Как сын фермера с тремя классами образования смог подняться до самых вершин науки, как химик сумел совершить переворот в археологии, рассказывает очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Уиллард Франк Либби

Родился 17 декабря 1908, Гранд-Валли, Колорадо, США

Умер 8 сентября 1980 года, Лос-Анджелес, США

Нобелевская премия по химии 1960 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За введение метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки (for his method to use carbon-14 for age determination in archaeology, geology, geophysics, and other branches of science)».

Принято считать, что для старта в науке нужно иметь либо богатых, либо образованных родителей, которые сумеют направить талант в нужное русло и дать возможности учиться и развиваться. Но в нашем случае все было не так. Человек, совершивший при помощи ядерной химии революцию в археологии и палеонтологии, родился в Колорадо в семье фермеров Оура Эдварда Либби и его супруги Ивы Мэй, в девичестве Риверс. Стандартная фермерская семья, пятеро детей, три класса образования. Так называемая двухкомнатная школа (маленькая школа с двумя классными комнатами) – начальное образование в Себастополисе, штат Калифорния (да-да, этот город в округе Сонома изначально именовался Пайнгроув, но, по легенде, после пьяной драки по поводу осады Севастополя в Крымскую войну – мало ли какие могут быть поводы для драки между ковбоями – получил нынешнее название)… И тем не менее, Либби пробился на самый верх.

Впрочем, изначально он мечтал о карьере горного инженера, отправился в Калифорнийский технологический институт в Беркли и поступил туда с целью освоить горную профессию. Но – полюбил другую. Науку. Химию. В 1931 году он получил бакалаврскую степень и уже через два года под руководством знаменитых физикохимиков Гилберта Льюиса и Уэнделла Латимера защитил диссертацию PhD.

Название работы было амбициозным: «Радиоактивность обычных элементов, в особенности самария и неодима: методы детектирования». В этой работе он независимо от великого Дьердя Хевеши сумел показать, что один из изотопов самария, самарий-147, который считался стабильным, на самом деле медленно распадается (период полураспада – 106 миллиардов лет). «Медленные» изотопы стали любовью Либби на всю жизнь.

Однако до того времени он успел поработать на военную промышленность. США вступили во Вторую мировую, Либби вступил в Манхэттенский проект и начал работать под началом Гарольда Юри, лауреата Нобелевской премии 1934 года за открытие дейтерия. Юри и Либби занялись обогащением урана, и именно Либби участвовал на правах ключевого игрока в создании объекта К-25, фабрики по выделению урана-235 из урановой руды.

Ну а дальше… Дальше мы процитируем великого популяризатора химии Илью Леенсона, который в одной из последних своих статей написал о Либби:

«В 1955 году в Женеве проходила Международная конференция по мирному использованию атомной энергии. Выступление одного из докладчиков началось необычно. Он вышел на трибуну с большим чемоданом, вынул из него старую плетеную обувь и объявил, что ее носил житель Северной Америки 9500 лет назад. Затем извлек из чемодана обломок деревянного весла и сказал, что оно изготовлено в Древнем Египте 3000 лет назад. Каким образом докладчик узнал об этом? Дело в том, что на трибуне стоял разработчик радиоуглеродного метода датировки археологических артефактов, будущий лауреат Нобелевской премии американский физикохимик Уиллард Франк Либби».

Так как же Либби научился узнавать возраст предметов?

Во-первых, все мы в значительной мере состоим из атомов углерода. Во-вторых, мы постоянно находимся в состоянии углеродного обмена с окружающей средой, и те атомы, которые сейчас находятся в нас, некоторое время назад были в составе растений, а еще некоторое время назад были в углекислом газе, который растения поглотили из атмосферы в процессе фотосинтеза. В-третьих, в природе существует три изотопа углерода. Стабильные ¹²С и ¹³С и радиоактивный ¹⁴С с периодом полураспада в 5730 ± 40 лет. Этот изотоп образуется в верхних слоях атмосферы, и за счет перемешивания атмосферы и постоянного поглощения растениями в живых организмах его содержание примерно одинаковое.

Но вот организм умирает. Углеродный обмен останавливается, и радиоактивный изотоп начинает распадаться по бета (-)-распаду со скоростью 3,56 ± 0,07 распада в минуту на грамм углерода. Таким образом, если взять пробу из глубины образца и при помощи масс-спектрометра померять соотношение атомов ¹²С и ¹⁴С, то можно узнать время, которое прошло со времени прекращения углеродного обмена. То есть когда умерло животное или человек, кости которого нашли археологи. Когда был срезан лен, из которого была сделана найденная в гробнице древняя одежда. И так далее. Конечно, оценки здесь будут приблизительные, но тем не менее, время до 60 000 лет таким образом измерить можно. Неудивительно, что Либби получил в 1960 году Нобелевскую премию по химии.

«Сам по себе предложенный мною метод датирования требует осторожности, но его может применять тщательно обученный персонал, соблюдающий чистоту, аккуратность, серьезный подход и обладающий соответствующими практическими навыками. … При таких условиях метод радиоуглеродного датирования … действительно может помочь перелистать назад страницы истории и рассказать человечеству несколько больше о его предшественниках, а значит, и о его будущем», – говорил Либби в своей лекции.

Нужно сказать, что наш герой не был «ботаником» – он любил жизнь, женщин, был дважды женат. В первый раз он женился в 1940 году. Леонора Люсинда Хики была учительницей физики и родила ему дочерей-двойняшек.

В 1966 году Либби развелся и женился на не менее знаменитой, чем он, женщине – Леоне Харриет Вудс. Впрочем, к тому времени ее звали Леона Вудс Маршалл. Она участвовала в создании Чикагской поленницы – первого в мире атомного реактора (единственная женщина, которая была на запуске), затем со своим первым мужем Джоном Маршаллом организовывала и контролировала реакторную фабрику по производству плутония для ядерного оружия. После второго замужества супругу Либби стали звать Леона Вудс Маршалл Либби.

Либби прожил 71 год. Он скончался в 1980-м от осложнений пневмонии – тромба в легком. Некролог великому ученому написал еще один великий человек – Гленн Сиборг.