Эврика-87

Испытывали одно сочетание за другим и вот спрессовали в достаточно большую таблетку смесь титана с бором и подожгли, подведя проволочную спираль, нагреваемую током. От точки контакта со спиралью по таблетке быстро распространился ярко светящийся фронт. Исследователи полюбовались эффектным зрелищем, определили, какие процессы под влиянием теплового импульса прошли в смеси, и только потом случайно обратили внимание на то, что таблетка не расплавилась, не потеряла форму, но стала плотной и твердой. Состав слитка представлял собой соединение бора и титана диборид титана - вещество, известное высокими абразивными свойствами.

Обычно, чтобы получить такой сплав, нужно смесь двух порошков нагреть в специальной печи. Поскольку оба вещества отличаются тугоплавкостью и упрямо не желают вступить в реакцию между собой, требуется температура около полутора тысяч градусов и несколько часов времени. А в лаборатории Мержанова, чтобы получить тот же самый сплав, потребовалось несколько секунд. Поначалу это показалось невероятным, и скептики рассматривали случай с диборидом титана как некий лабораторный курьез: мало ли что бывает во время экспериментов!..

Что же произошло в таблетке!

Скептицизм опирался на здравый смысл: если получился сплав, куда же девалось пламя? Всякая металлургия ассоциируется с жаром печей, с огненными потоками жидкого металла. Вот что говорит по этому поводу Александр Мержанов:

- С точки зрения специалиста, огонь - это вовсе не обязательно пламя. Горение-сложная химическая реакция. Если в ходе этой реакции исходные компоненты плавятся или переходят в газообразное состояние, то они взаимодействуют легко и быстро.

Если же они остаются твердыми, то в обычных условиях процесс протекает крайне медленно или останавливается на полпути. Иными словами, в обычных условиях огонь без пламени - твердый огонь - тлеет так незаметно, что мы его не видим или он (что чаще всего) гаснет. Но есть и третий вариант, когда смеси, взаимодействуя, выделяют достаточно большое количество тепла. В этом случае реакция, соединяющая воедино твердые вещества, может поддерживать самое себя: ей достаточно начального теплового импульса, а дальше она самораспространяется. Поэтому такая реакция получила название самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС).

Доктору Мержанову и его коллегам понадобились многочисленные эксперименты, измерения, термодинамические расчеты, чтобы выяснить, что же происходит в таблетке в тот миг, когда ей сообщают тепловой импульс. В химии появился новый крупный раздел - теория безгазового горения.

Пока теоретики разбирались в реакции, которую они называют "твердым огнем", открытием группы Мержанова заинтересовались производственники.

В самом деле, из традиционного процесса получения ряда ценных сплавов стало возможным исключить целое звено - высокотемпературные печи.

Процесс значительно ускоряется и удешевляется. Экономится энергия, которая тратилась, чтобы поддерживать в печах высокую температуру.

При этом заметно улучшается качество продукции: в таблетке развивается температура, недостижимая в печах (до 4000 градусов), и в "твердом огне"

сгорают все примеси, содержащиеся в исходных материалах, происходит самоочистка сплава.

Профессии твердого огня

Итак, огонь выступил в новом качестве: не как разрушитель, а как тонкий химик-синтетик, созидатель сплавов.

И это качество оказалось весьма ценным, поскольку без тугоплавких соединений не могут обойтись машиностроители, энергетики, металлурги, проходчики недр и многие другие. К сегодняшнему дню методом СВС получено больше 300 соединений, каждое из которых представляет практический интерес.

Сотни миллионов рублей сэкономил завод искусственных алмазов и алмазного инструмента в Полтаве, заменив алмазные абразивные пасты на те, в которых применяется полученный по СВС-технологии карбид титана. Карбид титана используется и вместо дорогостоящей вольфрамсодержащей керамики, которая нужна станкоинструментальной промышленности. Эта замена тем более ценна, так как природные запасы вольфрама ограничены.

СВС-технологию освоил и Кироваканский завод высокотемпературных нагревателей в Армении. Получаемые по-новому нагревательные элементы из дисилицида молибдена служат вдвое дольше прежних, а изготавливают их теперь вдвое быстрее.

Метод СВС позволяет быстро и экономично производить не только уже известные материалы, но и новые, которые другими способами получать не удавалось. Например, сверхпроводник, состоящий из сплава ниобия с одним из соединений молибдена.

Одно из достоинств "твердого огня"

в том, что он не только может синтезировать сплавы, но и одновременно формовать изделия из них. Ведь реактору, в который помещается заранее лриготовленная смесь тугоплавких вецеств, можно придать любую форму.

"Твердый огонь" умеет наплавлять одни тугоплавкие материалы на другие, наносить тонкие защитные покры1ия, соединять трудносвариваемые детали.

"Карманная" ГЭС

Надпись на табличке гласила: "Рукавная переносная электростанция РП ГЭС-1,5". Табличка внушала сомнение. И иные любопытствующие спрашивали: а нет ли преувеличения7 Все же ГЭС - это "гидроэлектростанция"! А тут-тележка с двумя колесиками... В ответ на это стендисты терпеливо объясняли, что преувеличений нет и что перед посетителями выставки действительно гидравлическая электрическая станция, родная сестра Днепрогэса, а также любой из волжских или ангарских ГЭС. Иначе говоря, действующая по тому же принципу, состоящая, в общем, из тех же основных узлов и предназначенная для той же цели - выработки электрической энергии за счет энергии падающей воды, за счет перепада высот.

Болбот Асанович Батбаев, начальник научно-исследовательского отдела энергетики - есть во Фрунзе организация с таким несколько странным названием,- в Москве на выставке не был, но на все месяцы, пока она работала, лишился покоя - писали и звонили ему со всех концов страны, просили рассказать о занятной и необычной гидроэлектростанции этой, прислать чертежи, сообщить, где делаются рукавные ГЭС. Батбаев, увы, мог ответить не на все вопросы, а когда заходила речь о производстве агрегата, вообще разводил руками; нигде пока не делается, есть только опытные образцы... "Как же так,- кипятились собеседники,- он же нужен всем: геологам, изыскателям, туристам..."

Но более всего - это Батбаев знал твердо - рукавная ГЭС нужна пастухам в горных районах. 20 тысяч чабанских бригад работают ежегодно в отгонном животноводстве республики.

Да еще почти 2 тысячи бригад табунщиков. И это только в Киргизии, а сколько их в сопредельных Казахстане, Узбекистане, Таджикистане, Туркмении! Не везде можно установить "микро-ГЭС", или "карманную ГЭС", как с легкой руки одного журналиста окрестили агрегат, но примерно для половины коллективов, работающих в горном животноводстве, он вполне подошел бы, пришелся кстати.

Стало быть, потребность исчисляется тысячами штук. Это только потребность животноводов, а еще специалистам скольких отраслей нужны такие гидроэлектростанции - легкие, надежные, мобильные, простые в обслуживании...

