Chương 9 Hành lang độc: “Itai-Itai”

Các quy tắc sinh học tinh vi hơn quy tắc hóa học rất nhiều, và không ai thấm thía điều này hơn Pauling. Bạn có thể “chặt chém” các amino axit bằng phương pháp hóa học, nhưng dù có bị kích động đôi chút thì cuối cùng chúng vẫn sẽ không mảy may xây xát. Các protein mỏng manh và phức tạp hơn trong sinh vật sống có thể suy yếu dưới tác động của nhiệt, axit hoặc tệ nhất là các nguyên tố bất hảo. Những nguyên tố “lưu manh” nhất thường núp dưới vỏ bọc là các khoáng chất và vi chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sống để có thể khai thác bất kỳ tổn thương nào trong tế bào sống. Và những câu chuyện về sự ảnh hưởng của những kẻ thuộc “hành lang độc” này tới sự sống sẽ hé lộ một trong các mảng tối của bảng tuần hoàn.

Nguyên tố nhẹ nhất trong “hành lang độc” này là cadimi, vang danh từ một mỏ cổ miền trung Nhật Bản. Những người thợ mỏ bắt đầu đào kim loại quý từ khu mỏ Kamioka vào năm 710. Trong nhiều thế kỷ sau đó, những ngọn núi của Kamioka mang lại rất nhiều tài nguyên: vàng, chì, bạc và đồng nên trở thành khu vực tranh chấp của nhiều tướng quân và ông trùm kinh doanh. Nhưng mãi 1.200 năm sau, những tiếng kêu “ Itai-itai! ” (“úi” trong tiếng Nhật) của những người thợ khi xử lý mỏ cadimi đầu tiên mới khiến khu vực này trở nên khét tiếng.

Chiến tranh Nga-Nhật năm 1904-1905 và Thế Chiến I một thập kỷ sau đó đã khiến nhu cầu kim loại của Nhật Bản tăng đáng kể (gồm cả kẽm để chế tạo áo giáp, máy bay và đạn dược). Cadimi nằm ngay dưới kẽm trên bảng tuần hoàn; và trong vỏ Trái Đất, hai kim loại này hòa vào nhau một cách hỗn độn khiến ta không thể phân biệt được. Để tinh chế kẽm trong quặng ở Kamioka, những người thợ mỏ có lẽ đã rang quặng như rang cà phê và ngâm với axit để loại bỏ cadimi. Theo quy định về môi trường thời ấy, họ đổ bùn cadimi còn lại xuống suối hoặc ngay trên mặt đất, khiến nó bị thấm vào mạch nước ngầm.

Ngày nay sẽ không ai nghĩ tới việc đổ cadimi đi như thế. Cadimi được dùng làm lớp phủ chống ăn mòn cho pin và các bộ phận máy tính nên rất có giá trị. Nó còn được dùng để hàn, làm thuốc nhuộm và thuộc da trong thời gian dài. Trong thế kỷ 20, người ta thậm chí còn dùng lớp mạ cadimi sáng bóng để trang trí những chiếc cốc uống nước thời thượng. Nhưng lý do chính khiến ngày nay không ai đổ cadimi đi là vì nó cực độc. Tình trạng hàng trăm người bị bệnh mỗi năm khi uống các loại nước ép trái cây có tính axit (như chanh) nhiễm cadimi từ thành cốc đã khiến các doanh nghiệp ngừng sử dụng chất này. Sau cuộc tấn công khủng bố ngày 11/9/2001, hàng loạt nhân viên cứu hộ tại Khu vực Số không (Ground Zero) đã mắc các bệnh đường hô hấp. Một số bác sĩ lập tức nghi ngờ rằng cadimi (dù còn rất nhiều chất khác) trong hàng ngàn thiết bị điện tử đã phát tán ra môi trường khi tòa tháp Trung tâm Thương mại Thế giới sụp đổ. Tuy đây là một giả thuyết không chính xác nhưng phản xạ của giới chức y tế cho thấy họ lo ngại về nguyên tố thứ 48 như thế nào.

Thật buồn là kết luận đó đến như một phản xạ sau những gì xảy ra một thế kỷ trước gần mỏ Kamioka. Từ năm 1912, các bác sĩ ở đó đã nhận thấy nông dân trồng lúa tại địa phương gục ngã bởi những căn bệnh mới rất khủng khiếp. Lượng nông dân mắc bệnh đau xương khớp tăng gấp đôi, đặc biệt là phụ nữ (chiếm 49/50 trường hợp). Họ cũng mắc cả chứng suy thận, xương cũng mềm hơn và gãy do công việc hằng ngày. Một bác sĩ đã làm gãy cổ tay một cô gái khi bắt mạch. Khi chủ nghĩa quân phiệt lan khắp Nhật Bản, căn bệnh bí ẩn càng bùng nổ vào những năm 1930 và 1940. Nhu cầu kẽm khiến quặng và bùn chảy xuống các chân núi; và dù tỉnh này không bị ảnh hưởng bởi chiến tranh, nhưng hiếm nơi nào chịu ảnh hưởng nặng nề hơn khu vực quanh mỏ Kamioka trong Thế Chiến II. Căn bệnh lan rộng từ làng này sang làng khác và dần được gọi là itai-itai theo tiếng kêu đau dai dẳng của nạn nhân.

