Ирина Радунская - Проклятые вопросы

Три мечты, и каждая — не просто этап в планомерном развитии традиционной области исследований, а скачок в область, где действуют еще неведомые людям законы… И каждая — фактически уже не мечта, а повседневная работа. Карлов показал установку, где вместе с сотрудниками осуществил разделение изотопов редкоземельного элемента европия. Европий загружается в тугоплавкий тигель. Нагревается до тысячи градусов. Раскаленный газ поступает в стальную камеру — через стеклянное окошко видно оранжевое облачко. Это смесь атомов европия. До рождения понятия «изотоп» эти атомы считались абсолютно идентичными в своем физическом и химическом проявлениях. Но сегодня физики так уже не думают. Они знают: эта идентичность кажущаяся. На самом деле атомы европия бывают двух сортов, двух изотопических составов, чуть-чуть различающихся атомным весом: европий-151 и европий-153.

Разделить их между собой — задача неимоверной трудности. Атомы — не предметы, которые отличаются по виду или цвету. Их можно попытаться разделить каким-нибудь косвенным путем — скажем, придумать реакцию, в которой эти два вида атомов будут вести себя по-разному. Но в известных физических и химических экспериментах изотопы ведут себя одинаково. Трудноразделимы не только изотопы европия, но и других элементов, можно сказать, это свойство всех изотопов.

Многие элементы Периодической таблицы Менделеева обладают двумя, или несколькими, или даже целым «букетом» изотопов. И хоть атомы-близнецы так похожи друг на друга, что их трудно отличить, каждый изотоп обладает уникальными качествами, которыми не обладает другой.

Химически чистые изотопы сделали возможным реализацию многих ранее недоступных технологических процессов. Например, использование в атомной энергетике титана-50 намного увеличивает срок службы реакторов. Часто чистый изотоп применяется исследователями кик индикатор. Например, химики осуществляют контроль за течением некоторых химических реакций в промышленных установках с помощью введения в процесс радиоактивного изотопа. Агробиологи используют изотопы, чтобы следить за тем, как растения усваивают удобрения.

Поэтому ученые ведут настойчивые поиски возможностей быстрого, дешевого, легкоосуществимого разделения изотопов. Пока методы разделения не имеют ни одного этого качества. Они трудоемки, громоздки, дороги. Дороги поэтому и сами чистые изотопы. Так, килограмм осмия-187 на мировом рынке стоит 14 миллионов долларов, кальция-46 — 88 миллионов долларов.

Совершенно сенсационными оказались опыты лазерщиков. Они обнаружили, что лазеры обладают безошибочной избирательностью по отношению к изотопам. В смеси изотопов они легко опознают атомы каждого из них.

Я спрашиваю Карлова: в чем секрет такой «наблюдательности» лазеров? Каким «методом» они пользуются?

Карлов рассказывает, что никакой неожиданности в этой ситуации вообще-то нет. Для физиков не секрет, что на атомы каждого вещества можно воздействовать квантом света определенной длины волны. И на изотоп в том числе. Просто ни один источник света, кроме лазера, не может излучать только одну постоянную длину световой волны. А лазер может. Лазер способен генерировать очень чистую световую «ноту». Вопрос в том, чтобы подобрать излучение лазера, способное вступить в резонанс с атомами изотопа.

— Мы используем для разделения изотопов европия два лазера, — уточняет Карлов. — Один настроен так, что его луч возбуждает только европий-151 и не действует на евроний-153. Другой — наоборот.

Квантами света физики разделяют изотопы, словно овец в стаде! «Черных» — в одну сторону, «белых» — в другую!

— Остроумно! Но можно ли сказать, что это дешево? — спрашиваю Карлова.

— Лазерные методы, — говорит он, — могут конкурировать с прежними по количеству получаемого продукта при несравненно меньших размерах установок, затратах энергии, причем с лучшим использованием сырья. Что же касается элементов, которые сейчас во всех странах добываются граммами (например, изотопы осмия, калия, иридия, иттербия), то в этой области лазерный метод будет, несомненно, вне конкуренции. Думаю, что затраты на выборочное получение изотопов подавляющего большинства элементов Периодической таблицы Менделеева с помощью лазеров будут в сотни раз меньше по сравнению с традиционными способами…

Карлов с большим волнением говорит о чудесах, которые оказались по плечу лазерам. Но я, слушая его, испытывала волнение от другой мысли: разве не чудо то, что оказалось по плечу современному физику, ему самому, Николаю Васильевичу, и его коллегам? То, что составляет будни их сегодняшней работы, вчера считалось темой фантастических романов.

Что еще сказать о Карлове? Его приходится причислять к «старикам» Лаборатории колебаний. Он один из тех сотрудников Прохорова, которые начинали вместе с ним с нуля, еще в домазерную эпоху. Как ветеран лаборатории, Карлов несет солидную нагрузку. Он во время нашей беседы был заведующим сектором, его неоднократно избирали секретарем партбюро Лаборатории колебаний. Он был народным депутатом, заседал в Верховном Совете СССР. Впрочем, мне придется еще не раз говорить о «старых» сотрудниках, о всех тех, кто начинал свою работу у Прохорова еще студентом и вырос вместе с лабораторией. И это отнюдь не из-за возраста. Все они — кандидаты и доктора наук, наставники молодежи, приходящей сегодня к ним.

В Физико-техническом учебном институте, в знаменитом Физтехе, что в Долгопрудном существует полезная традиция. Преподаватели рассказывают выпускникам о своих лабораториях, и это помогает им выбрать место работы. То же было и в год выпуска Вадима Федорова. Один из сотрудников акустической лаборатории (Физического института АН СССР) так вдохновенно рассказывал об акустике, что перед удивленным деканом легли сплошь заявления с просьбой направить их авторов в эту лабораторию. Только Федоров просился к Прохорову. Так он и работал здесь с 1968 года в паре с Федором Васильевичем Бункиным, главой теоретического сектора, первым из прохоровских сотрудников, в 1976 году избранным членом-корреспондентом АН СССР. Ф. В. Бункин кончил МГУ и был аспирантом у профессора С. М. Рытова, одного из ведущих советских физиков-теоретиков, учителя Прохорова. Бункин решил немало сложных проблем в новой науке, рожденной лазерами и мазерами, — квантовой электронике. Работа его сектора переплетается практически с тематикой всех других секторов лаборатории.

Бункина-теоретика и Федорова-экспериментатора объединял интерес к проблеме взаимодействия лазерного излучения с веществом. С одной из сторон этой задачи я познакомилась, когда Федоров демонстрировал работу мощного лазера. Звук выстрела — и в металлической мишени появляется порядочная дырка, и все затихает. Будто ничего не произошло. Приблизительно так я все себе и представляла, но заранее была подготовлена к тому, что луча этого лазера не увижу, так как он лежит в невидимой для человеческого глаза области — инфракрасной. И все же через синие очки я была ослеплена мгновенной молнией, шнуром связавшей лазер и мишень! Что это?!