Сиборг, Гленн Теодор

Гленн Теодор Сиборг (англ. Glenn Theodore Seaborg; 19 апреля 1912 — 25 февраля 1999) — американский химик и физик-ядерщик. Благодаря его работам окончательно сформировалась новая наука — ядерная химия. Лауреат Нобелевской премии по химии (1951) «За открытия в области химии трансурановых элементов» совместно с Эдвином М. Макмилланом[5].

Был автором или соавтором открытия десяти элементов таблицы Менделеева: плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделевия, нобелия, а также элемента 106, который получил название сиборгий в честь Сиборга при его жизни.

Член Национальной академии наук США (1948)[6], иностранный член Академии наук СССР (1971)[7], Лондонского королевского общества (1985)[8].

Глен (Glen — в таком написании было первоначально зарегистрировано имя) Сиборг родился 19 апреля 1912 года в Ишпеминге (Ishpeming[9]), штат Мичиган, в семье эмигрантов из Швеции. Отец — Герман Теодор Сиборг, мать — урождённая Сельма Оливия Эрикссон. Родители Сиборга познакомились 24 июня 1908 года на пикнике в честь дня летнего солнцестояния, отмечаемого шведами, и поженились спустя ровно три года. Единственная сестра Сиборга — Жаннет — родилась в 1914 году. В семье Сиборга говорили по-шведски, и он научился разговаривать на нём раньше, чем на английском.

Когда Глену было десять лет, семья Сиборгов переехала в Хоум-Гарден (сейчас — часть Саут-Гейта, расположенного неподалёку от Лос-Анджелеса, штат Калифорния). Примерно в это же время он изменил первоначальное написание своего имени (с одним «н») на «Гленн» (Glenn).[10]

В юности Сиборг был азартным спортивным болельщиком и заядлым киноманом. Его мама хотела, чтобы он стал бухгалтером, так как ей казалось, что его литературные интересы нецелесообразны. В начальной школе мальчик не проявлял особого интереса к наукам. Все изменилось в средней школе, когда Сиборг познакомился с Дуайтом Логаном Ридом, преподавателем химии и физики в средней школе имени Дэвида Старра Джордана в одном из районов Лос-Анджелеса под названием Ваттс.[11] Во время учёбы в школе Сиборг копил деньги на образование в университете, подрабатывая грузчиком, сельскохозяйственным рабочим, ассистентом в лаборатории компании по производству каучука Firestone и помощником линотиписта.

В 1929 г. Сиборг окончил школу имени Джордана одним из лучших учеников класса, а на выпускном вечере выступал с речью от имени своего класса.

В 1934 году окончил университет в Лос-Анджелесе. Получив степень бакалавра, Гленн перешёл в Калифорнийский университет в Беркли. Там он занимался ядерной химией под руководством химика Гилберта Ньютона Льюиса. За работу на тему: «Взаимодействие быстрых нейтронов со свинцом» в 1937 г. ему была присуждена докторская степень (Ph.D.) в области химических наук.[12]

Сиборг был членом братства студентов-химиков Альфа Хи Сигма (англ.). Будучи аспирантом, в 1930-х годах Сиборг занимался мокрой химией совместно с научным руководителем Г. Льюисом,[12] и опубликовал с ним три работы по теории кислот и оснований.[13][14][15] В 1939 г. Сиборг прочитал книгу «Прикладная радиохимия», написанную Отто Ганом из [de], которая вдохновила его на продолжение исследований в области поиска трансурановых элементов — таких, у которых ядро атома тяжелее ядра атома урана, являющегося последним в периодической таблице Менделеева на тот момент. В течение нескольких лет Сиборг провёл важные исследования по искусственной радиоактивности, используя циклотрон Лоуренса в Беркли. Во время проведения экспериментов с циклотроном Сиборг узнал, что опубликована статья об открытии деления ядер. Этот факт одновременно обрадовал его и огорчил, ведь его собственные исследования могли бы привести его к тем же открытиям.[16]

