Борис Смагин – Мудрость эксперимента (страница 6)
Малая активность изучаемых препаратов добавляет заботы, которые звучат порой анекдотически. Для непосвященных, конечно. Вот хотя бы такая фраза: «Потерял атом и загрязнил помещение...» Но ведь дело обстоит именно так, когда исследователи занимаются поисками трансуранов. На учете действительно одиночные атомы. Однажды американские физики, работая с калифорнием, случайно «загрязнили» здание, потеряв буквально горстку атомов, которую нельзя было обнаружить. Во всех других случаях подобная «грязь» никого бы не интересовала. Но в этом самом помещении ученые собирались вести регистрацию трансуранов. И лишний атом калифорния, попав в регистрирующую установку, мог спутать все карты. После долгих мытарств ученым пришлось перевести лабораторию в другое место и заняться чисткой аппаратуры и здания, буквально «вылизывая» пол, стены и даже потолок.
Короче говоря, флеровцам с самого начала их деятельности понадобилась полная стерильность помещения. И следят они за этим весьма строго.
Экспериментаторы вынуждены перебрать, пересмотреть все возможности регистрации микрочастиц и выбрать детекторы, способные ждать сколь угодно долго и в то же время игнорирующие все посторонние излучатели.
Рядом с радиохимиками располагается сектор кандидата химических наук Владимира Павловича Перелыгина — последняя инстанция лаборатории. Удалось ли синтезировать новый элемент или нет — ее решение обжалованию не подлежит. А выносит она свое решение по детекторам из Стекла, слюды, полимерных пленок, на которых делящиеся ядра оставляют следы — траектории осколков. Разумеется, никакие оптические системы не в состоянии проявить микрокатастрофу. Лишь химическое травление делает тайное явным. Потом уже наступает очередь микроскопов.
И здесь, у Перелыгина, тоже господствует тишина, сосредоточенная, внимательная, вдумчивая. Каждый проявленный трек — след осколка деления — предмет особого разбирательства. Во-первых, его надо обнаружить, на то порой уходит не один день, не одна неделя. Затем следует экспертиза: откуда появился след, не случайный ли он. Делящееся ядро создает два осколка, которые разлетаются в противоположных направлениях. Поэтому «эксперт» изучает, как были расположены детекторы, какой угол на них образовали следы, есть ли вообще второй след — ведь для измерения родившихся на ускорителе ядер используют обычно две пленки, расположенные симметрично относительно изъятой из ускорителя мишени.
Не меньше труда затрачивается и на анализ природных пород. В Закарпатье на глубине более четырехсот метров, где когда-то была соляная шахта, уже много времени стоят установки молодого ученого Андрея Попеко. Там он, оградив свои приборы от космических лучей, пытается поймать нейтроны, образующиеся при делении ядра трансуранового элемента. А здесь, в лаборатории, экспериментатор снимает слой за слоем с какого-либо минерала, в котором предположительно мог закончить свое существование атом трансурана, и травит, травит этот камень ядовитой химической смесью в надежде увидеть след распавшегося атома...
...Я ухожу поздно вечером, когда опустело здание, закрылись двери рабочих комнат, затихли станки мастерской, потух свет в кабинете директора, который никогда не бывает пустым, все равно на месте ли сам Флеров или в отъезде.
И только мигающие красные лампочки в коридоре первого этажа говорят, что не все покинули лабораторию, а есть люди, которым сегодня не суждено спать, как не спит и сам ускоритель.
А на доске объявлений, которая висит рядом с веселой стенной газетой, чья-то уверенная рука вывела:
«На тандем-циклотроне ведется ускорение ионов ксенона-сто двадцать девять с конечным зарядом тридцать два. Задача отдела ускорителей — ускорение не менее 1,2 1014 частиц за сутки на ближайшую декаду!»
Утром такой надписи не было. Значит, интенсивность пучка, как и обещал Шелаев, повышена и начался очередной штурм трансуранов.
Когда и чем он кончится — никто, разумеется, не знает.
Но сколько уже сделано! Появились новые методики синтеза и исследования тяжелых ядер, разработана новая аппаратура — и оригинальные ускорители, и сверхпрозорливые детекторы ядерных частиц, способные регистрировать самые незначительные эффекты, с какими когда-либо приходилось иметь дело ядерной физике.
Флеровцы скрупулезно обследовали громадную область атомных ядер, создали множество новых изотопов, установили различного рода закономерности в их строении и поведении. И 6 ноября 1975 года «...за цикл работ по синтезу и изучению свойств атомных ядер вблизи границы ядерной устойчивости...» Г. Н. Флерову, В. В. Волкову, Ю. Ц. Оганесяну, Ю. В. Лобанову, В. М. Плотко вместе с другими флеровцами присуждена Государственная премия СССР.