Но все действительно началось как отклик на насущные потребности чабанов. Разве это дело, рассуждали Батбаев и его товарищи, что в небе носятся спутники и космические станции, а под этим небом в течение нескольких месяцев в году люди работают и живут без элементарных современных удобств - точь-в-точь так же, как их далекие предки, пасшие скот в этих же местах. Чтобы разогреть пищу, чабан собирает костер, а его юрту освещают стеариновые свечи либо керосиновая лампа. Оттого и растет средний возраст чабанов, оттого и текучесть среди них велика - не хотят люди, даже за большую зарплату, обходиться без современных удобств, без электрического тепла и света.

Но где же его взять - электричество - за сотни километров от постоянного жилья, от городов и поселков?

Не тянуть же в каждый горный распадок линию электропередачи.

Тянуть не надо. Достаточно найти ближайший ручей - а их в здешних горах не занимать, протянуть к нему брезентовый рукав, направить в него воду - и закрутит вода, завращает небольшую турбину и связанный с ней клиноременной передачей генератор.

Тут же пойдет по проводам ток стандартным напряжением 220 вольт, закипит чай на электроплите, загорятся лампочки. Лампочек может быть довольно много: если по 100 свечей, то 15 штук. Здесь не только на освещение хватит, но и небольшую иллюминацию можно устроить. Хотя бы по случаю осуществления давней мечты чабана - приходу электричества в его жизнь и быт.

Основные технические параметры агрегата таковы. Мощность - полтора киловатта, но у разных модификаций может быть и больше и меньше; это по желанию конструкторов и потребителей. Получаемый ток - переменный, трехфазный, стандартной частоты 50 герц. Напряжение - 220 вольт, но может быть и 380, КПД-0,5, неплохо для любой электростанции. Масса - 85 килограммов. Тяжеловата, конечно, но, учитывая размещение на тележке, передвижка ГЭС в случае нужды с места на место вполне по силам взрослому мужчине.

Предельная высота, на которой может работать станция,- 4 километра над уровнем моря. Диапазон температур окружающей среды - от -30 до +40°С, предельная относительная влажность - 90 процентов. При полностью развернутом стометровом рукаве уклон водотока должен составлять 3-4 градуса. Понятно, разворачивать рукав на всю стометровую длину (он состоит из 10 быстросоединяемых 10- метровых колен) надо не всегда. Если угол наклона потока не 4, а 10 градусов, достаточно 30-метрового участка рукава.

Все параметры приведены для ГЭС мощностью 1,5 киловатта. Возможен и совсем миниатюрный вариант станции - на 2-3 лампочки, на 200-ЗООС ватт. Там, конечно, и перепад высот,!

и расход воды могут быть меньше, и пд весу станция будет такой, что ее можно переносить за плечами, в обыч* ном рюкзаке.

Можно создать "карманную ГЭСи и большей мощности. Кстати, агрегат мощностью 3 киловатта уже изготовлен и испытан. Он тоже показал некплохие эксплуатационные результат"!

Идея и конструкция станции настолько просты, что казалось непостижимым, почему рукавную ГЭС не изобрели раньше. Признаться, у самих сотрудников научно-исследовательского отдела камнем на душе лежало сомнение: не изобрели ли они велосипед?

Не созданы ли еще где-либо в мире аналогичные конструкции? Дважды Ташкентский филиал Всесоюзного центра патентных услуг проводил широкий поиск аналогов в отечественной и зарубежной практике на "глубину" в 20 лет. И оба раза ответ был один: ничего похожего никто и нигде еще не изобретал. В ходе работы над "микроГЭС" ее создатели получили уже 7 авторских свидетельств на изобретения; еще 2 заявки - в стадии рассмотрения.

Небезынтересно сопоставить технико-экономические показатели рукавной ГЭС с показателями бензоэлектрической станции той же мощности. Себестоимость киловатт-часа электроэнергии соответственно 0,5 и 35 копеек, эксплуатационные затраты-117 и 3195 рублей в год. Поистине несопоставимые величины! Даже не слишком совершенные, в кустарных условиях изготовленные агрегаты экономят около 2 тысяч рублей в год. А при серийном изготовлении, когда ряд узлов можно будет делать из пластмасс, по прогрессивной технологии, экономия составит 3,5-4 тысячи рублей в год.

О кустарном изготовлении мы упомянули не случайно. Все находящиеся в эксплуатации агрегаты сделаны в мастерских называвшегося выше киргизского научно-исследовательского отдела энергетики. Сделано их немного-меньше десятка, включая выставочные образцы. Причем три агрегата отправлены за рубеж: один - в Индонезию, два - на Кубу.

Каковы же наши потребности? Министерство сельского хозяйства Киргизии берется внедрять по 1000 рукавных ГЭС ежегодно. Еще по 400-500 агрегатов согласны закупать другие ведомства республики. 1500 агрегатовтак оценивается годовая потребность республик Средней Азии и Казахстана. 1800-2100-потребность Грузии, Армении и Азербайджана. 1000-потребность северокавказских автономных республик. 1500-предприятий Сибири и Дальнего Востока. Всего получается, что ежегодно надо выпускать никак не меньше 6 тысяч агрегатов.

При этом в расчетах учитывалась потребность только государственных организаций, а также колхозов и совхозов. А ведь рукавная ГЭС может стать отличным подспорьем в личном приусадебном хозяйстве. Внедрение таких станций в этой сфере поможет в ряде случаев обойтись без использования энергии государственных электросетей, которой в некоторых регионах не хватает.

Энергомост в будущее

На небе ни облачка, а над опытным полигоном Ленинградского политехнического института имени М. И. Калинина время от времени вспыхивают зарницы. Это отсвет искусственных молний. Здесь испытывается экспериментальный пролет суперэлектролинии напряжением три миллиона вольт. Из окон лабораторного корпуса хорошо видны ажурные порталы с чуть провисающими проводами, напоминающими гигантские качели.

- Одно это "русло" способно вместить электроэнергию, вырабатываемую десятью такими гигантами, как Саяно-Шушенская ГЭС,- поясняет руководитель экспериментов, заведующий кафедрой электрических аппаратов, профессор Г. Александров.- Подобные энергомосты потребуются в будущем для транспортировки огромного количества энергии из районов Сибири на Урал и в центр страны. Естественно, что супертрассам понадобятся и специальная аппаратура, оборудование. Заложенные в них идеи и конструктивные решения будут проверяться в серии экспериментов на полигоне политехнического института.

Одно из основных требований к линии электропередачи - большой запас надежности. И чтобы его обеспечить, нужны тщательные исследования.

Этим мы и занимаемся, испытывая реальные изоляционные конструкции линий и подстанций.

Известно: чем выше напряжение, тем меньше потери в линии. Испытания "трехмиллионника" помогают ученым лучше понять явления, без тщательного изучения которых трудно будет направить поток энергии в нужное русло.

Ведь задачи поставлены грандиозные уже на ближайшие годы: предусматривается продолжить формирование Единой энергетической системы страны, осуществить строительство межсистемных линий электропередачи напряжением 500, 750 и 1150 киловольт переменного тока и 1500 киловольт постоянного тока.

