Склодовская решила, что в урановой руде, кроме урана, скрывается еще какое-то неизвестное и тоже лучистое вещество.

Марии Склодовской удалось извлечь из урановой руды два новых вещества. Одно из них было названо полонием в честь родины Склодовской — Польши, а другое — радием, что значит лучистый (радиус — луч).

В те же годы Мария Склодовская установила, что ранее известный элемент — торий, так же как и уран, обладает лучистыми свойствами. Один ученый открыл существование пятого ураноподобного вещества — актиния.

В нижних рядах таблицы Менделеева собралось семейство лучистых веществ: полоний, радий, актиний, торий и уран. Все они получили название радиоактивных элементов, то есть способных к излучению.

Наибольшей радиоактивностью обладает радий. Он так же, как и уран, но гораздо сильнее его засвечивает плотно укупоренные фотопластинки. В его присутствии листочки электроскопа теряют свой заряд и спадаются; драгоценные камни, сернистый цинк, платиново-синеродистый барий и некоторые другие вещества начинают светиться.

Все это было необычно, странно, необъяснимо. Ученые еще никогда не видали ничего подобного. Это были вещества, рождающие излучение.

Когда радиевой соли было добыто в достаточном количестве, то есть несколько миллиграммов, Пьер Кюри заметил, что пробирка с хлористым радием всегда теплее окружающей среды. Радий выделял теплоту!

Пьер Кюри взял калориметр и в середину большого куска льда положил ампулу с хлористым радием.

Через час ученый измерил, сколько льда растопила теплота, выделенная радием.

Эти измерения, многократно повторенные Пьером Кюри и другими учеными, показали, что один грамм радия выделяет в час 140 малых калорий.

Радий — вещество, из которого непрерывно сочится энергия — теплота.

Но это еще не так поразило ученых. Самое странное ожидало их впереди. Несколько месяцев спустя Пьер Кюри повторил свой опыт с куском льда и оказалось: грамм радия попрежнему выделяет в час по 140 калорий. Радий не «устает». Исследуемый радий хранился в лаборатории почти полтора года! Он излучает, он греет уже 12 тысяч часов! За это время радий выделил 1680 килокалорий! А сколько же теплоты он израсходовал, когда находился не в ампуле, а в руде?

Энергия непрестанно струится из радия, и нет сколько-нибудь явственных признаков оскудения ее запасов. Нельзя также заметить убыли радия — вес ампулы, как казалось тогда Кюри, не уменьшается.

«Закон сохранения материи и энергии недействителен! Энергия может рождаться из ничего», — поспешили объявить некоторые физики. — «Законы движения нарушены», — утверждали другие. — «Происходит всеобщее крушение принципов», — писал один из представителей идеалистического лагеря.

Реакционные ученые готовились торжествовать победу. «Уничтожение» основных законов природы позволяло им объяснять мир действием божественных сил. Всякое знание обессмысливалось.

Однако дальнейшие исследования супругов Кюри и других физиков быстро опровергли все торопливые выводы.

Атомы радиоактивных элементов не вечны. Они постепенно распадаются и превращаются в атомы других, более легких, химических элементов. Уран становится радием. Радий, претерпевая 16 превращений, переходит в конце концов в свинец и гелий.

Из одного грамма урана по прошествии достаточно большого промежутка времени получится 0,8653 грамма свинца и 0,1345 грамма гелия. Недостающие до единицы 0,0002 грамма составляют ту массу, которая была израсходована на излучение.

Грамм урана за всю свою «жизнь» выделяет около 4,24·10⁹ калорий энергии.

Радиоактивные атомы неустойчивы. Часть их массы преобразуется в излучение, а в «остатке» получается радий и гелий. Энергия, следовательно, не рождается из ничего. В излучение преобразуется вещество.

Это открытие послужило блестящим доказательством того, что излучение тоже материально.