Chỉ sau khi chiến tranh kết thúc, vào năm 1946, bác sĩ địa phương Noboru Hagino mới bắt đầu nghiên cứu về bệnh itai-itai . Nguyên nhân đầu tiên mà ông nghi ngờ là suy dinh dưỡng. Vì giả thuyết này đã tự chứng minh là không hợp lý, nên ông chuyển sự chú ý sang các mỏ có phương pháp khai thác công nghệ cao của phương Tây (trái ngược với khu vực ruộng lúa thô sơ của nông dân). Với sự giúp đỡ của một giáo sư sức khỏe cộng đồng, Hagino đã lập một bản đồ dịch tễ học mô tả các trường hợp nhiễm bệnh itai-itai . Ông cũng vẽ một bản đồ thủy văn cho thấy sông Jinzu chảy qua các mỏ và tưới cho những cánh đồng cách đó nhiều cây số. Lúc chồng lên nhau, hai bản đồ gần như trùng khớp. Sau khi kiểm tra hoa màu địa phương, Hagino nhận ra lúa đã nhiễm đầy cadimi.

Các nghiên cứu tỉ mỉ sau đó sớm tiết lộ tác hại của cadimi. Kẽm là một khoáng chất thiết yếu với con người, và cadimi cản trở kẽm trong cơ thể bằng cách “giả mạo” nó (giống như cách hai nguyên tố này hòa trộn với nhau tới mức không phân biệt nổi trong đất). Cadimi đôi khi cũng đào thải lưu huỳnh và canxi, nguyên nhân khiến xương bị ảnh hưởng. Thật không may, cadimi là một nguyên tố vụng về và không thể thực hiện các chức năng sinh học như những nguyên tố khác. Không may hơn nữa, một khi cadimi xâm nhập vào cơ thể thì nó không thể bị thải ra. Suy dinh dưỡng mà Hagino nghi ngờ lúc đầu cũng là một yếu tố. Thực phẩm chủ yếu ở đây là gạo, nên người dân đã bị thiếu một số khoáng chất. Cadimi bắt chước các khoáng chất đó rất giống nên trong cơn đói khoáng chất cồn cào, tế bào “dệt” nó vào các cơ quan với tốc độ còn cao hơn bình thường.

Hagino công bố kết quả của mình vào năm 1961. Như một điều hoàn toàn dễ hiểu và có thể dự đoán trước, công ty khai thác chịu trách nhiệm pháp lý là Công ty khai mỏ và luyện kim Mitsui đã phủ nhận mọi hành vi sai trái (họ vừa mới mua lại đã công ty gây ra thiệt hại). Đáng xấu hổ hơn, Mitsui đã vận động để làm mất uy tín của Hagino. Khi một ủy ban y tế địa phương được thành lập để điều tra căn bệnh itai-itai , Mitsui đã giở trò để Hagino – chuyên gia tầm cỡ thế giới về bệnh này – không được mời. Hagino đi đường vòng bằng cách nghiên cứu các trường hợp mắc bệnh mới được phát hiện ở Nagasaki để củng cố tuyên bố của mình. Cuối cùng, ủy ban này bị cắn rứt lương tâm nên đã phải thừa nhận cadimi “có thể” là nguyên nhân gây bệnh (dù đáng ra Mitsui đã tác động để họ phải chống lại Hagino). Choáng ngợp trước các bằng chứng của Hagino, một ủy ban y tế quốc gia của Nhật Bản đã bác bỏ phán quyết mập mờ này và tuyên bố rằng cadimi chắc chắn là nguyên nhân gây bệnh itai-itai . Đến năm 1972, Công ty khai mỏ và luyện kim Mitsui bắt đầu bồi thường cho 178 người sống sót tổng cộng hơn 2,3 tỷ yên mỗi năm. Mười ba năm sau, nỗi kinh hoàng của nguyên tố thứ 48 vẫn còn đeo bám Nhật Bản: trong phần The Return of Godzilla (Sự trở về của Godzilla) mới nhất khi đó, nhà sản xuất phim đã để quân đội Nhật Bản triển khai tên lửa mang đầu đạn cadimi nhằm tiêu diệt Godzilla. Nếu không tính tới chuyện chính bom H đã mang lại cho Godzilla sự sống, thì bạn sẽ thấy đây là một đánh giá khá tệ về cadimi.

