Читать интересную книгу Эврика-86 - А. Лельевр

А поиск осложняется тем, что в огромной массе детектора из-за радиоактивных примесей и космического фона будут распадаться и другие частицы — следы этих событий можно принять за гибель протонов. Чтобы избавиться от помех, детекторы прячут под толщей грунта или воды.

Один из первых экспериментов провели советские ученые на Баксанском нейтринном телескопе. Следов распада они не обнаружили. Именно тогда, исходя из характеристик прибора, было рассчитано время жизни протонаоно оказалось более 1,5х10^ лет. Индийские и японские специалисты спрятали детектор в золотоносной шахте на трехкилометровой глубине. Замеренное здесь время распада оказалось еще больше-около 10^ лет.

Новое поколение детекторов, возможно, в конце концов обнаружит распавшийся протон. А если нет? Значит, время его жизни превышает 10 ^ лет. Дальнейшие поиски и сложны и дороги. Может даже оказаться, что создать установку для измерения времени распада порядка 10^ лет легче на Луне, чем на Земле.

Не исключено, что время жизни каверзной частицы вообще превышает наши технические возможности измерения. Тогда физики придумают другие эксперименты, косвенно подтверждающие теорию, ведь на пути к "большому объединению" есть не только трудности — этот путь обещает и большие открытия. Объединение всех физических взаимодействий, как отметил вице-президент АН СССР академик А. Логунов, "может произвести пере- ворот во всей практической деятельности человека. Ведь с помощью одних сил можно будет управлять другими, превосходящими их во много раз".

КВАРКИ ХОДЯТ ПАРАМИ

Сегодня уже ни у кого нет сомнений в том, что элементарные частицы состоят из кварков. А вот о том, как они устроены, пока единого мнения нет. Квантовая хромодинамика — наука о взаимодействии кварков предполагает, что кварки «склеены» при помощи глюонов. Доказательством существование глюонов считали трехструйные события при столкновении частиц: когда высокоэнергичные частицы сталкиваются, от места столкновения разлетаются целые снопы или струи частиц. Когда таких струй две, это значит, в

вении родилась пара кварк-антикварк с колоссальной энергией и, разлетаясь в разные стороны, они и порождают две противоположно направленные струи. Когда же экспериментаторы обнаружили события с тремя струями, они предположили, что наконец-то найден долгожданный глюон, потому что кварки могут рождаться только парами, а глюоны и поодиночке. Однако некоторые физики считают этот, хоть и долгожданный, вывод преждевременным. Они предполагают, что кварки в частицах могут быть тесно связаны в пары и такими же парами — дикварк и антидикварк могут рождаться в столкновениях. А если один из дикварков после рождения распадается на два отдельных кварка, вот и получится трехструйное событие.

ЕЩЕ О МОНОПОЛЕ…

Гипотезу монополя — магнитного заряда — выдвинул более полувека назад Поль Дирак. В наши дни поиск этого экзотического жителя микромира возобновился с новой силой, потому что монополь очень удачно вписывается в современные теории строения элементарных частиц и взаимодействий.

Ученые считают, что вместе с рождением монополей много миллиардов лет назад появились и антимонополи — частицы с противоположным магнитным зарядом. Монополи и антимонополи могут образовывать «монополоний» нечто вроде атома водорода. Вращаясь вокруг общего центра, частицы приближаются друг к другу и в конце концов аннигилируют, но время жизни такого образования может меняться от нескольких суток до

дов лет. Ученые вычислили, что во Вселенной в объеме, равном одному кубическому световому году, происходит примерно триста распадов «монополония». Излучение, исходящее от таких "магнитных атомов", может входить в состав фоновых радиоволн во Вселенной. Правда, первые оценки показывают, что на длине волны в один сантиметр интенсивность «монополониевых» сигналов в миллион раз меньше той, что можно реально зарегистрировать. Исследователи пока ищут более заметные сигналы «монополония».

ИОНЫ БЕРУТ РЕВАНШ

Сегодня ускорители элементарных частиц стали в заводских цехах чуть ли не такими же привычными, как плазменные сварочные горелки, ультразвуковые дефектоскопы или электромагнитные индукторы.