Научная база для их создания уже есть, и сейчас ученые работают над линиями переменного тока в 1800- 2000 киловольт. А "трехмиллионник"?

Иногда его называют энергомостом XXI века. Действительно, пока рано говорить о практической реализации дерзкой идеи. Но исследования ленинградских политехников показывают, что задача эта отнюдь не из области фантастики, что в принципе она выполнима.

- Конечно, мы стараемся не только заглянуть в завтрашний день, решаем и сегодняшние задачи,- отмечает один из участников экспериментальной программы, кандидат технических наук Г. Подпоркин.- На полигоне испытываются, например, компактные электрические линии, позволяющие многократно увеличить пропускную способность в том же классе напряжений. Исследования показали, что вопреки привычным представлениям можно значительно сблизить провода.

Но для этого потребовалось жестко закрепить их, ведь при ветре они могут схлестнуться, и тогда - короткое замыкание.

За кажущейся простотой этого решения - долгий поиск оптимального расстояния между проводами, месяцы испытаний на полигоне в разную погоду, при различных электрических режимах, проектирование и проверка оригинальных конструкций изоляторов.

Среди электротехников Ленинград иногда называют "высоковольтной столицей мира". Право на этот почетный, хотя и неофициальный титул поддерживают и работы исследователей на уникальном полигоне политехнического института, где создают и испытывают суперэнергомосты.

Металлический литиймишень для нейтрино

Вместе с огромными потоками энергии Солнце посылает на Землю нейтрино, которые образуются в недрах звезды при термоядерных реакциях.

Первые попытки зарегистрировать солнечные нейтрино относятся к 1946 году.

Полученные вплоть до последнего времени экспериментальные данные указывают, что на Землю приходит почти в 3 раза меньше солнечных нейтрино, чем предсказывает теория. Причин такого расхождения может быть несколько. Первая: неверны теоретические расчеты; нужно уточнить параметры ядерных взаимодействий, которые приводят к образованию нейтрино. Новые расчеты потребуют более высокой точности, а теоретики не всегда могут ее обеспечить. Вторая причина: неверна сама солнечная модель, а значит, возможно, неверны представления об эволюции звезд. Если, например, учесть процессы перемешивания вещества в недрах Солнца, то "теоретический" поток нейтрино станет меньше, но перемешивание противоречит нынешней модели Солнца. Третья причина: неверны сами представления о физических свойствах нейтрино. Возможно, в расчетах нужно учитывать хоть и небольшую, но отличную от нуля массу покоя нейтрино. Таким образом, расхождение между расчетами и экспериментальными данными сравнительно небольшое, но из-за него, возможно, придется пересмотреть некоторые фундаментальные устои физики. Если, конечно, не будут получены новые экспериментальные результаты.

Экспериментаторы ищут другие методы измерения потока нейтрино, приходящего на Землю. Часто предлагалось использовать в качестве мишени для нейтринного детектора ядро лития. Изотоп лития, взаимодействуя с нейтрино, образует радиоактивное ядро бериллия. Можно использовать в детекторе водный раствор соли хлористого лития, но это связано со многими трудностями.

В Институте ядерных исследований АН СССР предложили использовать в качестве мишени в нейтринном детекторе металлический литий, что позволит резко уменьшить объем самого детектора и снимет ряд других сложных проблем.

В металлическом детекторе, как и в любом другом, нужно решить сложную задачу: извлечь из лития буквально несколько атомов бериллия, которые образуются в нем под действием солнечных нейтрино. Исследователи показали, что если помещенный в металлический стакан литий расплавить в вакууме (литий очень активный химический элемент), а затем одновременно его охлаждать и продавливать через фильтр в дне стакана, то на фильтре собирается практически весь бериллий. Очевидно, бериллий в литиэвом слитке присутствует в виде соединений с кислородом и азотом - окисла и нитрида, которые кристаллизуются и выпадают в осадок раньше, чем литий. Поэтому жидкий литий проходит через фильтр, а бериллий на нем остается. Чтобы доказать эффективность предложенного метода, экспериментаторы облучили на циклотроне слиток лития весом 60 граммов. Энергичные протоны пронизывали образец и "нарабатывали" бериллий во всем объеме. После того как облученный образец расплавили и профильтровали, на фильтре собралось 98 процентов бериллия. Значит, предложенный метод позволит эффективно извлекать из лития практически все атомы бериллия, которые "нарабатывают" солнечные нейтрино. На следующем этапе "промежуточного" эксперимента новую методику предполагают испробовать на мишени из металлического лития массой 100 килограммов. Полномасштабный эксперимент потребует десятки тонн лития.

"Сверхсветовой мир"

Можно ли путешествовать во времени? Не мысленно, как это делают писатели-фантасты, а по-настоящему - с помощью определенных технических средств? Или, по крайней мере, построить "хроноскоп", который позволял бы рассматривать детали прошлого подобно тому, как микроскоп позволяет разглядывать мелкие детали в пространстве? Теория относительности научила нас, как ускорять и замедлять время. Теперь, казалось бы, остался один шаг - научиться его поворачивать. Что мешает этому? Только лишь наше неуменье, недостаток знаний или же какие-то фундаментальные законы? Физика XX века уже приучила нас к мысли, что многое из считавшегося ранее принципиально недопустимым может происходить в каких-то особых, специфических условиях. Действительно, формулы теоретической физики подсказывают, что, если бы удалось создать генератор лучей, обгоняющих свет, мы смогли бы высвечивать цепочки событий в обратном направлении - от настоящего в прошлое, а опыты на ускорителях элементарных частиц обнаружили явления, где противопоставление прошлого и будущего приводит к неоднозначности. Может, все же удастся создать "машину времени" и "хроноскоп" хотя бы в микромире? Поиском ответов на эти вопросы заняты многие физические лаборатории.

Скорость и время

В старой, ньютоновской физике время абсолютно - показания часов не зависят ни от скорости их движения, ни от каких-либо других причин. Часы на башне собора и в движущемся дилижансе всегда показывают одно и то же время. Иначе ведет себя время в современной физике быстродвижущихся тел. Стрелки перемещающихся часов идут медленнее неподвижных, их отставание будет тем заметнее, чем больше скорость движения.

Правда, даже для космических кораблей, пересекающих сегодня просторы космоса, отставание времени еще очень мало и станет ощутимым, когда их скорости возрастут по крайней мере в несколько сот раз. Но вот в мире элементарных частиц эффект замедления времени весьма заметен. Например, время жизни покоящегося мюмезона - около миллионной доли секунды, ничтожный миг; далее мю-мезон распадается на более легкие частицы. Однако быстрый мю-мезон, рожденный космической частицей в высотных слоях атмосферы, становится долгожителем. Он живет так долго, что успевает пройти сквозь всю толщу воздуха и распадается лишь глубоко под землей. Пользуясь эффектом замедления времени, физики транспортируют пучки ускоренных короткоживущих частиц на большие расстояния.

Подобное оборудование имеется во многих физических лабораториях.

Если движется не только наблюдаемое тело, но и сам наблюдатель, то его скорость тоже влияет на длительность происходящих с телом событий.