Tuy nhiên, bệnh itai-itai không phải là sự cố duy nhất ở Nhật Bản vào thế kỷ trước. Vào thế kỷ 20, người dân nông thôn Nhật Bản đã ba lần nữa trở thành nạn nhân của tình trạng ngộ độc công nghiệp hàng loạt (hai lần với thủy ngân, một lần với SO 2 cùng NO 2 ). Chúng được gọi là “Bốn căn bệnh ô nhiễm chính của Nhật”. Ngoài ra, hàng ngàn người khác đã bị nhiễm phóng xạ khi Mỹ thả bom nguyên tử xuống Nhật năm 1945. Nhưng bom nguyên tử và ba trong số “bốn căn bệnh ô nhiễm chính” vẫn xảy ra sau đợt dịch thầm lặng kéo dài ở Kamioka (trừ việc nó không hề thầm lặng cho những người dân ở đó: “Itai-Itai”).

Đáng sợ hơn, cadimi vẫn chưa phải là nguyên tố độc hại nhất. Nó nằm trên thủy ngân – một chất độc thần kinh. Và bên phải thủy ngân là những nguyên tố kinh khủng nhất trên bảng tuần hoàn: tali, chì và poloni – trọng tâm của “hành lang độc”.

Sự phân cụm này là một trùng hợp ngẫu nhiên nhưng cũng có những lý do hóa học và vật lý phù hợp cho việc những nguyên tố độc hại co cụm với nhau tại góc đông nam của bảng tuần hoàn. Một nguyên nhân khá nghịch lý là không kim loại nặng nào trong số này dễ bay hơi. Natri hay kali nguyên chất sẽ phát nổ khi tiếp xúc với tế bào trong cơ thể vì chúng phản ứng với nước. Nhưng kali và natri hoạt động hóa học rất mạnh nên không bao giờ xuất hiện ở dạng nguyên chất (cũng là dạng nguy hiểm của chúng) trong tự nhiên. Các nguyên tố thuộc “hành lang độc” lại tinh vi hơn và có thể luồn sâu vào trong cơ thể trước khi phát tác. Hơn nữa, như nhiều kim loại nặng khác, số lượng electron mà chúng có thể cho đi khá đa dạng nên sẽ thể hiện nhiều số oxy hóa tùy theo hoàn cảnh. Kali luôn phản ứng dưới dạng K + , còn tali có thể là Tl + hoặc Tl +3 . Kết quả là tali có thể bắt chước nhiều nguyên tố và luồn lách vào nhiều ngõ ngách sinh hóa khác nhau.

Đó là lý do tại sao tali (nguyên tố thứ 81) được coi là kẻ nguy hiểm nhất trên bảng tuần hoàn. Tế bào của động vật có các kênh ion đặc biệt để hút kali, và tali đã lợi dụng những kênh này để đi vào cơ thể (thường là thẩm thấu qua da). Khi vào bên trong cơ thể, tali sẽ ngừng giả vờ là kali và bắt đầu tháo các liên kết của những amino axit quan trọng, cũng như gỡ các nếp gấp phức tạp trong protein để khiến chúng trở nên vô dụng. Và không như cadimi, tali không nằm trong xương hay thận mà đi lang thang như du mục Mông Cổ phiên bản nguyên tử vậy. Mỗi nguyên tử tali đều có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng.

Vì những lý do này nên tali được coi là “chất độc của những kẻ hạ độc”, chuyên dành cho những kẻ tìm vui trong việc bỏ độc vào đồ ăn thức uống. Vào những năm 1960, gã người Anh Graham Frederick Young đã bắt đầu thử nghiệm trên chính gia đình mình bằng cách rắc tali vào ấm trà và nồi hầm sau khi đọc đám tin tức giật gân về những kẻ giết người hàng loạt. Hắn nhanh chóng được gửi đến một viện tâm thần nhưng sau đó lại được thả (một điều không thể tin nổi). Ngay khi vừa được thả, Young đầu độc thêm bảy mươi người nữa, bao gồm một loạt cấp trên. Chỉ có ba người chết, bởi Young muốn kéo dài sự đau khổ của họ bằng liều lượng ít hơn mức gây chết người.

Các nạn nhân như của Young không hiếm gặp trong lịch sử. Tali có một bảng thành tích khủng khiếp* trong việc thủ tiêu gián điệp, trẻ mồ côi và các bà cô sở hữu những điền trang lớn. Nhưng thay vì hồi tưởng lại những khung hình đen tối, chúng ta nên nhớ đến lần nguyên tố thứ 81 tham gia vào một vở hài kịch (dù phải thừa nhận rằng nó vô cùng bệnh hoạn). Trong suốt những năm bị ám ảnh bởi Cuba, Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) đã ấp ủ kế hoạch rắc bột talc pha tali vào tất của Fidel Castro. Các điệp viên CIA đặc biệt thích thú với viễn cảnh chất độc sẽ làm rụng hết tóc và cả bộ râu nổi tiếng của ông. Họ hy vọng sẽ làm Castro bẽ mặt trước đồng chí trước khi giết ông. Không có hồ sơ nào ghi lại lý do tại sao kế hoạch này chưa từng được thực hiện.

