SRPSKI PANTEON

POLA KORAKA DO FISIJE

Akademik Pavle Savić

Akademik Pavle Savić

Akademiku Pavlu Saviću i Ireni Žolio-Kiri zamalo je izmakla Nobelova nagrada, možda samo zato što nisu izostavili drugi deo jedne rečencie! Na neki način, naš naučnik bio je centralna ličnost čitave storije o fisiji, zato što je uglavnom on izvodio eksperimente, a očigledno ih je izvodio pedantno i do kraja dosledno. Kada ćemo se ovom velikanu odužiti?

Prof. dr Šćešan Miljanić

Kada je prošao period izuzetno velikog radnog i društvenog, posebno na Beogradskom univerzitetu, gde je bio profesor, i u Institutu „Vinča”, koji je osnovao i niz godina usmeravao, a to je bilo sredinom šezdesetih, akademik Pavle Savić se počeo zanimati za jednu oblast koja, na prvi pogled, nema mnogo veze s onim što je dotle radio.

To je ponašanje materijala pod veoma visokim pritiscima koji se, zahvaljujući dejstvu sile gravitacije, sreću, na primer, u središtima nebeskih tela. Iz ovoga je proistekla pretpostavka o uzroku nastajanja rotacionog kretanja u sistemu na koji dejstvuje gravitaciono privlačenje, koju je on razvijao s akademikom Radivojem Kašaninom.

Pre nego što je osnovao Institut
„Vinča”, potkraj Drugog svetskog
rata, od 1944. do 1946. godine, Pavle
Savić je boravio u Sovjetskom Savezu.

Ukratko: Gravitaciono stezanje je upereno ka težištu tela, tu je kompresija najveća, a temperatura najviša; toplota se odatle zračenjem emituje, usled čega se sistem delimično hladi i skuplja, a gustina raste. „Zbog toga će pri stalno rastućoj gravitaciji, pisao je Pavle Savić, elektroni biti istiskivani iz svojih položaja u atomima. Na taj način istisnuti elektroni odlaze iz atomâ u sistem kao slobodne čestice, a ostaju elektropozitivni ostaci atomâ. Ovi usled toga imaju magnetni moment. Prema tome, istiskivanjem elektrona iz sistema, usled zgušnjavanja sistema gravitacionom kompresijom i hlađenjem, nastaju magnetni momenti, čiji spreg stvara rotaciju čitavog sistema”.

S ovim u vezi navode se implikacije koje se odnose, recimo, na Zemlju, kao što su da je to višeslojna tvorevina, zatim o rasporedu vulkansih ognjišta, o prečnicima planeta itd.

Za potvrdu navedenih hipoteza potrebna su mnoga specifična kosmička merenja, a takvih podataka još nema dovoljno, pa ćemo, verovatno, na potvrde ovih zanimljivih ideja čekati još neko vreme. Jedna od konstatacija Pavla Savića – da Mesec zbog male mase ne može imati dovoljne unutrašnje pritiske da stvori magnetno polje, pa otuda ni rotaciju oko sopstvene ose, potvrđena je merenjima obavljenim s kosmičkih brodova. Treba reći da je ser Artur Edington svojevremeno u drugom kontekstu izneo sličnu ideju „da bi gravitacioni pritisak koji steže male zvezde, tzv. bele patuljke, mogao odvojiti neke elektrone od njihovih protona”.

Zbunjeni Amerikanci

Pre nego što je osnovao Institut „Vinča”, potkraj Drugog svetskog rata, od 1944. do 1946. godine, Pavle Savić je boravio u Sovjetskom Savezu, Radio je u Insitutu fizičkih problema u Moskvi, sarađujući sa sovjetskim nobelovcima Pjotrom Kapicom i Lavom Landauom, i sa Aleksandrom Šaljnikovim, na istraživanjima ultraniskih temperatura bliskih apsolutnoj nuli.