Например, длительность события будет различной в зависимости от того, наблюдают его с космодрома или с борта стремительно летящей ракеты.

Однако порядок событий, то есть какое из них произошло раньше, а какое позднее, во всех случаях остается неизменным. Выбором системы координат движущейся или неподвижнойможно сократить или, наоборот, растянуть продолжительность события, но направления времени изменить нельзя.

Для объяснения наблюдаемой в опытах зависимости времени (и размеров тел) от скорости движения в начале нашего века была создана новая наука-теория относительности, само название которой говорит об относительности определенных физических величин. Эта теория прекрасно согласуется с экспериментом и является фундаментом современной физики.

Хотя теория относительности создана на основе "достоверных явлений", протекающих со скоростями, меньшими или равными скорости света, в ее формулах нет никаких условий или ограничений, запрещающих их применение в "засветовой области" - при сверхсветовых скоростях. И вот тут обнаружилась замечательная особенность этих формул. Они приводят к заключению, что в процессах с участием "сверхсветовых тел" от скорости зависит не только длительность, но и сам временной порядок событий! Пилот одной ракеты скажет, что событие А произошло раньше события Б, а пилот второй ракеты, движущейся с иной скоростью, увидит их в обратном порядке.

Время для этих наблюдателей будет идти в противоположных направлениях, то, что для одного прошлое, для другого - будущее. Это похоже на то, как если бы в кино прокрутили пленку в обратном направлении. И нельзя сказать, какое направление времени истинное, как нельзя установить, какая сторона является правой, а какая - левой. Для меня это - правая, а для стоящего лицом ко мне человека - левая.

И мы оба правы - относительность!

Временная динамика сверхсветовых явлений разительно отличается от того, к чему мы привыкли в "досветовом мире". В процессах, протекающих быстрее света, подходящим выбором системы координат можно обратить время вспять. Получается, что сверхсветовые частицы - это объекты, свободно путешествующие во времени. Давняя мечта фантастов!

Но вот существуют ли в природе такие частицы? Как и где следует их искать? И вообще, не приводит ли предположение о сверхсветовых скоростях к противоречию с другими положениями современной физической теории, ведь не все же гипотезы физиков реализуются в природе... С другой стороны, если сверхсветовых скоростей нет, то это, в свою очередь, потребует объяснения: может быть, за этим кроется какой-то новый физический закон?

Факты и предположения

В научно-фантастическом романе С. Снегова "Люди как боги" звездолеты летают с любыми скоростями - в пять, десять, сто раз быстрее света!

Среди созвездий они ведут себя, как грузовик на узкой улице: развернулся в созвездии Персея, задним ходом углубился в соседнее шаровое скопление, оттуда устремился в созвездие Плеяд... Феерическая картина! А собственно, почему это невозможно?

Правда, в любом учебнике физики можно найти утверждение, что в природе существует некоторая максимальная скорость. Это скорость света в вакууме. Считается, что ни одно тело не может двигаться быстрее. Однако это всего лишь постулат, теоретическая гипотеза. То, что в эксперименте еще никогда не встречались сверхсветовые скорости, нельзя рассматривать как их стопроцентный запрет. Не встречались при одних условиях, могут встретиться при других. Пока не найдены законы, которые это исключают, вопрос остается открытым.

Большинство физиков сегодня склоняется к мнению, что сверхсветовых скоростей в природе нет, тем не менее вопрос продолжает беспокоить. В журналах нет-нет да и вспыхивает снова дискуссия о сверхсветовых явлениях.

Один аспирант составил список статей по этой проблеме, их оказалось более полутора тысяч! И основная часть появилась в журналах в последние десятьпятнадцать лет.

Действительно, что ограничивает скорость движения? Ведь скорость света, мгновенная по сравнению со скоростями, с которыми нам приходится иметь дело в нашей повседневной жизни, оказывается весьма скромной при переходе к космическим масштабам.

Даже с аппаратами, исследующими ближайшие к нам планеты Солнечной системы, обмен сигналами происходит уже с весьма заметным запаздыванием. Неужели нельзя передвигаться и передавать информацию быстрее?

Чтобы разобраться в этих сложных вопросах, познакомимся сначала со свойствами, которыми должны обладать сверхсветовые частицы и состоящие из них тела.

Зазеркалье скоростей

Частицы, движущиеся со скоростями, большими скорости света, принято называть тахионами - от греческого слова "тахис", что означает "быстрый", "стремительный". Досконально изучить их свойства можно будет после того, как такие частицы откроют на опыте. Однако некоторые их особенности можно предсказать теоретически, на основе уже известных физических законов. Один из них - взаимосвязь массы и скорости частицы.

При обычных условиях эта взаимосвязь чрезвычайно слабая и мы ее просто не замечаем. Однако, если скорость тела становится сравнимой по своей величине со скоростью света, масса тела начинает возрастать, и дальнейшее увеличение скорости требует затрат все большей и большей энергии.

Это явление называют световым барьером. Приближаться к нему так же трудно, как трудно подниматься на крутую гору путнику, имеющему за плечами рюкзак, тяжелеющий с каждым метром подъема. Чтобы достичь скорости света, разгоняя какие-либо частицы, например, легкие электроны, пришлось бы затратить бесконечное количество энергии.

Казалось бы, это исключает всякие надежды на открытие сверхсветового вещества. Долгое время так и считали.

Однако если посмотреть внимательнее, то можно заметить, что на самом деле отсюда вытекает лишь невозможность превращения обычных, досветовых, частиц в тахионы путем непрерывного увеличения скорости. Но возможен взгляд и с другой стороны.

Подобно тому как нейтрино и фотоны уже при самом их рождении обладают световой скоростью, тахионы должны иметь сверхсветовую скорость с самого момента их появления. Это означает, что тахионы - частицы совершенно нового типа. Они никогда не переходят через световой барьер на нашу, досветовую, сторону. Они рождаются, живут и исчезают, всегда обладая скоростью, большей скорости света. Впервые на это обстоятельство лет двадцать назад обратил внимание советский физик Я. Терлецкий. Это поставило проблему тахионов на твердую почву. После этого, собственно, и началось серьезное изучение их свойств.

Заметьте, обычные частицы приближаются к световому барьеру, когда их скорость возрастает, а тахионы, наоборот,- при уменьшении скорости.

Если на классной доске провести мелом вертикальную линию и считать, что это световой барьер, то слева будет область досветовых частиц, справа область тахионов. На самом барьере масса и энергия очень велики, при удалении от него вправо или влево они уменьшаются. Световой барьер напоминает энергетическую горку со спусками в сторону меньших и больших скоростей. Теряя энергию, обычная частица замедляется, а тахион, напротив, ускоряется! Шарик из тахионного вещества, скатываясь с горки, теряет скорость - тормозится, падающее сверху тахионное яблоко будет замедляться. Зато сверхсветовая пуля под действием сопротивления воздуха должна, как это ни удивительно...

разгоняться! По сравнению с обычными частицами кинематические свойства сверхсветовых частиц оказываются буквально вывернутыми наизнанку!