Một lý do khác khiến tali, cadimi và các nguyên tố liên quan trở thành những chất độc sáng giá là vì chúng tồn tại vĩnh viễn. Tôi không chỉ có ý nói về khả năng tích lũy trong cơ thể như cadimi. Cũng như oxy, các nguyên tố này có hạt nhân rất bền, gần như là hình cầu và không bao giờ phân rã phóng xạ, nên chúng vẫn tồn tại trong vỏ Trái Đất. Ví dụ: chì (nguyên tố có hạt nhân bền vĩnh cửu nặng nhất) nằm ở ô 82 – một con số kỳ diệu, và bitmut (nguyên tố nặng nhất có hạt nhân nguyên tử gần như bền nhất) là hàng xóm của nó: ô 83.

Do bitmut đóng một vai trò đáng ngạc nhiên trong “hành lang độc”, nên nguyên tố kỳ lạ này xứng đáng được xem xét kỹ hơn. Một vài mô tả nhanh về bitmut: là một kim loại màu trắng ánh hồng nhạt, nhưng nó lại cháy với ngọn lửa xanh và phát ra khói vàng. Giống như cadimi và chì, bitmut được sử dụng rộng rãi trong sơn và thuốc nhuộm và thường thay thế “chì đỏ” trong pháo hoa “trứng rồng”. Trong vô số chất sinh ra từ các tổ hợp của nguyên tố hóa học trên bảng tuần hoàn, bitmut là một trong số rất ít chất có khối lượng riêng giảm đi khi đông đặc từ thể lỏng thành thể rắn. Ta không đánh giá cao sự kỳ lạ này vì mặt hồ đóng thành băng thì nhưng phía dưới vẫn là nước lỏng; và về lý thuyết thì khi “đóng băng”, bitmut cũng nổi lên như vậy. Điều này cho nó tính chất gần như độc nhất vô nhị trên bảng tuần hoàn (vì mật độ phân tử của chất rắn hầu như luôn lớn hơn chất lỏng). Hơn nữa, “băng” bitmut hẳn là sẽ tuyệt đẹp. Nó đã thành vật trang trí mặt bàn làm việc và đồ trưng bày yêu thích của các nhà khoáng vật học và người đam mê nguyên tố vì có thể tạo thành tinh thể xoắn ốc phức tạp màu cầu vồng. Bitmut mới “đóng băng” sẽ trông như những bức vẽ đầy màu sắc của M. C. Escher 1 .

1 . M. C. Escher (1898-1972): họa sĩ người Hà Lan nổi tiếng với các tác phẩm tranh, mộc bản có kiến trúc phi lý. (BTV)

Bitmut còn giúp các nhà khoa học thăm dò cấu trúc sâu bên trong của chất phóng xạ. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học không thể giải quyết được sự xung đột trong các tính toán về việc liệu một số nguyên tố nhất định có tồn tại mãi mãi hay không. Vì vậy, vào năm 2003, các nhà vật lý ở Pháp đã đặt các tấm chắn kín quanh một mẫu bitmut nguyên chất nhằm ngăn tác động từ bên ngoài và lắp máy dò xung quanh nhằm xác định chu kỳ bán rã (thời gian cần thiết để số lượng nguyên tử trong mẫu giảm đi 50%). Chu kỳ bán rã là một phép đo phổ biến với nguyên tố phóng xạ. Nếu 50 kg nguyên tố phóng xạ X mất 3,14159 năm để giảm đi 25 kg thì chu kỳ bán rã của nó là 3,14159 năm. Sau 3,14159 năm nữa, bạn còn 12,5 kg. Lý thuyết dự đoán rằng bitmut sẽ có chu kỳ bán rã 20 tỷ tỷ năm, lớn hơn tuổi của vũ trụ rất nhiều. (Ta phải bình phương tuổi của vũ trụ lên thì mới thu được một con số xêm xêm với chu kỳ bán rã của bitmut). Thí nghiệm của người Pháp cũng chẳng khác gì vở kịch Chờ đợi Godot phiên bản đời thực 1 . Nhưng thật đáng kinh ngạc, nó đã hiệu quả. Các nhà khoa học Pháp đã thu thập đủ lượng bitmut và cũng đủ kiên nhẫn để chứng kiến một số nguyên tử phân rã. Kết quả này chứng minh bitmut không phải là nguyên tố bền vĩnh cửu nặng nhất, chỉ là nó sẽ sống đủ lâu để trở thành kẻ cuối cùng bị tuyệt chủng.