МЕТАМОРФОЗЫ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Особенность физики твердого тела наших дней заключается в том, что все ее эффекты, даже самые экзотические, тут же становятся достоянием техники и особенно радиоэлектроники, которая сейчас неразрывно связана с физикой твердого тела, надежно питаясь ее достижениями...
Техника двадцатого века удивительно быстро подхватывает все новое, что только что рождается в лабораториях ученых. На основе этих открытий создаются новые технические устройства, появляются новые методы исследования вещества. И здесь начало многих оригинальных приемов, обогативших технологию в самых, казалось бы, устоявшихся ее отраслях.
Первопричина всему — опыт, тонкий и в то же время до предела убедительный физический опыт. Техника не любит неопределенности, ей нужен однозначный ответ. И нужен быстро, так как современные темпы развития не располагают к долгим размышлениям.
Все эти тенденции техники и специфику того гигантского раздела науки, что зовется физикой твердого тела, хорошо иллюстрирует история трех интереснейших явлений, история поучительная, сугубо индивидуальная для каждого случая, но вместе с тем удивительно типичная.
Первое из них — эффект Баркгаузена.
Все чаще оказывается, что самые на первый взгляд никчемные вещества становятся позарез нужны технике. Так было с инертными газами, редкоземельными элементами и другими в какой-то степени оригинальными творениями природы.
В этом ряду особое место занимают ферромагнетики. В свое время их сразу же сумели оценить по заслугам. Так появились магнитная стрелка и компас. Это произошло еще в седой древности, но природа ферромагнетизма и сейчас до конца не выяснена, хотя основные закономерности общеизвестны.
В каждом веществе нашего мира — мира вокруг нас — есть мельчайшие магнитики. Разбросаны они хаотически, и поэтому никакого магнетизма у многих тел, окружающих нас, мы не замечаем. А вот магнитики известного всем железа объединены в могучие соединения — домены. Во внешнем магнитном поле домены, преодолевая тепловое движение и связанный с ним хаос, стараются занять одно и то же положение по направлению поля. Когда домены-магнитики выстраиваются в ряд, все тело становится магнитом. Но — главное! — при исчезновении внешнего поля часть доменов остается в строю: железный предмет остается намагниченным.
Домены в миллиарды, в сотни миллиардов раз крупнее атомов и молекул. Их легко обнаружить с помощью обыкновенного микроскопа. Есть множество учебных фильмов, где прекрасно можно увидеть, как ведут себя домены, как поворачиваются они, занимая свои места в строю, как нарушается этот строй, когда исчезает создавшее его поле.
Но домены не только зримы. Их движение столь же легко услышать. Уже пятьдесят лет по лекционным залам кочует превосходная установка, демонстрирующая звуковое отражение внутренней жизни ферромагнетиков. Источником этих звуков становится кусок стали, погруженный внутрь катушки, соединенной с мощным динамиком. Как только вблизи катушки появляется магнит, сталь сразу же отзывается на его присутствие серией резких щелчков в динамике. Внутри стального бруска поворачиваются, занимая свои места, домены. Они становятся в строй не все сразу, а частями. Скачками изменяется магнитное поле, а в катушке по всем правилам электромагнитной индукции наводится ток. Вот и шумит она, словно отражая недовольство потревоженных доменов. Странное рычание и есть «эффект Баркгаузена».
Эпоха исторической известности кончилась для него сразу же после второй мировой войны. Наука о магнетизме испытала в то время сильнейшую встряску. Технике понадобились новые магнитные материалы, а значит, и оригинальные их исследования. Природа установила своего рода сигнализацию о динамике внутренней жизни вещества. Со стороны ученых грехом было бы не воспользоваться ею, и теперь ни одна современная лаборатория, где изучают ферромагнетики, не обходится без измерений скачков Баркгаузена.
Для слуха непосвященных это, разумеется, всего лишь посторонние шумы. Лишь специалист может извлечь из щелчков, что доносятся из микромира, нужную информацию.
Все зависит от взгляда.
Американский ученый Эшби заметил как-то, что те самые шумы, что мешают нам говорить по телефону, вследствие чего мы вызываем монтера, для телефонного мастера могут служить драгоценным источником информации о состоянии аппаратуры и линии передачи.
Так и со скачками Баркгаузена. Эффект не только дает сведения о поверхности ферромагнетика, но и рассказывает о том, что происходит в толще вещества, говорит о таких тонких процессах, которые плохо доступны другим методам исследования. Скачки Баркгаузена — наиболее чувствительный индикатор «тонкой структуры» всей динамики доменных изменений.