Мир тахионов - своеобразный антимир скоростей, своего рода Зазеркалье. Зазеркалье скоростей.

Однако этим дело не кончается. У сверхсветовых частиц есть еще несколько удивительных особенностей.

Скорость из ничего, частицы-призраки

и другие чудеса сверхсветового мира

Знаменитый враль барон Мюнхгаузен однажды сам себя вытащил из болота за волосы. Так сказать, приобрел скорость из ничего, без всякой внешней силы,- с точки зрения физики*явление абсолютно невозможное. Но тахионы, по-видимому, умеют это делать. Они способны самоускоряться.

Например, если электрон движется в среде со скоростью, большей так называемой фазовой скорости света (она равна скорости света в вакууме, деленной на показатель преломления среды), то в этой среде возникает специфическое электромагнитное излучение, называемое во всем мире черенковским - по имени открывшего его советского физика П. Черенкова. Тахионы, по-видимому, должны вызывать черенковское излучение даже в вакууме, поскольку их скорость всегда больше скорости света. Это излучение уменьшает энергию тахиона и, следовательно, увеличивает его скорость. Иначе говоря, тахион самоускоряется - сам по себе, без всякой внешней силы, разгоняется в пустом пространстве.

Ускоряться за счет потери энергии!

Опять все не так, "как у людей"!

Правда, не все физики согласны с этим выводом. Некоторые из них приводят соображения в пользу того, что тахионы все же не должны излучать в вакууме. Пока не ясно, кто прав. Рассудить, наверное, сможет лишь эксперимент. Предпринимавшиеся до сих пор поиски черенковского излучения тахионов не увенчались успехом. Никаких излучений в вакууме не обнаружено. Впрочем, неясно, были ли вообще там тахионы. Опыт ставился так, что если бы удалось заметить излучение, тогда можно было бы с уверенностью говорить о сверхсветовых частицах, излучение служило бы сигналом их присутствия. Если же излучения нет, то вывод неоднозначен: либо тахионы не излучают, либо их вообще не было в данном опыте. Так что окончательный ответ еще впереди.

Как уже говорилось выше, время жизни нестабильной частицы возрастает при увеличении ее скорости. А вот пространственные размеры, ее длина в направлении движения при этом уменьшаются - частица сжимается, становится похожей на лепешку.

Конечно, как и замедление времени, этот эффект становится заметным только при очень больших скоростях.

Так, летящий скоростной самолет по сравнению с его длиной на аэродроме сжимается на величину, приблизительно в сотню тысяч раз меньшую толщины человеческого волоса. Ракета, выводящая на орбиту спутник, сокращается в своей длине примерно на один микрон. Другое дело, если бы она двигалась со скоростью, равной половине скорости света или чуть больше. Тогда изменение ее размеров составляло бы уже около десятка метров.

Нельзя не признать, что с позиций обыденного опыта увеличение времени жизни и сокращение длин движущихся предметов выглядят весьма непривычно. Но еще удивительнее ведут себя сверхсветовые тела. Формулы теории относительности предсказывают, что продольные размеры разгоняющегося тахиона растут,- по отношению к неподвижному наблюдателю сверхсветовая частица как бы распухает вдоль оси своего движения, а течение времени по неподвижным часам резко убыстряется. В пределе, при бесконечно большой скорости, тахион вытягивается по всей бесконечно длинной траектории. Его масса и энергия при этом становятся равными нулю.

Опять все наоборот по сравнению с обычными частицами!

Отдав всю энергию, тахион становится безынерционной струёй материи, распределенной сразу вдоль всей своей траектории. Можно сказать и подругому: тахион с бесконечной скоростью находится сразу во всех точках своей траектории и проскакивает ее мгновенно. А это означает, что тахион существует только в один-единственный момент, а в остальное время его нельзя обнаружить ни в одной точке пространства. И может случиться так, что, начав двигаться, находящийся в абсолютно пустом пространстве наблюдатель вдруг обнаружит, что пространство вокруг него заполнено тахионами.

Число частиц оказывается зависящим от скорости наблюдателя. Изменяя скорость ракеты, космонавт каждый раз будет видеть вокруг себя различную плотность материи. Тахионы, как призраки в старом английском замке, то исчезают, то вдруг вновь появляются будто из ничего. Согласитесь, эффект более удивительный, чем "простая" зависимость длины предметов от скорости!

Самоускорение, распухание, размазывание по всей траектории - это действительно очень непривычные и странные свойства. Однако "странно" - не значит "нельзя". К необычным явлениям и свойствам можно привыкнуть.

Важно, что сами по себе они не противоречат фундаментальным законам природы.

Значительно более серьезные трудности связаны с беспричинными сверхсветовыми процессами. Оказывается, и такие возможны для тахионов!

Проблема причинности

Первоначально физикам казалось, что вопиющим противоречием является уже сам факт изменения временного порядка в процессах с тахионами.

Ведь если, например, один наблюдатель зафиксировал, что тахион испущен атомом урана и поглощен атомом серы, то другой наблюдатель может увидеть, что атом серы поглощает тахион, который еще только будет испущен ураном. Явная бессмыслица!

Выход нашел работающий ныне в США пакистанский физик Сударшан.

Он учел, что любому процессу с элементарными частицами всегда соответствует обратный, в котором частицы заменены на античастицы. Такая симметрия хорошо проверена на опыте.

С формальной точки зрения прямой и обратный процессы можно объединить вместе, если античастицы рассматривать как частицы, движущиеся обратно по времени. А раз так, то допустимо считать, что второй наблюдатель увидит процесс, в котором атом серы испускает антитахион, а атом урана его поглощает. И никакого противоречия нет.

Тем не менее если судить "по большому счету", то противоречия все же остаются. Дело в том, что ни один сверхсветовой процесс нельзя изолировать от окружающей "досветовой"

обстановки. Это можно сделать лишь в теории, а в реальном мире всякое явление бесконечным числом связей скреплено с окружающими телами.

Полностью отгородиться от них невозможно. Так устроен мир. Неисчерпаемость свойств и взаимосвязейодна из основных его характеристик.

Поэтому изменение направления времени в сверхсветовом процессе неизбежно приходит в противоречие со "стрелой времени", определяемой движением досветовых тел и происходящими с ними событиями. При этом возникают похожие на чудо ситуации, в которых нарушена причинная связь событий. Следствие может опередить вызывающую его причину!

Допустим, например, что охотник тахионной пулей поражает сидящую на столбе ворону. Космонавт же в иллюминатор пролетающей мимо ракеты увидит, что по какой-то непонятной причине из вороны вылетела тахионная пуля, которая была поймана ружьем охотника. А главное, тот каким-то образом заранее точно знал, в какую сторону и под каким углом ему следует направить ствол ружья, чтобы поймать шарик тахионного вещества! Космонавту все это покажется подлинным чудом.

Как избавиться от нарушений причинности в процессах с тахионами остается неясным. Недавно итальянским физикам удалось показать, что нарушение причинности всегда сопровождается нарушением законов сохранения энергии и импульса. Другими словами, если требовать точного выполнения этих законов, то нарушающие причинность взаимодействия просто не должны осуществляться, и физическое тело по отношению к тахионам будет вести себя как абсолютно прозрачное. К сожалению, это не устраняет всех противоречий. Итальянские ученые предполагали, что тахион взаимодействует сразу со всем телом.