1 . “Chờ đợi Godot” là vở kịch trứ danh của nhà viết kịch đoạt giải Nobel Samuel Beckett. Tác phẩm nói về hai người đàn ông chờ đợi một người mà họ không quen biết là Godot. (BTV)

Đây là những vòng xoáy sặc sỡ và sống động của dạng tinh thể hình phễu tạo thành khi kim loại bitmut được làm lạnh và kết tinh lại theo kiểu bậc thang. Tinh thể này rộng bằng bàn tay người lớn. (Ken Keraiff, Krystals Unlimited)

(Một thí nghiệm tương tự hiện đang được tiến hành tại Nhật nhằm xác định xem liệu có chất nào thực sự tồn tại mãi mãi hay không.

Một số nhà khoa học tính toán rằng ngay cả bản thân proton (một trong hai thành phần cấu thành hạt nhân nguyên tử) cũng không đủ bền để được coi là “thực sự tồn tại mãi mãi”: nó sẽ bán rã sau ít nhất là... 1033 năm. Không nản lòng, hàng trăm nhà khoa học thiết lập một hồ nước tĩnh siêu tinh khiết khổng lồ dưới lòng đất hầm mỏ Kamioka và đặt các vòng cảm biến siêu nhạy xung quanh để xem liệu có proton nào phân rã hay không. Dù chẳng ngờ đến nhưng mục đích sử dụng mỏ Kamioka lần này nhân văn hơn trước rất nhiều.)

Mặc dù vậy, giờ là lúc công bố toàn bộ sự thật về bitmut. Trên lý thuyết, nó vẫn có tính phóng xạ; vị trí của bitmut trên bảng tuần hoàn cũng ngụ ý rằng nguyên tố thứ 83 này rất không tốt cho bạn (vì nó nằm cùng cột với asen và antimon, hai trong số các nguyên tố có độc tố kinh khủng nhất). Nhưng trên thực tế, bitmut lại lành tính và thậm chí còn có thể chữa bệnh: bác sĩ dùng thuốc chứa chất này để làm dịu vết loét, và nó chính là phần “bis” trong thuốc giảm đau Pepto-Bismol. (Thuốc giải độc cho người bị tiêu chảy do uống nước chanh nhiễm cadimi thường chứa bitmut.) Nhìn chung, bitmut có lẽ là nguyên tố “ngồi nhầm chỗ” nhất trên bảng tuần hoàn. Tuyên bố này có thể khiến các nhà hóa học và vật lý muốn tìm sự thống nhất về mặt logic trong bảng tuần hoàn thất vọng, nhưng nó càng chứng tỏ rằng bảng tuần hoàn đầy rẫy chuyện không thể đoán trước (nếu bạn biết chỗ tìm).

Thay vì gắn nhãn “đồ kỳ dị” cho bitmut, bạn có thể coi nó là một “kim loại trơ”. Giống như cách các khí trơ hiền hòa tách bảng tuần hoàn thành hai nhóm “hiếu chiến” với bản chất hóa học khác nhau, bitmut hiền hòa cũng là ranh giới chia đôi “hành lang độc”: một bên là những chất độc thông thường đã đề cập ở trên, một bên là những chất độc phóng xạ dưới đây.

Bên phải bitmut là poloni, chất độc của kỷ nguyên hạt nhân. Nó cũng làm rụng tóc như tali – tính chất được phát hiện vào tháng 11 năm 2006 khi cựu đặc vụ KGB Alexander Litvinenko bị đầu độc bằng sushi chứa poloni trong một nhà hàng ở London. Sau poloni (ta tạm bỏ qua nguyên tố siêu hiếm atatin) là radon. Đây là một loại khí trơ không màu, không mùi và không phản ứng hóa học. Nhưng là một nguyên tố nặng, nó đẩy không khí ra khỏi phổi, phóng ra các tia phóng xạ chết người và gây ung thư phổi – một cách gây hại khác của các nguyên tố trong “hành lang độc”.

Khu vực ở cuối bảng tuần hoàn thực sự là lãnh địa của nguyên tố phóng xạ. Hầu hết mọi ích lợi của các nguyên tố nặng đều xuất phát từ cách thức và tốc độ phân rã của chúng (tương tự như quy tắc bát tử với các nguyên tố ở đầu bảng tuần hoàn). Có lẽ cách tốt nhất để minh họa điều này là câu chuyện về một thanh niên Mỹ cũng bị ám ảnh bởi các nguyên tố nguy hiểm như Graham Frederick Young. Nhưng David Hahn không phải một kẻ rối loạn nhân cách. Việc làm của chàng thanh niên đến từ Detroit này xuất phát từ mong muốn giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và chấm dứt cơn nghiện dầu mỏ của thế giới – một hoài bão tốt đẹp như bao chàng trai trẻ. Bị ám ảnh bởi khao khát này đến mức gần như phát điên, thành viên của nhóm Eagle Scout (Hội hướng đạo Đại bàng) này đã dựng một lò phản ứng hạt nhân trong nhà kho ở sân sau vào giữa những năm 1990.*