Na tim temperaturama sve supstancije, sem helijuma, prelaze u čvrsto stanje. Helijum je u tim uslovima tečan i ponaša se slično drugim tečnostima. Međutim, on pokazuje diskontinualnu promenu mnogih svojih svojstava: sposobnost da provodi toplotu poraste za oko milion puta! Najneobičnija od svega je pojava superfluidnosti koju je otkrio Pjotr Kapica 1937. godine, a ispoljava se izuzetnom lakoćom proticanja kroz uske otvore kada viskoznost gasa bude tolika mala da je za oko milion puta manja od ma koje druge poznate supstancije. Sa ovim je, donekle, povezana pojava puzanja tečnog helijuma uz zidove staklenog suda u kojem se nalazi (tzv. Djuarov sud, šire poznat kao termos). Prosto rečeno, helijum izlazi iz suda i sliva se niz zidove.

Imao je zadatak da proučava
mogućnosti za dobijanja ekstremno
niskih temperatura, da se
približi apsolutnoj nuli.

Pavle Savić je imao zadatak da proučava mogućnosti za dobijanja ekstremno niskih temperatura, da se približi apsolutnoj nuli, a to se moglo postići samo sprečavanjem puzanja i izbegavanjem brzog dovođenja toplote spolja u helijum. U tom smislu on je imao dve ideje.

Jedna je da tehnički spreči isticanje obrtanjem smjera puzanja, a to je postigao konstrukcijom suda sa posuvraćenim zidovima iznad tečnosti čime se isticanje fizički zaustavlja. Druga ideja se sastojala u otklanjanju mogućnosti puzanja, a to znači nalaženje materijala kod kojeg su athezione sile prema atomima helijuma znatno slabije.

Nakon niza eksperimenata to je postigao tako što je na zidove suda iznad tečnog helijuma nataložio sloj argona, koji je odozgo dovodio i raspršivao u gasnom stanju, nakon čega se ovaj, zbog niske temperature koja vlada u sudu, ledio i hvatao za zidove. Kao i sam helijum, argon spada u tzv. inertne gasove i relativno je indiferentan prema helijumu. Isticanje helijuma je ovim bilo smanjeno, što je omogućavalo silazak na temperature „znatno” ispod λ-tačke. (Pri ovako ekstremnim uslovima za znatno smatraju delovi jednog stepena).

Dakle, Pavle Savić je dao značajan doprinos u oblasti ultraniskih temperatura.

Nakon Moskve je došla Vinča: pored organizacionih poslova, bavio se istraživačkim radom, sada pretežno sa svojim saradnicima. Tu je nastao znatan broj važnih naučnih radova Pavla Savića, što se često prenebregava. Pomenuću samo one koji se odnose na razdvajanje izotopa vodonika, izotopa bora itd. U razdvajanju lakog od teškog izotopa vodonika, što je od ključnog značaja za dobijanje teške vode, u ranima danima Instituta postignuti su rezultati na evropskom nivou koji su saopšteni 1955. u Ženevi na Međunarodnoj konferenciji o miroljubivim primenama atomske energije. Saopštenje je izazvalo pravu senzaciju, jer se ispostavilo da su Amerikanci koristili isti katalizator u svojim fabrikama teške vode, ali to nisu objavili. Na samom  savetovanju su to morali da obelodane.

Jovanovićeva preporuka

Zašto je teška voda, uopšte, važna za ovu priču? Važna je zato što ona služi kao tzv. moderator neutrona u nuklearnim fisionim reaktorima (i dan-danas najbolji od svih), a to su uređaji koji omogućuju kontrolisano i samoodrživo odvijanje fisije i proizvodnju električne energije. Sigurno je da Pavle Savić nije slučajno došao do te teme.

Šta je to fisija? Pojava da se neko teško atomsko jezgro, kada je bombardovano (npr. Neutronom), raspoluti na dva manja uz emisiju ogromne količine enegrije i nekoliko novih neutrona. Od otkrića neutrona 1932. u nekoliko evropskih centara su se odvijala dramatična istraživanja, čiji je cilj bio da se bombardovanjem nekog atomskog jezgra neutronima stvori teže jezgro i, konačno, teži element. U takvim eksperimentima je prednjačio slavni italijanski fizičar Enriko Fermi ve ć od 1934. godine, predvodeći tzv. rimsku grupu.