До открытия радиоактивности ученые представляли себе мир, состоящим из двух чуждых и непохожих друг на друга элементов — материи и энергии. Они считали их противоположными, как добро и зло, как покой и движение.

Исследование распада атомов отвергло это ошибочное суждение. Никаких двух сущностей нет. Свет и булыжник, электрическая искра и стакан чаю хотя и очень непохожи друг на друга, но они служат только различными формами проявления движущейся материи. И ничего, кроме движущейся материи, в природе нет.

Подлинной науке пришлось выдержать жестокий бой с реакционным направлением в физике. Некоторые ученые пытались доказывать, что в результате радиоактивного распада материя якобы превращается в энергию, излучается и бесследно рассеивается — исчезает. «Материи нет, — утверждали эти ученые — существуют только сгустки энергии».

Против мутного потока реакционных гипотез, хлынувших в науку в 1908 году, выступил Владимир Ильич Ленин. В своей гениальной работе «Материализм и эмпириокритицизм» он разоблачил попытки идеалистов, стремившихся извратить подлинную науку.

Передовые ученые не поддались теориям реакционной философии, продолжали исследовать строение атомов радиоактивных веществ и постепенно проникали в суть явлений, происходящих при их распаде.

Было установлено, что с течением времени излучение радиоактивных элементов ослабевает, так как уменьшается количество их атомов. Распад атомов происходит очень медленно, поэтому-то Кюри и не могли заметить уменьшения веса ампул. Срок наблюдения был слишком мал. Атомы разрушаются, подчиняясь строгому закону: половина всего наличия атомов радиоактивного вещества распадается в течение определенного срока.

Например, половина всех атомов тория распадается за 18 миллиардов лет. Уран распадается наполовину через 4,4 миллиарда лет. Время полураспада атомов протактиния равно 32 тысячелетиям.

Радий распадается сравнительно быстро. Половина всех атомов радия исчезнет за 1590 лет. В следующие 1590 лет распадется половина остатка. Когда пройдет еще 1590 лет, от радия останется только 1/8 первоначального количества. Через 15 900 лет радия сохранится только 1/1024 доля современного количества.

Если бы запас радия непрерывно не пополнялся ураном, — он давно бы исчез из минералов земной коры.

Распад радиоактивных веществ сопровождается выделением энергии. Грамм радия выделяет в час 140 калорий. Грамм тория—0,000018 калории.

Уж не тут ли кроется тайна солнечной кочегарки! Может быть, недра Солнца богаты радиоактивными элементами. Распадаясь, они подогревают Солнце. А сроки распада таковы, что радиоактивные элементы безусловно могут снабжать Солнце энергией в течение миллиардов лет.

Эту догадку стали проверять. Вычисления давали как будто благоприятный результат. В самом деле, допустим, что всего лишь 0,378 % всей массы Солнца состоит из смеси урана и радия. Урана 75·10²³ тонн и радия 23·4¹⁷ тонн. Этого, сравнительно с общей массой Солнца, ничтожного количества радия и урана вполне достаточно, чтобы обеспечить выработку энергии в 546,1·10²² килокалорий в минуту. Причем главным поставщиком энергии будет именно радий. Уран же служит для того, чтобы непрерывно пополнять убыль радия и поддерживать его количество неизменным. При этом условии Солнце начнет ослаблять свое излучение только когда минет 4,4 миллиарда лет.

Фотография кошелька, сделанная лучами радия.

Если предположить, что источником солнечной энергии служит распад тория, то значит на Солнце тория должно быть 0,95 % всей его массы, и Солнце уменьшит излучение вдвое через 18 миллиардов лег.

Такие расчеты казались бы убедительными, если бы не одно существенное возражение. Еще в прошлом столетии было установлено, что каждый газ или пар в раскаленном состоянии испускает лучи строго определенного цвета. Это важное открытие послужило основой спектрального анализа, то есть позволило по составу света определить, какие химические элементы находятся на Солнце и на звездах.