Сиборг также работал в Беркли в паре с известным физиком Робертом Оппенгеймером. Оппенгеймер временами обескураживал своего молодого коллегу: он часто отвечал на вопросы напарника раньше, чем тот их задавал. Кроме того, нередко ответ на вопрос был более глубоким, чем Гленн спрашивал, но имел мало практической помощи. Однако Сиборг научился формулировать свои вопросы к Оппенгеймеру так, чтобы ответ на них был быстр и лаконичен.[16]

После защиты докторской диссертации Сиборг остался в Калифорнийском университете для пост-докторских исследований. Он руководствовался работами Фредерика Содди по исследованию изотопов и открыл более 100 изотопов элементов. С помощью одного из передовых циклотронов Лоуренса, Джон Ливингуд, Фред Фейрбразер, и Сиборг создали новый изотоп железа, железо-59 (Fe-59) в 1937 году. Железо-59 использовалось в исследованиях гемоглобина в крови человека. В 1938 году, Ливингуд и Сиборг объединились (и работали совместно в течение пяти лет) для создания важного изотопа йода-131 (I-131), который до сих пор используется для лечения заболеваний щитовидной железы.[17] (Много лет спустя он был использован для продления жизни матери Гленна.) В результате этих и других открытий, Сиборг считается новатором в области ядерной медицины и является одним из самых успешных исследователей изотопов.[18]

Оставшись работать в Калифорнийском университете, в 1939 году Гленн начал преподавательскую деятельность, в 1941 году получил звание ассистирующего профессора, в 1945 году — профессора. В 19581961 годах был ректором (англ. Chancellor) университета.

В 1940 г. Эдвин М. Макмиллан, являвшийся коллегой Сиборга в Калифорнийском университете Беркли, проводил эксперименты на циклотроне, имевшемся в радиационной лаборатории Лоуренса, по бомбардированию урановой мишени нейтронами. Макмиллан заметил, что часть облучённых атомов урана подвергалась расщеплению, а часть захватывала нейтроны. Те ядра, которые захватывали нейтроны, подвергаясь бета-распаду, повышали свой атомный номер с 92 до 93 и образовывали новый элемент. Этот новый элемент получил название нептуний — так как планета Нептун является следующей планетой после Урана. В ноябре того же года Макмиллан был вынужден временно оставить Беркли, чтобы помочь с неотложными исследованиями в области радиолокационной техники. Поскольку Сиборг и его коллеги усовершенствовали окислительно-восстановительный метод Макмиллана для выделения нептуния, Глен спросил у Эдвина разрешение продолжить его исследования в области нептуния и поиск 94-го элемента. Макмиллан согласился на сотрудничество.[19] В процессе исследований Сиборг впервые обнаружил, что альфа-частицы, образующиеся в процессе радиоактивного распада, пропорциональны только доле нептуния. Первая гипотеза о накоплении альфа-частиц возникла при исследовании образца загрязнённого урана, используемого для получения элемента нептуния-239. Особенность эксперимента заключалась в том, что образец испускал альфа-частицы, при этом было известно, что ни радионуклиды урана, ни дочерний нептуний альфа-частицы не испускают. Тогда Сиборг предположил, что ярко выраженный элемент, производящий альфа-частицы, формируется из самого нептуния.[20]

В феврале 1941 г., Сиборг, Макмиллан и их коллеги получили плутоний-239 при бомбардировке урана. В своих экспериментах бомбардировки урана с ядрами дейтерия, они наблюдали образование нептуния, 93-го элемента, который подвергался бета-распаду, образуя новый элемент с 94 протонами. Они назвали этот новый элемент плутонием в честь Плутона — крупнейшей карликовой планеты, чья орбита пролегает за орбитой Нептуна. Было обнаружено, что ядерные реакции с плутонием-239 характеризуются выделением большого количества энергии. Таким образом, 28 марта, 1941, Сиборг, физик Эмилио Сегре и химик из Беркли Джозеф У. Кеннеди показали, что плутоний (тогда известный только как элемент 94) не просто радиоактивен, но ещё и обладает огромным количеством энергии, достаточным для создания ядерной бомбы, а это имело важное значение для решений, принимаемых в выборе направления исследований Манхэттенского проекта.