Однако если невозможно взаимодействие тахиона с телом как целым, то может произойти взаимодействие с его частью или наоборот, и трудность с причинностью остается.

Результат итальянских физиков можно считать теоретическим доказательством того, что в больших, макроскопических областях пространства и времени тахионов нет, так как иначе нарушалась бы не только причинность, но и законы сохранения энергии-импульса. И тахионы, если они все же существуют в природе, по-видимому, не могут выходить за пределы ультрамалых пространственно-временных областей, где нельзя установить строгой временной последовательности событий. Зависимость временного порядка от системы координат в этом случае уже не будет нарушать причинность. Опыты с распадами элементарных частиц действительно указывают, что в субмикроскопических областях, меньших 10" сантиметра и 1027 секунды, противопоставление прошлого и будущего становится весьма неопределенным или же имеет смысл, весьма далекий от того, к чему мы привыкли в нашем микромире.

При этом, конечно, возникает вопрос - что же удерживает тахионы в ультрамалых областях, не дает им разлетаться? Тахионы останутся там запертыми, если, например, они - короткоживущие частицы и обладают способностью самоускоряться. Их время жизни уменьшается с увеличением скорости, поэтому, самоускоряясь, они будут распадаться почти сразу же вблизи точки своего рождения. Могут быть и другие причины "пленения" сверхсветового вещества - природа неистощима на выдумки.

Как бы там ни было, в настоящее время нет никаких - ни философских, ни "чисто физических" - запретов участию тахионов в явлениях микромира и соответственно обращению там направления времени. А вот существуют ли они на самом деле, такие удивительные объекты и явления,- здесь слово за экспериментом.

Поиски сверхсветовых эффектов

Понятно, что обнаружить тахионы можно лишь по следам, которые они оставляют в окружающем веществе.

Но могут ли вообще частицы со столь необычными свойствами взаимодействовать с обычным, досветовым, веществом наших приборов? Некоторые в ученые считают, что не могут. Если это так, то тахионы ненаблюдаемые объекты, а досветовой и сверхсветовой миры оторваны один от другого - у них просто нет точек соприкосновения.

Трудно, однако, думать, что в природе, где все взаимосвязано и взаимообусловлено, могут существовать материальные тела, которые ничем себя не проявляют и принципиально ненаблюдаемы. Если же между тахионами и досветовым веществом есть взаимодействие, то тахионы должны рождаться при столкновениях досветовых частиц и можно попытаться зафиксировать их с помощью имеющихся в нашем распоряжении средств.

Таких опытов выполнено уже немало.

В ряде случаев отмечались эффекты, которые в принципе можно было бы приписать сверхсветовым частицам.

Однако всегда удавалось найти и более привычные объяснения. Например, английские физики изучали распространение ливней вторичных частиц, образуемых в земной атмосфере высокоэнергетическими частицами космического излучения. Во многих ливнях детекторы зафиксировали сигналы, значительно опережающие приход лавины частиц. Этот результат можно объяснить, допустив, что в ливне присутствуют частицы со скоростями намного большими, чем у остальных. А поскольку скорость большинства частиц в ливне близка к скорости света, это, казалось бы, подтверждает присутствие тахионов. К сожалению, более детальный анализ показал, что, сделав некоторые дополнительные предположения, не выходящие за рамки известной досветовой физики, опережающие сигналы детектора можно объяснить причинами технического характера - как неточные, ложные выбросы.

Особенно часто сверхсветовые аномалии возникают в астрономических наблюдениях, где детали движения изучаемых объектов бывают плохо известны. Так, недавно в печати сообщалось о наблюдении астрофизиками Массачусетсского технологического института в США сверхсветовых выбросов из квазаров - излучающих огромную энергию космических объектов на краю видимой нами части Вселенной.

Из сравнения двух фотографий, сделанных с интервалом примерно в один год, получен вывод, что выбросы удаляются от квазаров со скоростью, в несколько раз превосходящей световую. Тем не менее последующий анализ обнаружил такие особенности процессов, которые устранили противоречия с "досветовой физикой". Сверхсветовой эффект оказался иллюзией.

Интересный опыт по поиску тахионов в микропроцессах выполнили американские физики. Они допустили, что тахионы взаимодействуют с протонами, мезонами и другими ядерными частицами, но время их жизни чрезвычайно мало. Поэтому следы их рождения можно заметить лишь по специфическим искажениям распределений других частиц по импульсам и углам вылета. При тщательной обработке экспериментальных данных действительно обнаружены некоторые аномалии в распределениях вторичных частиц, рождающихся в реакциях. Эти данные хорошо объяснялись, если предположить, что сталкивающиеся досветовые частицы в ходе реакции обмениваются тахионами с массой, несколько превышающей массу протона, и временем жизни около 10"24 секунды. Однако и в этом случае однозначный вывод о рождении тахионов сделать нельзя - результаты наблюдений можно объяснить и с помощью известных теорий.

По мнению выполнявших эксперимент физиков, такое объяснение более сложно, но... срабатывает знаменитая "бритва Оккама" - принцип "не вводить сущностей сверх необходимого".

Были выполнены и другие эксперименты. Ни один из них не дал убедительных доказательств существования в природе сверхсветовых явлений. Но они не доказали и обратного, поскольку во всех опытах есть особенности, которыми можно, хотя бы отчасти, объяснить их неудачу.

Каков же вывод!

Мы видим, что невозможность изменить направление времени уходит своими корнями в самые фундаментальные свойства материального мира неисчерпаемость его внутренних взаимосвязей и их причинную обусловленность. В конечном счете именно эти свойства запрещают путешествия в машине времени, о которых так часто рассказывается в научно-фантастических романах. Наблюдать изменение порядка событий в зависимости от скорости регистрирующих приборов, возможно, удастся лишь внутри субмикроскопических интервалов.

Что же касается сверхсветовых скоростей, то здесь дело сложнее,- вообще говоря, они могут быть и в области макроскопических явлений. Не следует забывать, что вывод об их связи с обращением времени получен на основе формул теории относительности, которые могут оказаться несправедливыми вблизи светового барьера, где концентрация энергии возрастает "почти до бесконечности". Абсолютный нуль и бесконечность всегда были источниками новых открытий. В окрестностях светового барьера, возможно, потребуется обобщение теории, тогда условия причинности для сверхсветовых частиц могут стать совсем иными.

Хотя такая возможность сегодня кажется маловероятной, но все же... Вешая знак "кирпич" на дорогах физики, следует быть осторожным. Наука не раз демонстрировала нам, как переход в область новых явлений открывает процессы, казавшиеся ранее совершенно недопустимыми.