В начале 50-х годов удалось ускорить так называемые тяжелые ионы (бор, углерод, азот). Новые ускорители использовались для экспериментальных исследований, ядерных превращений, и вскоре появилось основание считать пучки ускоренных ионов "тяжелой артиллерией". Уж очень интенсивно разрушали они свои мишени. А когда в Институте объединенных ядерных исследований был построен мощный ускоритель тяжелых ионов, оказалось, что они разрушают различные конструкционные материалы, сплавы и металлы в тысячи раз быстрее, чем нейтроны. Поэтому с помощью ионов испытание нового материала, длившееся годами, теперь можно провести за несколько часов.

226

227

Но этим не ограничиваются технологические возможности тяжелых ионов. В отличие от ускоренных электронов подавляющую часть своей энергии ионы отдают в конце пробега, то есть непосредственно перед самой остановкой в толще облучаемого вещества. А место, где они остановятся, можно определить с точностью до одного миллиметра. В медицине такой инструмент трудно переоценить, поскольку им можно воздействовать только на больной участок ткани, не подвергая радиоактивному облучению здоровую ткань, которую луч пронизывает на пути к больному месту.

Приведенные примеры больше иллюстрируют разрушительную силу ускоренных тяжелых ионов, но она может стать и созидательной. Сконцентрировав импульсные излучения тяжелых ионов, в мишени можно создать давление в миллионы атмосфер. При таких давлениях графит становится алмазом, а водород переходит в металлическое состояние. Советские ученые сфокусировали мощный ионный пучок на миллиметровом зернышке графита, и примерно десятая часть его превратилась в алмазный порошок!

Впереди создание более мощных ускорителей тяжелых ионов, а вместе с ними и новые возможности их использования и в научных целях (ученые считают, что с их помощью можно будет получать новые химические элементы, выходящие далеко за пределы таблицы Менделеева), и в промышленности. Исследования продолжаются.

^.

ПРОЗРАЧНОСТЬ, СБЕРЕГАЮЩАЯ МИЛЛИОНЫ

В истории науки известны примеры когда открытие не воплощалось с жизнь из-за отсутствия эффективных способов обработки особенно твердых или хрупких материалов. Поэтому каждый новый метод промышленного изготовления изделий из таких «трудных» материалов — приметная веха на пути технического прогресса.

И вот инструмент профессора А. Степанова с таким необычным названием, как формообразователь. Благодаря ему можно получать готовые монокристаллические изделия вытягиванием непосредственно из расплава. Они не нуждаются в обработке и сразу могут быть пущены в дело.

Интересно наблюдать этот процесс. Над тиглем виден лишь погруженный а расплав диск с вырезанной на его поверхности геометрической фигурой. Ее продолжение — жидкий столбик той же формы, образованный под действием сил поверхностного натяжения. При охлаждении он затвердевает. Так образуется кристалл заданной конфигурации.

Этот способ внедрен на предприятиях нашей страны.

Над превращением интересного физического принципа в промышленную технологию трудились многие исследователи. Среди них особое место заняла группа сотрудников одной из лабораторий Всесоюзного научно-исследовательского института электротермического оборудования (ВНИИЭТО).

Руководитель лаборатории Л. Затуловский с особенным удовлетворением

называет кандидатов технических наук Л. Егорова и Д. Кравецкого. Сотрудничество коллектива лаборатории с металлургами закончилось организацией промышленного производства монокристаллов германия заданной формы. Теперь очередь еще за двумя полупроводниками кремнием и арсенидом галлия. Уже получены опытные образцы. Но это только начало.

Широко разнообразие изделий, полученных в этой лаборатории. Один из образцов — искусственный лейкосапфир-выглядит стеклянным, но сходство со стеклом или кварцем только в прозрачности. Этот бесцветный кристалл — «родственник» благородного синего сапфира, рубина и других ювелирных камней из семейства корундов, ибо в основе каждого из них — окись алюминия.

— Лейкосапфир, — говорит Л. Затуловский, — плавится при 2050 градусах. Оптиков привлекает его способность пропускать широкий диапазон световых волн — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Химиков и физиков устраивает химическая инертность, сочетающаяся с твердостью, близкой к алмазу. Поэтому лейкосапфир отличается высокой износостойкостью. Продолжая список замечательных качеств, ученый заметил: "Должен сказать, что по теплопроводности он не уступает металлу. А вот электрический ток в отличие от металла он не проводит — это «непоколебимый» диэлектрик". Остается подчеркнуть, что все его свойства не теряются и в экстремальных условиях работы. Этим объясняется интерес, проявленный к нему учеными и практиками различных специальностей.