В 1942 г. был учреждён Манхэттенский проект. Для участия в проекте Сиборг взял бессрочный отпуск в Калифорнийском университете и присоединился к группе химиков, работавших в металлургической лаборатории Чикагского университета, где Энрико Ферми и его группа позже смогли провести контролируемую цепную ядерную реакцию превращения урана-238 в плутоний-239. Сиборг руководил отделом, занимавшимся разработкой технологии выделения малых количеств плутония из больших масс урана. Эта задача усложнялась фактом высокого химического сродства между плутонием и ураном. Плутоний-239 был выделен в видимых количествах 20 августа 1942 г., а 10 сентября 1942 г. — в весовых количествах в Чикагской лаборатории под руководством Гленна Сиборга. Он предложил многоступенчатую методику концентрирования и выделения плутония, которая в дальнейшем развивалась на машиностроительном заводе имени Клинтона в штате Теннеси, а затем получила серийное применение в Хэнфордском комплексе, штат Вашингтон[21]. Перед испытанием первого ядерного оружия, Сиборг вместе с несколькими другими ведущими учёными подписал петицию, известную как доклад Франка (засекреченную на тот период времени), безуспешно призывая президента Трумэна не использовать атомные бомбы против Японии во время Второй мировой войны[22]. Однако в 1945 году выделенный плутоний был использован в создании атомных бомб, разрушивших Хиросиму и Нагасаки.

Помимо основной работы по выделению плутония, во время работы в Чикаго Сиборг предложил выделить элементы с 89 по 94 в отдельную серию элементов (актиноиды) в периодической таблице Менделеева по аналогии с существующей серией (лантаноиды) и предположил существование, а затем впервые выделил и запатентовал новые элементы этой группы: америций и кюрий. Патент на кюрий никогда не использовался в связи с крайне малым периодом полураспада этого элемента. Однако америций использовался в бытовых дымовых детекторах, что обеспечило Сиборгу хороший источник доходов.

После окончания Второй мировой войны и Манхэттенского проекта, Сиборг вернулся к академической жизни и университетским исследованиям. В 1946 г., помимо профессорской деятельности, возглавляя исследования в области ядерной химии в радиационной лаборатории Лоуренса, стал членом Комиссии по атомной энергии США. Сиборг был избран членом Национальной академии наук в 1948 г.

С 1958 по 1961 гг. Глен Сиборг был назначен ректором в Университете Калифорнии, Беркли. Срок его полномочий совпал с ослаблением ограничений, вызванных явлением маккартизма в стране и накладываемых на студентов в области самовыражения, которое началось при его предшественнике, Кларке Керре. В октябре 1958 года Сиборг объявил о снятии запретов на политическую деятельность на экспериментальной основе,[23] и запрет на поддержку коммунизма среди студентов был снят. Это открыло путь для Движения за свободу слова 1964—1965 гг.

Сиборг был сторонником проведения спортивных мероприятий с участием университетской команды «Калифорнийские медведи». Комментатор из Сан-Франциско Херб Кан указывал на то, что фамилия Сиборга является анаграммой популярных слов поддержки университетской команды «Вперёд, медведи» (Go Bears = Seaborg).[24] Сиборг был горд тем, что Калифорнийские Медведи выиграли свой первый и единственный Спортивный чемпионат Национальной студенческой ассоциации по баскетболу в 1959 году, в то время как он был ректором. Футбольная команда также победила на турнире и удостоилась играть в чемпионате Rose Bowl в этом году.[25] Он был членом комитета Спортивного факультета в течение нескольких лет и был соавтором книги под названием «Розы из пепла: Распад и возрождение межвузовской лёгкой атлетики на тихоокеанском побережье» (2000), которая описывала основание конференции Pac-12 в 1959 г., в котором Сиборг сыграл определённую роль в восстановлении доверия к студенческому спорту, после скандального расформирования Конференции Тихоокеанского побережья, основные участники которой образовали Спортивную ассоциацию университетов Запада, в котором он сыграл определённую роль в восстановлении доверия к студенческому спорту.[26]