Ngay từ khi còn nhỏ, David đã chịu ảnh hưởng của The Golden Book of Chemistry Experiments (Cẩm nang về các thí nghiệm hóa học), một cuốn sách với giọng điệu nghiêm nghị đến phát chán, hệt như phim giáo dục thập niên 1950. Anh chàng này mê hóa học đến nỗi bị mẹ của bạn gái mình cấm nói chuyện với khách trong các bữa tiệc, vì đã thốt ra những sự thật không mấy “ngon lành” về các hóa chất trong những thứ họ đang ăn khi còn đang ngậm lúng búng. Nhưng sở thích của David không chỉ là lý thuyết. Giống như nhiều nhà hóa học thuở thiếu thời, David nhanh chóng chán ngấy bộ đồ chơi hóa học và bắt đầu chơi với những chất đủ mạnh để thổi bay cả những bức tường và thảm trong phòng ngủ. Cậu bị mẹ chuyển xuống tầng hầm rồi ra nhà kho ở sân sau. Nhà kho này đâm ra lại hợp với cậu. Nhưng không như nhiều tài năng khoa học trẻ, David có vẻ không giỏi hóa lên. Có lần, trước một cuộc họp của Hội hướng đạo, da David bị nhuộm thành màu cam khi một chất nhuộm màu cậu đang nghiên cứu bắn ra và dính đầy mặt. Và cậu đã vô tình làm nổ một thùng chứa kali tinh khiết khi cố đục nó bằng tuốc nơ vít – một hành động mà chỉ người không biết gì về hóa học mới làm. Bác sĩ nhãn khoa đã phải gắp những mảnh nhựa ra khỏi mắt cậu suốt nhiều tháng sau đó.

Ngay cả sau sự kiện đó, các thảm họa vẫn tiếp tục xảy ra. Nhưng cũng phải nói đỡ rằng các dự án mà David thực hiện ngày càng phức tạp, và lò phản ứng là một trong số ấy. Cậu bắt đầu việc này nhờ áp dụng những kiến thức ít ỏi lượm lặt được về vật lý hạt nhân. Những kiến thức này không đến từ trường học (cậu là một học sinh xoàng, thậm chí còn học kém) mà từ những cuốn sách nhỏ về năng lượng hạt nhân mà David xin được qua thư tín từ các nhân viên chính phủ, vì họ cho rằng “Giáo sư Hahn” 16 tuổi này muốn làm thí nghiệm cho các “sinh viên” tưởng tượng.

David đã học được về ba loại phản ứng hạt nhân chính: hợp hạch, phân hạch và phân rã phóng xạ. Phản ứng hợp hạch hydro (tạo ra năng lượng cho các ngôi sao) sản sinh nhiều năng lượng nhất và có hiệu suất cao nhất nhưng lại chỉ chiếm phần nhỏ trong năng lượng hạt nhân trên Trái Đất, vì rất khó để tái lập các điều kiện về nhiệt độ và áp suất cần thiết để kích hoạt phản ứng này. Do đó, David dựa vào phân hạch urani và tính phóng xạ của neutron – phụ phẩm của quá trình phân hạch. Những nguyên tố nặng như urani khó dồn toàn bộ proton tích điện dương vào một nhân nguyên tử nhỏ xíu vì các proton tích điện cùng dấu nên sẽ đẩy nhau; chính vì thế nên những nguyên tố này mới gói luôn các neutron vào hạt nhân để làm “đệm” cho proton. Khi một hạt nhân nặng phân hạch thành hai hạt nhân nhẹ hơn có kích thước gần bằng nhau, các hạt nhân mới này cần ít neutron “đệm” hơn nên chúng sẽ “nhả” neutron dư ra ngoài. Đôi khi nguồn neutron dư này bị các hạt nhân nặng gần đó hấp thụ, khiến chúng trở nên kém bền và tiếp tục giải phóng nhiều neutron hơn nữa. Đây chính là phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra trong bom hạt nhân. Nhưng lò phản ứng cần nhiều điều kiện nghiêm ngặt hơn vì mục đích chính là kéo dài thời gian của quá trình phân hạch. Trở ngại kỹ thuật chính mà David gặp phải là sau khi các hạt nhân urani phân hạch và giải phóng neutron, các nguyên tử nhẹ hơn (bền hơn) sinh ra từ đó không tiếp tục phản ứng dây chuyền được nữa. Kết quả là các lò phản ứng thông thường sẽ từ từ tắt vì thiếu nhiên liệu.

