelében biztosította manchesteri főnökét, hogy őszinte szándék vezette a szétválasztásban, ám ami lehetetlen, az lehetetlen. „Soddy nézete volt – írta Rutherfordnak –, hogy nem a kísérletezők ügyetlenségéből következik, hogy a rádium-D-t és az ólmot mindeddig nem választották el, hanem ezen elemek »elválaszthatatlanságából«. Be kell vallanom, hogy hosszú ideig reméltem, el lehet majd választani ezeket a testeket, és nem fogadtam el Soddy nézetét.” Ugyancsak egy oral history interjúban mondta el Hevesy, hogy Rutherford „meghívta Boltwoodot, aki nagyszerű kémikus volt a Yale egyetemen, hogy válassza el az ióniumot a tóriumatomoktól. Neki sem sikerült, így aztán nem álltam egyedül. De nem hiszem, hogy [Rutherfordot] túlságosan érdekelte volna a munka; meg volt elégedve, mert elláttuk rádium-D-vel, amit emanációs csövektől nyertünk.”
Az egész történet tehát általános hepienddel zárult. A főnök az emanációs csövekből megkapta, amit kért, Hevesy nem keveredett rossz hírbe, mivel mások, a nála nevesebbek is vereséggel távoztak néhány elválasztás harcmezejéről; és a legfőbb: közben nemcsak elmélyült ismeretségbe került az izotópokkal, hanem fölfedezte az óriási távlatokat nyitó izotóptechnikát is.
Egyetlen percig sem volt kétséges, hogy a rádium-D-vel végzett kísérleteik sok szempontból igen jelentősek. Soddy, Nobel-előadásában, Hevesyék elválasztási kudarcát az izotópok legkorábbi bizonyítékai közé sorolta és „elegáns módszerüket, mely a radioelemeket mint indikátorokat alkalmazza”, az elválaszthatatlanság melletti legfontosabb korai érvek között tartotta nyilván.
A módszer gyakorlati haszna aligha volt tagadható, noha ennek mértéke a 10-es vagy 20-as években még a leghalványabban sem látszott.