Сиборг также входил в президентский Комитет научных советников при администрации Эйзенхауэра. В рамках комитета он в ноябре 1960 года подготовил доклад «О научном прогрессе, университетах, и федеральном правительстве», также известный как «Отчёт Сиборга», в котором призвал к увеличению федерального финансирования науки.[27] В 1959 году он помог основать в Беркли Лабораторию космических наук во главе с Кларком Керром.[28]

Президент Кеннеди и председатель Комиссии по атомной энергии Гленн Сиборг

С 1961 по 1971 гг. Сиборг был назначен Джоном Ф. Кеннеди председателем Комиссии по атомной энергии (AEC).[29] Его принятие в комиссию избранным президентом Кеннеди было под большим вопросом в конце 1960-х, когда члены предвыборной кампании Кеннеди выяснили, что Сиборг был включён в список «Людей, разделяющих идеи Никсона», однако Гленн сказал, что всю свою жизнь считал себя демократом и был сбит с толку, когда появилась статья, связывающая его с политикой вице-президента Ричарда Никсона, республиканца, которого Сиборг знал разве что в качестве случайного знакомого.

Будучи председателем АЕС, Сиборг участвовал в команде по переговорам о подписании , в котором США, Великобритания и СССР подписали запрет на все наземные испытательные опыты ядерного оружия. Сиборг считал свой вклад в подписание договора как одно из своих величайших достижений. Несмотря на строгий запрет со стороны Советского Союза на фотосъёмку на церемонии подписания, Сиборг пронёс с собой миниатюрную камеру мимо советской гвардии и сделал фотографию Никиты Хрущева во время подписания договора.[30]

Сиборг поддерживал тесные отношения с президентом Линдоном Джонсоном и настаивал на развитии Договора о нераспространении ядерного оружия. Сиборг был вызван в Белый дом в первую неделю правления Никсона в январе 1969 года для консультирования президента по поводу его первого дипломатического кризиса с Советским Союзом на тему ядерных испытаний. Он консультировал советника президента Никсона Джона Эрлихмана по поводу еврейского учёного Залмана Шапиро, подозреваемого в утечке ядерных секретов Израилю.

Сиборг опубликовал несколько книг и журнальных статей во время работы в Комиссии по атомной энергии. Он предсказал существование элементов серии трансактинидов (со 104 по 120 порядковый номер) и суперактинидов (со 121 по 157 порядковый номер) в периодической таблице,[31] не синтезированных ранее. Хотя большинство из этих теоретических будущих элементов имеют очень короткий период полураспада и, следовательно, не ожидалось их практическое применение, он также выдвинул гипотезу о существовании стабильных сверхтяжёлых изотопов некоторых элементов и целого острова стабильности.[32]

После службы в качестве председателя Комиссии по атомной энергии, Сиборг вернулся в Калифорнийский университет Беркли. Он также служил в качестве председателя наук Лоренс Холла, где он стал главным исследователем Великих открытий в математике и естественных науках, работая с директором Жаклин Барбер. Сиборг был президентом Американской ассоциации содействия развитию науки в 1972 году и являлся президентом Американского химического общества в 1976 г.[33]

В 1980 году он получил золото при альфа-распаде висмута, работая в лаборатории Лоуренса в Беркли. Его экспериментальная методика, основанная на ядерной физике, позволяла удалить протоны и нейтроны из атомов висмута. Технология получения Сиборга была слишком дорогостояща, чтобы создать массовое производство золота, однако его работа была близка к получению мифического философского камня.[34][35]

В 1981 году Сиборг стал одним из основателей Всемирного совета по вопросам культуры.[36]

В 1983 году президент Рональд Рейган назначил Сиборга в Национальную комиссию по вопросам передового опыта в области образования. Комиссия подготовила доклад «Нация в опасности: план реформы образования»[37], который привлёк внимание к образованию, в качестве национального вопроса.[38]

Сиборг прожил большую часть своей последующей жизни в Лафейетте, штат Калифорния, где он посвятил себя редактированию и изданию журналов, освещающих начальный этап его карьеры и планы на будущее. Он собрал группу учёных, которые критиковали учебную программу в штате Калифорния: они рассматривали её слишком социально ориентированной и недостаточно сосредоточенной на науке. Губернатор Калифорнии Пит Уилсон назначил Сиборга главой комитета, выступающего за внедрение изменений в учебный план научной Калифорнии, несмотря на недовольство трудовых организаций и др.