Nhận ra điều này – và vượt xa hơn mục tiêu tìm kiếm năng lượng hạt nhân ban đầu – David quyết định xây dựng một “lò phản ứng tái sinh” (breeder reactor) , tự tái tạo nhiên liệu nhờ sự kết hợp thông minh của các nguyên tố phóng xạ. Nguồn năng lượng ban đầu của lò phản ứng là những viên U-233 rất dễ phân hạch. (U-233 có 141 neutron và 92 proton, dư thừa rất nhiều neutron.) Urani sẽ được bao quanh bởi một lớp nguyên tố nhẹ hơn: Th-232. Sau các quá trình phân hạch, Th-232 sẽ hấp thụ một neutron và trở thành Th-233. Th-233 không bền sẽ phân rã beta bằng cách nhả ra một electron. Khi đó, một neutron của thori sẽ chuyển thành một proton để đảm bảo nguyên tử trung hòa về điện. Số proton trong hạt nhân tăng thêm một sẽ chuyển thori thành nguyên tố kế tiếp trên bảng tuần hoàn: Pa-233. Nguyên tử Pa-233 cũng không bền nên sẽ nhả ra một electron nữa và quay về thành nguyên tử ban đầu: U-233. Bạn nhận được nhiều nhiên liệu phân hạch hơn khi kết hợp các nguyên tố phóng xạ đúng cách, hệt như một phép màu vậy.

David theo đuổi dự án này vào cuối tuần, vì sau khi bố mẹ ly hôn thì cậu phải luân phiên sống với cả hai. Vì lý do an toàn nên cậu đã mua một chiếc tạp dề bằng chì của nha sĩ để tự bảo vệ nội tạng của mình, và luôn vứt bỏ quần áo và giày đã dùng sau khi ở mấy tiếng trong nhà kho. (Sau này, mẹ và dượng cậu thừa nhận rằng mình đã thấy cậu vứt bỏ quần áo vẫn còn tốt và nghĩ rằng điều này thật kỳ dị. Họ chỉ cho rằng David thông minh hơn mình và biết bản thân đang làm gì.)

Trong toàn bộ công việc cậu đã tiến hành, có lẽ phần dễ nhất là tìm kiếm Th-232. Các hợp chất thori có điểm nóng chảy cực cao, vì vậy chúng phát sáng rất mạnh khi được đốt nóng. Chúng quá nguy hiểm để làm bóng đèn gia dụng, nhưng trong công nghiệp – đặc biệt là ngành khai thác mỏ – đèn thori rất phổ biến. Đèn thori đốt nóng các lưới măng sông thay vì dây tóc. David đã đặt mua hàng trăm lưới măng sông từ một hiệu bán buôn mà không bị nghi ngờ gì. Với sự tiến bộ về hóa học của mình, cậu dùng đèn hàn đốt lớp măng sông để thu được tro thori, rồi xử lý tro bằng lượng liti đáng giá 1.000 đô la Mỹ mà cậu lấy được từ việc dùng kìm cắt những cục pin. Đốt nóng liti và tro trên đèn đốt Bunsen đã giúp tinh chế thori, mang lại cho David một lớp “áo khoác” tốt cho lõi lò phản ứng của mình.

Thật không may (mà đúng ra phải nói là thật may), vì dù có am hiểu tính chất hóa học của các chất phóng xạ ra sao đi nữa thì David vẫn còn thiếu kiến thức về vật lý. Muốn có được U-233, David cần U-235 để bắn phá Th-232. Vì vậy, cậu gắn một máy đếm Geiger (một thiết bị phát hiện phóng xạ) trên chiếc xe Pontiac và đi khắp vùng nông thôn Michigan với hy vọng tìm được nguồn urani. Nhưng urani trong tự nhiên thường là U-238 có tính phóng xạ yếu. (Tìm ra cách làm giàu U-235 từ quặng U-238 – vốn là hai đồng vị giống hệt nhau về mặt hóa học – là một thành tựu lớn của Dự án Manhattan.) Cuối cùng David đã có được quặng urani từ một tay buôn lậu ở Cộng hòa Séc, nhưng nó vẫn là U-238 chưa làm giàu mà không phải là U-235 kém bền cần cho phản ứng phân hạch. David cuối cùng cũng từ bỏ cách tiếp cận này; cậu chế tạo một “khẩu súng neutron” để bắn phá thori nhằm thu được U-233 cũng kém bền như vậy (nhưng khẩu súng hiếm khi hoạt động).

