Тем самым ученые XX века решили практически задачу, которую еще в годы открытия периодического закона поставил Д. И. Менделеев. Говоря о химических превращениях (превращениях молекул), Менделеев указывал: «Все учение химии состоит в учении о свойствах элементов. Цель и задача — превратить один в другой — это будет дальше».
Над превращением элементов безуспешно бились средневековые алхимики, стремившиеся получить золото, серебро и другие драгоценные металлы из дешевых свинца, ртути и меди. Но только ученые XX века, изучив свойства атомов и их ядер и овладевая ядерными реакциями, научились осуществлять подобные превращения. И атомы ртути и свинца могут быть средствами современной физики превращены в атомы золота и серебра. В ядре, например, атома ртути 80 протонов. Можно выбить один из них. Мы получим тогда ядро с 79 протонами. Это будет ядро атома золота. Но только золото, добываемое подобным способом, обходится чрезвычайно дорого. Поэтому такой способ производства золота пока не имеет практического значения.
Для обстрела атомных ядер с целью вызвать их превращения нужны очень быстрые частицы. Длительное время единственным источником таких частиц были естественные радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы (ядра гелия). Но альфа-частицы, как и всякие ядра, имеют положительный электрический заряд. Поэтому при приближении к обстреливаемому ядру, также положительно заряженному, альфа-частица испытывает действие силы электрического отталкивания тем большее, чем больше заряд ядра.
Вследствие этого энергии альфа-частиц, испускаемых радиоактивными веществами, хватает лишь для расщепления ядер легких атомов. От более тяжелых ядер природные альфа-частицы отталкиваются, не проникая внутрь их.
Для увеличения скорости заряженных частиц-«снарядов» были созданы весьма сложные установки — ускорители, в которых альфа-частицы, протоны, дейтероны и другие заряженные частицы разгонялись до громадных скоростей и, значит, энергий.
Первые установки такого рода были созданы английскими физиками Кокрофтом и Уолтоном, а затем и советскими физиками Синельниковым и Вальтером, сумевшими получить с помощью этих установок быстрые протоны.
Протоны в качестве «снарядов» для обстрела атомных ядер имеют серьезное преимущество перед альфа-частицами. Оно заключается в том, что заряд у протона в 2 раза меньше заряда альфа-частицы. Вследствие этого сила отталкивания, испытываемая протоном при его приближении к обстреливаемому ядру, будет в 2 раза меньше силы, которую испытывает альфа-частица. Поэтому протону легче проникнуть в ядро и вызвать его превращение. Обстреливая быстрыми протонами атомы лития, Д. Кокрофт и Э. Уолтон в Англии осуществили в 1932 г. расщепление его ядра на две альфа-частицы. Ядро лития с атомным весом 7, захватив попавший в него протон, возбуждается («нагревается») и затем распадается на две альфа-частицы (два ядра гелия), разлетающиеся в прямо противоположных направлениях с большой скоростью.
