Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества

У меня был небольшой образец синтетического квазикристалла Цая, подаренный мне на память в 1989 году. Более двадцати лет он был одним из ценнейших экспонатов в моем кабинете, но я все же отколол от него небольшую часть, чтобы Нань провел количественное сравнение синтетического образца с первым известным природным.

Соответствие оказалось почти идеальным: Al₆₃Cu₂₄Fe₁₃ (63 % алюминия, 24 % меди и 13 % железа). Красиво ограненный синтетический квазикристалл Цая в форме додекаэдра и крошечные зерна в образце природного хатыркита имели в точности одинаковый состав и расположение атомов.

Эти два вещества прибыли в Принстон с противоположных концов света. Один из них был синтезирован в японской лаборатории, другой создан природой и привезен из Италии. А теперь выяснилось, что они почти в точности одинаковы. Невозможно.

Мы с Лукой при участии Яо Наня и Питера Лу подготовили статью под названием “Открытие природных квазикристаллов”, которую отправили в Science – ведущий журнал для представления новых научных результатов. Я знал, что нам придется подождать несколько месяцев, чтобы узнать, принята ли статья к публикации.

В тот момент мне следовало бы радоваться, что нам наконец-то удалось найти природный квазикристалл – достичь цели, к которой я стремился десятилетиями. Но вместо этого я ощущал странное неудовлетворение. Меня мучило чувство, что природа все еще хранит некую тайну, касающуюся этого образца хатыркита, которую еще предстоит раскрыть.

Я не мог понять, в чем конкретно причина этого ощущения, и понятия не имел, сколько пройдет времени, прежде чем я в нем разберусь. Просто было сильнейшее чувство, что приключение только начинается.

Глава 10 Когда вы говорите “невозможно”

Принстон, 8 января 2009 года

Я громко постучал в высокую дубовую дверь со стеклянной табличкой “Проф. Л. Холлистер”. Это должна была быть первая из множества моих встреч с прославленным геологом, и я понятия не имел, чего ожидать.

Я знал, что Линкольн – эксперт в петрологии, изучении происхождения и состава горных пород. Еще я знал, что он бескомпромиссный исследователь с широким кругом интересов и любимец принстонского кампуса. Но я не мог и предположить, что вскоре он станет одним из наших самых сильных критиков и поставит под сомнение обоснованность всего нашего проекта.

Линкольн сделал карьеру, бросая вызовы общепринятым представлениям и в итоге доказывая свою правоту. Когда он только начинал работать по своей специальности в 1960-х годах, все признавали, что минералы в метаморфических породах имеют однородный состав, поскольку образуются при высоких температурах и давлениях. Но Линкольн смог объяснить, почему это не так. Как один из первых геологов, получивших камни, доставленные с Луны, он показал, что некоторые минералы в лунных лавах, образовавшиеся, как считалось, на большой глубине под высоким давлением, на самом деле сформировались в быстро остывающих лавах на поверхности. Он также значительно продвинул наше понимание континентальной коры, проведя серию исследований в отдаленных регионах Британской Колумбии, Аляски и Бутана.

Успех Линкольна на протяжении всей карьеры основывался на его навыках выживания в дикой природе и жестком, деловом подходе к работе в лаборатории. Я знал, что нет лучшего эксперта, который помог бы мне выяснить, как образовался наш природный квазикристалл.

Искусственные квазикристаллы стали обычным явлением по всему миру с тех пор, как Ан-Пан Цай в 1987 году синтезировал первый идеальный образец Al₆₃Cu₂₄Fe₁₃. Но Цай работал в тщательно контролируемых лабораторных условиях, начиная с правильного соотношения различных металлов и заканчивая тщательно регулируемой скоростью охлаждения их смеси. В результате его команда создала идеальные искусственные образцы, вроде того, что изображен внизу слева. Напротив, квазикристаллы, которые мы обнаружили во флорентийском образце, были сформированы природой в совершенно неконтролируемой среде и спрессованы вперемешку с другими минералами, как видно на изображении справа. Белые точки соответствуют расположению квазикристаллов, а серые и черные – других кристаллических минералов.

Элементный состав природного квазикристалла был таким же, как у синтетического, и оба они имели примерно одинаковую бездефектную структуру. Мы словно смотрели на пару близнецов, появившихся, однако, у разных родителей в далеких частях света. Как это случилось? Я жаждал это узнать.

Когда Линкольн открыл мне дверь и поздоровался, первой моей мыслью было: он действительно выглядит как настоящий геолог. Ростом под метр восемьдесят, с загорелой кожей, седеющими волосами и грубоватым, по-мужски красивым лицом, Линкольн казался готовым в любой момент схватить рюкзак и отправиться в очередное путешествие.