Truyền thông sau đó đã giật tít khiến nhiều người lầm tưởng rằng David gần như đã thành công trong việc chế tạo lò phản ứng trong nhà kho. Nhà vật lý hạt nhân huyền thoại Al Ghiorso từng ước tính rằng lượng nhiên liệu phân hạch mà David có thấp hơn mức cần thiết ít nhất một tỷ tỷ lần. Những vật liệu nguy hiểm mà David đã thu thập có thể đã rút ngắn tuổi thọ của cậu (tùy thuộc vào mức độ phơi nhiễm), và khả năng này rất lớn. Có nhiều cách để tự đầu độc bản thân bằng chất phóng xạ, nhưng lại có rất ít cách để tạo ra thứ hữu ích từ chúng dù có các biện pháp kiểm soát thích hợp chăng nữa.

Cảnh sát đã không chần chừ khi họ phát hiện ra kế hoạch của David. Đêm nọ, họ tìm thấy David khi cậu đang loay hoay quanh một chiếc xe đang đỗ và cho rằng đây là một tên trộm lốp xe. Sau khi bắt giữ và thực hiện các biện pháp nghiệp vụ, họ đã lục soát chiếc Pontiac của cậu dù David đã tốt bụng cảnh báo rằng xe chứa đầy chất phóng xạ. Họ thẩm vấn cậu về những lọ bột lạ tìm được. David đủ khôn ngoan để không đề cập đến “món hàng nóng” trong nhà kho – dù hầu hết đã được tháo dỡ – vì sợ rằng mình sẽ làm quá đà và gây ra một vụ nổ lớn. Vụ án của David kéo dài suốt nhiều tháng vì các cơ quan liên bang Mỹ mải tranh cãi về người đứng sau David, bởi chưa từng có ai cố gắng cứu thế giới bất hợp pháp bằng năng lượng hạt nhân cả. Trong khi đó, vì sợ nhà bị tịch biên nên mẹ David đã vào phòng thí nghiệm của cậu và ném hầu hết mọi thứ vào thùng rác. Nhiều tháng sau đó, những cảnh sát mặc đồ bảo hộ chống phóng xạ mới ập vào để lục soát nhà kho của David. Ngay cả khi đó, các hộp và dụng cụ còn sót lại vẫn có độ phóng xạ cao hơn mức an toàn hàng ngàn lần.

David đã được thả do không có ý xấu (và sự kiện ngày 11/9/2001 cũng chưa xảy ra). Cậu đã tranh cãi với cha mẹ về tương lai của mình; và sau khi tốt nghiệp trung học, cậu gia nhập Hải quân Mỹ vì rất muốn làm việc trên tàu ngầm hạt nhân. Nhưng với hồ sơ như vậy, Hải quân Mỹ không thể mạo hiểm để David làm việc trong các lò phản ứng nên họ đã phân cậu vào nhà bếp và lau sàn tàu. Thật đáng tiếc cho David khi cậu không có cơ hội làm việc trong môi trường khoa học thực sự với các điều kiện đảm bảo về an toàn. Biết đâu được, có lẽ sự nhiệt tình và tài năng non trẻ của David sẽ làm được điều tốt.

Đoạn kết câu chuyện về hướng đạo sinh yêu thích chất phóng xạ này thật đáng buồn. Sau khi giải ngũ, David trở về quê và lang thang khắp nơi. Vài năm sau đó, vào năm 2007, cảnh sát đã bắt gặp anh can thiệp vào (thực tế là ăn cắp) cảm biến khói tại tòa chung cư mình đang ở. Chiếu theo tiền sự của David thì đây là một hành vi phạm tội nghiêm trọng, vì cảm biến khói hoạt động nhờ nguyên tố phóng xạ americi. Americi là một nguồn hạt alpha dồi dào, có thể tạo ra dòng điện bên trong cảm biến khói. Khi khói hấp thụ các hạt alpha, dòng điện sẽ bị gián đoạn và kích hoạt chuông báo động. David đã dùng americi để chế tạo súng bắn neutron thô sơ của mình (vì hạt alpha có thể đánh bật neutron khỏi nguyên tử của một số nguyên tố nhất định). Khi còn là hướng đạo sinh, anh từng bị bắt vì đánh cắp cảm biến khói tại một trại hè và bị đuổi khỏi đó.

Năm 2007, ảnh chụp David lúc bị bắt xuất hiện trên các phương tiện truyền thông đã cho thấy một khuôn mặt bị lở loét với những vết đỏ, như thể anh bị mụn nặng và đã nặn đến khi chúng chảy máu. Nổi mụn nhiều như vậy là điều bất thường với một người 31 tuổi. Kết luận không thể chối cãi là anh lần nữa sống lại thời niên thiếu với các thí nghiệm hạt nhân. Hóa học lần nữa đánh lừa David Hahn, người không bao giờ nhận ra rằng bảng tuần hoàn đầy rẫy sự lừa dối. Đó là một lời nhắc nhở khủng khiếp rằng: dù các nguyên tố nặng ở cuối bảng tuần hoàn không độc (theo cách truyền thống) bằng các nguyên tố trong “hành lang độc” thì chúng vẫn thừa sức hủy hoại một cuộc đời.