Pariska grupa je posle dve
godine istraživanja, pored
devet već poznatih, otkrila
desetu radioaktivnost.

Svakako je bilo najzanimljivije šta bi se desilo ako bi se bombardovanju podvrgao najteži element na Zemlji – uranijum, svrstan na poslednje mesto u Periodnom sistemu, s rednim brojem 92. Očekivanja su bila da će se dobiti element za jednu masenu jedinicu teži, s rednim brojem 93, iz njega element 94 itd. Takvih elemenata nema u prirodi, zato ih zovemo transuranijmski elementi ili transurani.

Rimska grupa je objavila da su bombardovanjem uranijuma dobili niz od pet radioaktivnih elemenata, tj. pet radiaktivnosti, među kojima jednu s vremenom poluraspada od 13 minuta. To su pripisali elementu s rednim brojem 93, za koji su smatrali da bi hemijski trebalo da bude sličan renijumu (Re), polazeći od mendeljejevskog principa da on u treba da se nalazi ispod renijuma. Ta sličnost nikada nije pouzdano dokazana.

I nije samo Enriko Fermi tragao za transuranima. Na tome je u Nemačkoj radila berlinska grupa koju je predvodio Oto Han (tu su bili još Liza Majtner, slavno ime nuklearne fizike, a kasnije i Fridrih Štrasman), a u Francuskoj, u Institutu za radijum, tzv. pariska grupa (Irena Žolio-Kiri, ovenčana Nobelovom nagradom 1935. kao što su to prethodno i njeni roditelji, i mladi beogradski fizikohemičar Pavle Savić, koji je potkraj te godine stigao u Pariz). „U Pariz sam došao kao stipendista francuske vlade krajem 1935. Dobio sam polugodišnju stipendiju, jer je francuska vlada u to vreme želela da poveća broj stipendista zbog pariranja prohitlerovskom kursu spoljne politike Stojadinovićeve vlade u Jugoslaviji. Čim sam se smestio otišao sam u Institut za radijum sa preporukom svog profesora Dragoljuba Jovanovića, koji je još ranije bio saradnik Marije Kiri u istom institutu.”

Berlinska grupa je ponovila Fermijev eksperiment i smatrala je da je potvrdila njegove  rezultate. Našli su čak devet različitih radioaktivnosti, što je još više zamaglilo sliku (štaviše, „transurane” slične Re, Os, Ir, Pt, mada to nije pouzdano dokazano). Pariska grupa je posle dve godine istraživanja, pored devet već poznatih, otkrila desetu radioaktivnost s vremenom poluraspada od 3,5 časova (označenu kao R3,5 h). Sledeći korak je bio da je pogodnim hemijskim operacijama izoluju iz smeše i identifikuju. Pavle Savić je za razdvajanje koristio „porodičnu metodu” Kirijevih – frakciono taloženje. Opite je, zapravo, izvodio na sledeći način: oksid uranijuma se izloži preko noći dejstvu neutrona. Zračeni oksid se onda rastvori u kiselini. Kako su se ozračivanjem dobijale ekstremno male količine novonastalih elemenata, taloženja su, da bi uopšte bila vidljiva, izvođena uz dodatak merljivih količina neradioaktivnog oblika istog tog elementa koji bi sa sobom pri operacijama povlačili i radioaktivni oblik. Traženi element se u potpunosti taložio s dodatim neaktivnim lantanom. Zbog toga se nije ni moglo sa sigurnošću zaključiti da se radi o lantanu, i to je naučno potpuno opravdano.

Kasnije je postalo jasno da se, zaista, radi o lantanu.

Drugi deo rečenice

Da su Irena Žolio-Kiri i Pavle Savić izostavili drugi deo rečenice kojim se izražava sumnja u to da se radi o lantanu ili, još bolje, da on nije bio dosledan u frakcionisanju i da ga je izvodio kroz osam ili devet koraka, bilo bi jasno da je otkrivena fisija! Bez obzira na sve, važno je skrenuti pažnju na izuzetan naučni značaj iznesenog stanovišta.