Неисчерпаема, как Урал

Рассказывает академик С. Вонсовский

В познании материи наука, и прежде всего физика XX века, шагнула очень далеко и глубоко. Так, еще в тридцатые годы физики знали, что атомное ядро построено из элементарных частиц, но таких частиц было обнаружено всего три - протон, нейтрон и электрон. Теперь известны сотни элементарных частиц. Получает экспериментальное подтверждение гипотеза о кварках - еще более глубоких "кирпичиках мироздания", чем частицы, которые по инерции до сих пор называют элементарными. Как они взаимодействуют, какие силы их связывают - вот важнейшие фундаментальные вопросы современной физики, и, думаю, к началу XXI века ученые смогут ответить на них.

Физика многое уже знает, но еще больше ей предстоит узнать. Неисчерпаема, как недра Урала, физика конденсированных сред - веществ жидких и твердых. Из познания электронноядерной архитектуры таких веществ и материалов люди уже извлекли много для себя полезного. Взаимосвязанность структуры и свойств позволила нам и нашим современникам реально использовать полупроводниковые материалы и сверхпроводники, жидкие кристаллы, материалы с особыми магнитными свойствами.

Еще недавно все наши воздействия на молекулярные структуры, как бы ни были эти воздействия сильны, затрагивали в основном лишь наружные электронные слои. Изучали отклики вещества на эти воздействия - делали выводы о строении конкретных тел и материалов.

Сегодня у физиков, занимающихся конденсированными средами, в меньшей, правда, степени, чем у тех, кто изучает элементарные частицы, но тоже появилась возможность "спуститься вглубь еще на один пролет", то есть воздействовать на внутренние электронные слои и тем самым перестраивать вещество более радикально. Могут при этом возникнуть деформирующие эффекты, подобные тем, что происходят при эволюции звездного вещества. Каков окажется практический исход такого воздействия, покажет будущее, но человечество, как известно, фактически из всего умудряется извлечь пользу... Словом, на очереди конструирование совсем другого вещества, которого в земной природе и не существует вовсе. Уверен, что людям XXI века с не меньшей пользой, чем сейчас, будет служить "опорный край державы" - гордый и старинный Урал. Весь Урал - от Ямала до Аральских прибрежий (полагаю. Аральское море удастся сохранить).

В 60-х годах восторжествовала неправильная точка зрения, что Урал, дескать, умер, исчерпал свои ресурсы.

Тогда вовремя вмешался Уральский научный центр - наши ученые экономисты, геологи. Они доказали, что надо развивать исследования, прежде всего геологические, и вширь и вглубь. И нашли новые ресурсы, и вновь "поставили" на ноги обновленный, будто омоложенный Урал, который будет работать на наших потомков.

Шаг к "массе покоя"

Есть ли конечная масса покоя у нейтрино или же она равна нулю? Эта проблема сейчас волнует не только специалистов по физике, но и астрономов и философов.

Знания о массе нейтрино помогут в решении фундаментальной проблемы:

было ли начало и будет ли конец у Вселенной. Если вездесущее нейтрино имеет массу, не равную нулю, то средняя плотность вещества во Вселенной окажется во многие миллионы раз больше, чем принято считать сегодня.

А ведь именно эта величина определяет, хватит ли силы гравитации, чтобы остановить процесс расширения Вселенной, или же ей предстоит расширяться вечно. Возможно, измерив массу нейтрино, ученые остановятся на модели осциллирующей Вселенной, в которой периоды расширения сменяются периодами сжатия и которая может существовать вечно,- тогда, естественно, вопрос о начале и конце Вселенной вообще не возникнет.

Теоретики, которые еще сравнительно недавно высказывали предположение, что масса нейтрино измеряется сотнями электрон-вольт (это в тысячи раз меньше массы электрона), сейчас склоняются к тому, что нейтрино имеет (если имеет) массу покоя не больше чем 40-50 электронвольт.

Для того чтобы измерить массу нейтрино, экспериментаторам приходится преодолевать необычайные трудности; нейтрино не зря называют всепроникающей частицей - вероятность ее взаимодействия с веществом крайне мала. Проблема массы нейтрино обсуждается экспериментаторами уже несколько десятилетий, до сих пор лучшим - вернее, пока единственным - способом измерения ее принято считать исследование энергетического спектра бета-распада трития (тритий - это сверхтяжелый водород, его ядро содержит два нейтрона и один протон).

Ядро трития радиоактивно, распадаясь, оно превращается в дочернее ядро гелия-3, при этом испускается электрон и антинейтрино. Заметим сразу, что масса антинейтрино равна массе нейтрино, а ядро гелия-3 отличается от ядра трития тем, что в нем два протона и один нейтрон. Вылетающие при бетараспаде трития электроны могут иметь самую разную энергию, как говорят специалисты, у них есть непрерывный энергетический спектр. Значит, нужно точно знать разницу в массе начального и конечного продуктов - разницу между массой трития и массой гелия-3 и энергию электрона. Первые такие измерения были проделаны на массспектрометрах еще в 1975 году, и разница оказалась 18000 электрон-вольт.

В течение последующих десяти лет измерения разности масс трития и гелия проводили неоднократно, и исследователи получали разные значения: 18588+7, 185734=4 и 18584+3 электрон-вольт. Это довольно большой разброс в данных, его нельзя было считать удовлетворительным, тем более что масса самого нейтрино может быть равна нескольким электрон-вольтам, то есть соизмерима с ошибкой эксперимента.

Недавно в Институте химической и биологической физики АН Эстонской ССР предложили новую методику для измерения разности масс трития и гелия. Эстонские физики получили для разности масс тритий-гелий величину 18599+1 электрон-вольт. Такая высокая точность уже может оказаться достаточной для определения массы нейтрино. Но чтобы дать окончательный ответ на вопрос, есть ли масса покоя у нейтрино, остается еще очень трудный этап экспериментаторам нужно точно измерить энергию тех малоэнергичных электронов, которые вылетают при бета-распаде вместе с нейтрино. Итак, осталось совсем немного.

Комплексоны - препараты будущего

Это произошло в одном из совхозов Крымской области. На сотнях гектаров виноградные лозы стали табачного цвета, пожухли. Плантации поразил извечный губитель садов и виноградников - хлороз. Болезнь эта обычно развивается на почвах, где растениям не хватает микроэлементов - железа, марганца, меди. Ведь именно они способствуют образованию хлорофилла.

Избавиться от напасти всегда было очень трудно, приходилось вырубать деревья и лозы.

На этот раз все произошло иначе.

В совхоз прибыли доктор химических наук Нина Дятлова и доктор биологических наук Людмила Островская. Они приняли участие в спасении плантаций.

С вертолета виноградники были обработаны специальным препаратом. Прошло немного зремени, и виноградники зазеленели, листья стали свежими, упругими, словно их окропили живой водой.

Этот чудодейственный препарат создан во Всесоюзном научно-исследовательском институте химических реактивов и особо чистых химических веществ ВНИИ ИРЕА. А точнее, в отделе комплексонов и комплексных соединений. Этот отдел возглавляет лауреат Государственной премии СССР Нина Дятлова.

...Существует огромное разнообразие молекулярных структур. Но среди них выделяется особая группа соединений, в которых обнаруживается сходство с орехом, зажатым в щипцах.

