Шелест гранаты. Издание второе, переработанное и дополненное

Рутинность измерений была прервана очередной кампанией. Одна из организаций Средмаша создавала комплекс аппаратуры обнаружения подводных лодок на небольших глубинах (вероятно — в режиме предстартовой подготовки ракет). Было задумано засечь нейтронный «след» лодочного реактора, для чего требовались чрезвычайно чувствительные счетчики. Требования эти превышали разумные и руководство НИИВТ скептически отнеслось к предложению, выдвигая в обоснование своей позиции множество причин, и среди прочих — недостаточную чистоту газов-наполнителей. Результатом этой борьбы было то, что в лабораторию была доставлена «для пробы» партия гелия-3 совсем уж умопомрачительной стоимости, прошедшего «специальную» очистку. Тугой загорелся идеей провести дрейфовые измерения в этом газе, он говорил, что при защите диссертации можно будет упомянуть о результатах, нашедших важнейшее военное применение. Однако прецедент с датчиком приземного срабатывания был еще памятен: такой козырь мог сыграть только в случае успешной разработки всего комплекса, что представлялось маловероятным (впоследствии сомнения подтвердились). Тем не менее, измерения в сверхчистом гелии-3 были проведены. Результаты удивили: во-первых, скорости дрейфа ионов не были пропорциональны напряженностям, если последние были невелики (рис. 4.5). Дрейфовали ионы в сверхчистом гелии-3 медленнее, чем в техническом при тех же условиях. Во-вторых, исчезли «треугольники» в начале осциллограмм дрейфовых токов, уступив места коротким, но мощным «всплескам»: в пространстве дрейфа появились свободные электроны. Врагом самому себе становиться не хотелось и об электронах я решил не говорить никому. Данные о кинетике ионов и так были очень интересны: объяснение «непропорциональному поведению» скоростей дрейфа при малых напряженностях виделось в увеличении массы ионов за счет объединения вокруг каждого из них нейтралов гелия-3. Такие конгломераты называют кластерами, в газах с полярными молекулами их уже неоднократно наблюдали, но в благородном газе это явление выглядело необычно. Позже выяснилось, что надежды на то, что кластеры наблюдалось в благородном газе впервые, были напрасны: после скрупулезного просмотра статей о ионах в гелии, обнаружилось, что о подобном уже писали двое немцев: Хайде и Попеску (фамилия последнего — явно не немецкая, и даже звучит двусмысленно, но это ничего). Они исследовали кинетику ионов в очень чистом, широко распространенном гелии-4, и их информация была ценной: сравнение с результатами, полученными при тех же условиях в гелии-3, позволяло судить о характере атомных взаимодействий.

Рис. 4.5

Зависимость скорости дрейфа положительных ионов в прошедшем особую очистку гелии-3 от напряженности электрического поля в пространстве дрейфа. Концентрация загрязняющих примесей снижена, по крайней мере на три порядка по сравнению с техническим газом.

…Если соударения ионов с нейтралами газа носят упругий[73] характер, то для различных изотопов одного и того же газа должна сохраняться и величина сечения соударения. Из кинетического уравнения для ионов следует, что скорость их дрейфа зависит от этого сечения, распределения ионов по скоростям и обратно пропорциональна квадратному корню из их массы. Нет никаких разумных оснований полагать, что функции распределения по скоростям различаются для изотопов. Для больших напряженностей поля, когда скорости дрейфа им пропорциональны, разница значений этих скоростей в гелии-4 и гелии-3, составляла 13–16 %, в то время как отличие корней квадратных из масс этих изотопов составляет 15 %. Вполне можно было сделать вывод, что, при достаточно высоких напряженностях внешнего электрического поля столкновения ионов гелия с нейтралами этого газа носят упругий характер. Однако когда поле становилось слабее, повышалась и вероятность неупругих взаимодействий, свидетельством чему было образование кластеров.

Рассуждения на эту тему, быть может, и казались «отвлеченными от практики» большинству специалистов НИИВТ, занимавшихся прикладными вопросами, но ими могли заинтересоваться в организации, куда диссертацию предстояло направить на защиту (совет НИИВТ такими полномочиями не был наделен).