Prvo, Irena Žolio-Kiri i Pavle Savić su prvi konstatovali i desetu radioaktivnost, pored devet poznatih.

Drugo, oni su hemijska svojstva te radioaktivnosti precizno okarakterisali i došli do zaključka da se najvjerovatnije radi o lantanu.

I treće, spominjanje lantana, koji je na rednom broju 57 u Periodnom sistemu, dakle 35 mesta ispod uranijuma, i skoro upola je lakši, predstavlja revolucionarno mišljenje za nauku toga doba. Potpuno je obrnulo logiku, jer je ukazalo na to da se od jednog teškog atoma sa samog kraja dobija atom iz sredine Periodnog sistema. Ostatak bi morao biti nešto što nosi preostalu masu, a to navodi na zaključak da se uranijum razdvojio na dva atoma.

To je, dakle, deoba atomskog jezgra – fisija, a Irena Žolio-Kiri i Pavle Savić bili su na samo pola koraka od toga da tako nešto kažu, ali ipak nisu rekli.

Zašto se to nije desilo? Nije to samo nedostatak hrabrosti da se izađe izvan kruga Hanovih (Oto) „transurana” kojima su svi bili opterećeni, već i čudan sticaj naučnih činjenica – prvih devet frakcija pri taloženju je ukazivalo na identičnost s lantanom, dok se u desetoj, ali to je postalo jasno mnogo godina kasnije, pojavio jedan izotop itrijuma, koji igrom slučaja pokazuje radioaktivnost veoma sličnu lantanovoj i takođe nastaje bombardovanjem neutronima. On je u Periodnom sistemu iznad lantana i naravno da mu je hemijski vrlo sličan, što je i dovelo do zbrke.

Konačno, otrkiće fisije je došlo 1939, pet godina nakon ove uzbudljive potrage.

Berlinska grupa je, podstaknuta nalazima pariske grupe, a sa namerom da ih opovrgne smatrajući da su nemogući, ponovila i reinterpretirala svoje prethodne rezultate, našavši da se zaista dobija lantan (umesto aktinijuma po prethodnoj interpretaciji), a barijum umesto radijuma. Drugim rečima, mnoge radioaktivnosti koje su pripisivane transuranima pripadaju, u stvari, fisionim proizvodima uranijuma. Zaključak je bio da se uranijum, kada se ozrači neutronima, raspada na jezgra elemenata koji su znatno lakši od njega. Ovakvo tumačenje dala je Liza Majtner. Rezultati su objavljeni u januaru 1939.

Dakle, pariska grupa je širom otvorila vrata ka fisiji, a berlinska je kroz ta vrata prošla.

A šta se docnije zbilo s protagonistima fisije?