Сиборг был удостоен множеством премий и наград в течение своей жизни. Он даже был занесён в Книгу рекордов Гиннеса как человек с самой длинной записью в серии книг Marquis Who's Who, в которых публикуются краткие биографии знаменитых людей.

Сиборг также известен своим значительным наследием. Память об учёном увековечена в наименовании 106-го элемента периодической таблицы Менделеева, названного сиборгием в его честь. Сиборг — первый человек, чьё имя занесли в периодическую систему при жизни (вторым стал Ю. Ц. Оганесян, имя которого 28 ноября 2016 года получил элемент оганесон; названия эйнштейний и фермий, предложенные ещё при жизни Эйнштейна и Ферми, не были утверждены и занесены в таблицу до их смерти).

Название упомянутого химического элемента венчает длинный перечень всего, что носит имя Сиборга, включающий учреждения, награды, стипендии, топонимы и даже небесное тело:

В 1942 году Сиборг женился на Хелен Григгс, секретарше физика Эрнеста Лоуренса. Во времена Манхеттенского проекта Сиборг был вынужден переехать в Чикаго, будучи помолвленным с Хелен. Вернувшись домой, Гленн и Хелен расписались. У них было семеро детей, из которых первый, Питер Гленн Сиборг, умер в 1997 году (его близнец Полетт умер в младенчестве). Остальных зовут Линн Сиборг, Дэвид Сиборг, Стив Сиборг, Эрик Сиборг и Дайан Сиборг.

Сиборг был заядлым туристом. Став председателем Комиссии по атомной энергии в 1961 году, он ежедневно ходил пешком по тропе, ведущей до штаб-квартиры в Германтаун, штат Мэриленд. Он часто приглашал коллег и знакомых прогуляться с ним, и тропа стала известна как «Тропа Гленна Сиборга». Этот путь с тех пор стал частью трассы межстрановой сети Американской Ассоциации пешего туризма. Сиборг и его жена проложили тропу от дома до границы Калифорнии и Невады.

В свободное время учёный любил играть в гольф, читать и работать в саду.

Сиборг был избран иностранным членом Королевской шведской академии наук в 1972 году и иностранным членом Королевского общества в Лондоне в 1985 году. Он был признан шведо-американцем Года в 1962 г.

Сиборг поддерживал связь со шведскими корнями. Он часто посещал Швецию, а все члены его семьи были членами шведского родословного общества, семейной ассоциации, открытой для каждого потомка семьи шведов, шведской семьи с немецким происхождением, из которой Сиборг и происходил со стороны его матери.

24 августа 1998 года, находясь в Бостоне на заседании Американского химического общества, Сиборг перенёс инсульт, что привело его к смерти полгода спустя, 25 февраля 1999 года в своём доме в Лафейетте.

В школе сверстники прозвали Сиборга «Долговязый», потому что он был намного выше своих одноклассников.

Сиборг был признан одним из «Десяти выдающихся молодых людей в Америке» по мнению Американской комиссии по молодёжи в 1947 году (наряду с Ричардом Никсоном и другими).

В 1997 году в честь Сиборга назвали 106-й элемент периодической таблицы Менделеева — сиборгий. После этого рабочий адрес Сиборга можно было записать при помощи обозначений химических элементов, из которых первые три синтезировал он сам: Am, Cf, Bk, Lr, Sg (америций, калифорний, берклий, лоуренсий (лаборатория имени Лоуренса)).

Сиборг является автором или соавтором 25 монографий и более 550 публикаций.