Превращения гиперболоида инженера Гарина

Вскоре к Бонаноми присоединились И. де Принс и П. Карташоф, отец которого давно переселился в Швейцарию из царской России. Эта группа наглядно доказала, что знаменитое суворовское «не числом, а умением» относится и к области науки. Здесь проводили тонкие исследования спектра молекул аммиака и изучали стабильность частоты молекулярного генератора, предлагали и проверяли различные способы увеличения его точности.

Радиоинженеры давно знали, что для неискаженного приема сложных телевизионных или радиолокационных сигналов полезно заменять обычные резонансные контуры системой двух или даже трех связанных контуров. Бонаноми и его сотрудники решили применить этот опыт в молекулярном генераторе. Они присоединили к резонатору молекулярного генератора второй такой же резонатор. Он располагался рядом с первым, но пучок молекул в него не попадал. И тем не менее он не был лишним. Задачей второго резонатора было пассивное воздействие на первый с тем, чтобы, как говорят ученые, их общая резонансная характеристика стала более пологой и меньше влияла на частоту генератора. Несмотря на простоту, это небольшое усовершенствование дало заметный эффект.

В борьбе за точное время каждая крупица качества была на вес золота. И ученые ухитрялись добывать их из интимных различий родственных частиц. Например, протона и нейтрона. Они давно досадуют на то, что спектр излучения молекул аммиака очень сложен. И винят в этом ядро азота, входящего в аммиак. Это ядро состоит из семи протонов и семи нейтронов. Вот если бы там было их не семь, а восемь, говорят физики, все было бы иначе. Спектр был бы куда проще, и возни с молекулярным генератором было бы меньше.

И в этом действительно есть резон.

Возьмите для сравнения электронные оболочки атомов. Во внешних электронных оболочках атомов так называемых инертных газов всегда содержится по 8 электронов. Для атомов это идеал, большего им не нужно. Так возникает химическая инертность этих газов. Они не стремятся к соединению с другими элементами, довольные тем, что имеют. Если же во внешней электронной оболочке атома содержится только 7 электронов, атом стремится прихватить недостающий электрон у других элементов, что влечет за собой его большую химическую активность. Отсюда «жадность» галогенов, особенно фтора и хлора.

Как видно, нечто подобное присуще и атомным ядрам. Например, ядро кислорода, содержащее 8 протонов и 8 нейтронов, имеет очень упорядоченную структуру, отчасти напоминая этим симметричную электронную оболочку инертных газов. А вот ядро обычного азота, содержащее на один протон и один нейтрон меньше, чем кислород, уже в высшей степени несимметрично. Подобно электронной оболочке галогенов. Причина явно кроется в седьмых протонах и нейтронах, не имеющих пары внутри ядра. Ядро изотопного азота, содержащего наряду с семью протонами уже восемь нейтронов, гораздо симметричней, чем ядро обычного азота с его семью нейтронами. Ядро изотопного азота более похоже на симметричное ядро кислорода, чем на ядро обычного азота. Поэтому и спектр излучения молекул аммиака, содержащего не обычный, а изотопный азот, более прост, чем спектр аммиака, в который входит обычный азот.

И что самое поразительное — тонкие исследования вполне четко уловили разницу в работе молекулярного генератора, использующего простой аммиак или его изотоп. Они показали, что в результате даже столь ничтожного различия ядер молекулы аммиака, содержащие обычный азот или его изотоп, по-разному ведут себя в электрическом поле квадрупольного конденсатора. И это заметно сказывается на работе прибора. Так, ничтожные колебания напряжения, приложенного к сортирующему молекулы конденсатору, влияют на интенсивность пучка активных молекул обычного аммиака гораздо сильнее, чем в случае изотопного аммиака. Тот реагирует меньше. По-разному это сказывается и на частоте колебаний. Молекулярный генератор, работающий не на обычном, а на изотопном аммиаке, оказывается в 10–15 раз стабильнее. В 10 раз!

И эту десятку физики получили за счет одного лишнего нейтрона в ядре атома азота! Нейтрон — и десятикратное улучшение результатов. Никто, кроме физиков, даже химики, не может и мечтать отличить изотопный азот от обычного или аммиак с изотопным азотом от простого аммиака. Как глубоко должны были ученые проникнуть в глубины материи, чтобы чувствовать себя хозяином в атомном ядре!

Это все очень тонкие вещи, скрытые в ядрах атомов, но, поскольку ученые используют атомы как детали в своих новых приборах, необходимо во всех тонкостях знать строение и свойства этих деталей. Когда не работает большой прибор, его зачастую приходится разбирать до винтика. Атомные приборы приходится разбирать до нейтронов и протонов. Да еще делать это мысленно! Зато такие мысленные операции объясняют с первого взгляда непонятные капризы уникальных приборов. Так случилось и на этот раз.