Predložen za Nobela

Za otkriće fisije Oto Han  je dobio Nobelovu nagradu 1944. i može se reći da je to razumljiva, a u najvećoj meri i pravedna odluka. On je bio izuzetno veliko ime u radiohemiji svoga doba, i kao takav je čak tri (!) puta, ne računajući ovo za fisiju, bio predlagan. Činjenica je da su on i Fridrih Štrasman doveli do kraja ono što su Irena Žolio-Kiri i Pavle Savić, u stvari, otkrili, mada potonji nije postao nobelovac.
Nepravda je, možda, što Liza Majtner nikada nije dobila Nobelovu nagradu, a bila je predlagana čak četiri puta. Ipak, nije bila uključena u poslednje, ključne eksperimente Hana i Štrasmana, jer je kao Jevrejka morala da emigrira iz nacističke Nemačke.
Enriko Fermi je nagrađen još 1938. Inicirao je eksperimente na uranijumu koji su doveli do fisije, ali je istraživače naveo na krivi put time što je, bez valjanih dokaza, insistirao na transuranima, ignorišući upozorenja Ide Nodak (suotkrivač elementa renijuma) da njihovi dokazi nemaju čvrstih osnova.
U vezi sa ovom dramatičnom potragom veoma je zanimljivo da je baš on napravio prvi nuklearni reaktor, u Čikagu krajem 1942. godine. A nuklearni reaktor je uređaj koji omogućuje da se fisija jezgara obnavlja sama od sebe i odvija kao lančana reakcija. Eto, time se on vratio na fisiju uranijuma izazvanu neutronima, u šta samo nekoliko godina ranije nije verovao.
Pavle Savić – on je u ovom društvu slavnih bio najmlađi, imao je manje od 30 godina, i ako Irena Žolio-Kiri nije dobila Nobelovu nagradu nije bilo za očekivati da će i on, jer su sve radili zajedno. Istini za volju, jedan od dokaza veličine otkrića do kojeg je došla pariska grupa, jeste da su 1939. Irena Žolio-Kiri i Pavle Savić bili predloženi za Nobelovu nagradu, ali je ona data za otkrića iz drugih oblasti. Verovatno da u takvim odlukama igra ulogu i to da je ona već imala jednu.
Na neki način, Pavle Savić je bio centralna ličnost čitave storije o fisiji, zato što je uglavnom on izvodio eksperimente, a očigledno ih je izvodio pedantno i do kraja dosledno, zahvaljujući čemu je putanja istraživanja sa „transurana” prebačena na „staze fisije”. Suština je ovde najvažnija, a ona se svodi na to da je čovečanstvo naporima više istraživačkih grupa došlo do jednog novog i važnog znanja.
Dorpinos otkriću nuklearne fisije – što se smatra za jedno od najvećih u istoriji nauke – svakako je najznačajniji naučni rezultat Pavla Savića. Nije sada teško zaključiti zašto je on odabran da osnuje Institut za nuklearne nauke u Vinči, i kakva je veza između fisije i teške vode. Fisija je napravila tehnološku revoluciju, jer je donela nove mogućnosti, naročito u pogledu proizvodnje električne energije.
Naučna zvezda Pavla Savića sija punim sjajem i sijaće još veoma dugo, jer otkrića na kojima je on radio, posebno nuklearna fisija, sijaju nesmanjenim sjajem već decenijama. Ta svetlost se, iz dosta nejasnih razloga, ovde slabo probija. Bilo bi neophodno da sada, kada je sve prošlo proveru vremena, on bude svrstan u red velikana kao čovek koji se bavio naukom – tom globalnom tajnom, i u tome dosegao globalni značaj.

O autoru

Stanko Stojiljković

1 komentar

  • Drago mi je da ponovo izlazi Galaksija i da je pišu naši kvalifikovani stručnjaci. Mislim da o našim naučnicima i njihovoj zaostavštini tek treba, na razuljiv način, približiti čitalačkoj publici.
    Koliko je meni poznato u našim školama se uglavnom govorilo o naučnim legendama kao što su Nikola Tesla ili Mihajlo Pupin a masa ostalih naučnika i umetnika, koji su u raznim oblastima dali nemerljive doprinose ukupnom svetskom saznanju i napretku, ostala je na margini.
    Nije Pavle Savić bilo koja veličina. On je naučni džin, a mi smo ostali uskraćeni za prava saznanja, ali i prave podsticaje koje bi mladi dobili.
    Pravo pitanje za mene je, ima li mesta osnivanju predmeta iz istorije srpske nauke, umetnosti i uopšte istorije srpske državnosti i njenog mesta u svetu. Milutin Milanković je prvi u svetu, na Beogradskom univerzitetu osnovao i držao predmet Istorija astronomije (izvinjavam se ako sam pogrešno naveo naziv predmeta). Bilo bi mi drago da se u naše škole uvede predmet koji tretira istoriju Srbije kroz razvoj nauke, umetnosti, državnosti itd. Bili bismo bogatiji za saznanja koja pojedinci sporadično i samoinicijativno dopunjuju, a mlade generacije bi dobile saznanje o svojim korenima. Srbija bi, u očima mladih, više vredela.

Ostavite komentar