Только в роли щипцов здесь выступает молекула органического соединения, а в роли орехов - атомы металла. Вот эти соединения и есть комплексоны.

Словно осьминог, они могут в растворе не только схватывать и прочно удерживать частицы металла, но и обволакивать их своей массой, делать химически бездеятельными, безвредными. Вместе с тем в какой-то момент давать им "волю", включать в работу.

Еще одна способность - доставлять частицу металла в нужное место и только там разжимать свои "клещи".

Недаром многочисленные соединения, рожденные с помощью комплексонов, иногда называют хелатными. Это греческое название переводится на русский язык как "клешня рака".

Комплексоны - порошки белого цвета, нетоксичные, безопасные в обращении, хорошо растворяются в воде.

В отделе, возглавляемом Ниной Дятловой, уже синтезировано 180 комплексонов и их соединений с металлами.

Более ста из них выпускается для нужд народного хозяйства.

Одними из первых их достоинства оценили энергетики.

Трубочисты-невидимки

- Отложение солей металлов - враг любого технологического оборудования, которое охлаждается водой,- рассказывает Нина Дятлова.- Котлоагрегаты, трубы быстро обрастают толстым слоем окислов и солей.

Приходится с помощью соляной кислоты очищать оборудование от накипи и продуктов коррозии. Это долго и дорого. Сотрудники нашего отдела и Московского энергетического института разработали и помогли внедрить на многих электростанциях и других объектах простые и надежные способы обмывки оборудования с помощью комплексонов. Простои сократились в пять раз. Экономический эффект от использования комплексонов, этих трубочистов-невидимок, свыше 13 миллионов рублей в год, сберегаются и миллионы тонн условного топлива.

Другой пример. У ледокола "Ленин"

обширное энергохозяйство. Оно нуждается в регулярной и тщательной промывке. На эту трудоемкую операцию уходило много времени. С помощью специально подобранных комплексонов оборудование ледокола в короткий срок было освобождено от отложения солей. Причем внутренняя поверхность труб блестела, будто они только что изготовлены. Сейчас на многих судах используют комплексоны для промывки оборудования.

Они пригодились и нефтяникам. Ведь им тоже необходимо предотвращать солевые отложения в нефтедобывающем оборудовании. Вместе с водой в пласт закачивается немного раствора комплексона. На тысячу литров достаточно пяти граммов порошка. И вот результат: соли на поверхности труб не отлагаются.

Комплексоны и их соединения находят все большее применение в сельском хозяйстве, строительстве.

Кому поставят золотой бюст!

Поразительны опыты с чудодейственными веществами в медицине.

- После сорока лет,- рассказывает Нина Дятлова,- практически у всех людей в той или иной степени нарушается кальциевый обмен. С нарушением кальциевого обмена бороться очень трудно, а ведь с ним связаны многие болезни. В Московском научно-исследовательском институте педиатрии и детской хирургии и Институте гигиены труда и профессиональных заболеваний испытывают лекарства, созданные на базе комплексонов. Получены хорошие результаты. Главное - у пациентов прекращается окостенение мягких тканей, механизм кальциевого обмена приводится в нормальное состояние.

Работа в этом направлении продолжается. Можно рассчитывать в будущем получить препарат, омолаживающий организм,- своеобразный эликсир молодости. Фантастика? Нет, почти реальность!

Бостонский почечный центр (США) обещал поставить золотой бюст тому, кто избавит человечество от почечнокаменной болезни. Ведь как важно создать такие средства, которые смогут побороть камни, не повреждая самого органа. Сегодня проводятся опыты с лекарствами на основе комплексонов для удаления камней. И в этом направлении есть достижения.

Комплексные соединения помогают и при профессиональных заболеваниях.

Они выводят из организма такие вредные металлы, как свинец, медь, кадмий, помогают исследовать опухоли головного мозга, определять скорость фильтрации почек...

В 32 областях народного хозяйства, науки, в медицине внедряются комплексоны. Их уже выпускают на многих предприятиях страны. Сфера применения этих веществ расширяется с каждым годом.

Виноваты ли грызуны!

Кто портит изоляцию электрических кабелей? Причем не время от времени, а постоянно, на протяжении многих лет причиняя народному хозяйству страны весьма ощутимый урон? Дать исчерпывающий ответ на эти вопросы удалось благодаря трудам Лаборатории быстропротекающих процессов и физики кипения Отдела физико-технических проблем Уральского научного центра АН СССР. На кого только не грешили эксплуатационники кабельных линий в своих подозрениях, начиная от муравьев-термитов и кончая полевыми мышами!

А на самом деле все, может быть, обстоит гораздо проще. Или сложнее?

В лаборатории, которой заведует кандидат физико-математических наук П. Павлов, решили: враг изоляции скрывается внутри самого кабеля. Имя ему электрическое поле. Это оно, взаимодействуя со всевозможными разновидностями эпоксидных смол, из которых изготавливают изоляции, ведет непрерывную разрушительную работу.

Убедительней всяких слов свидетельствует опыт, поставленный в лаборатории. В небольшую стеклянную ячейку помещается доза эпоксидной смолы - электроизолятор. Вводятся миниатюрные плоские электроды, а затем добавляется всего-навсего одна капля воды. Затем подключается электрический ток. В диэлектрике начинают стремительно прорастать экзотические цветы - дендриты. Всего полминуты потребовалось им, чтобы дотянуться до электродов. Все. Стрелки измерительных приборов резко шатнулись - имитация пробоя изоляции завершена.

В действительности же красавец дендрит не что иное, как система микроскопических каналов, проложенная влагой в электропроводящей сердцевине кабеля. Даже если вода испарится, остается своеобразный мостик, заполненный воздухом. В результате так называемая электрическая прочность изоляции резко снижается. Реальной электросистеме грозят утечки энергии и даже короткие замыкания.

Хотя, конечно, в натурных условиях смоделированный процесс может длиться месяцы и даже годы.

Отныне инженеры и ученые могут выбирать необходимые электроизоляционные материалы не вслепую, а применительно к конкретным условиям эксплуатации энергосистем.

Заодно как будто оправданы грызуны.

7. ИЗ МИФА В ЖИЗНЬ

Впереди - металлотроника

Рассказывает член-корреспондент АН СССР Ч. Копецкий

Второе открытие металлов

Между свойствами обычного и высокочистого металла - дистанция огромного размера. К примеру, титан по мере очистки меняется парадоксально.

Испытания впервые полученных в 1910 году не очень чистых образцов доказывали, что он хрупок, непрочен, с трудом поддается обработке. Впоследствии же оказалось, что виноваты в этом примеси. Чистый титан обладатель высокой пластичности и прочности.

Хрупкими долго считались вольфрам, хром, молибден, тантал, висмут, цирконий. И они же в чистом виде как будто родились заново с целым рядом ценных качеств. Высокочистые вольфрам и молибден, например, можно ковать, прессовать, прокатывать, волочить из них проволоку. Кроме того, они не поддаются коррозии. Чем выше чистота, тем больше вероятность открытия истинных свойств металла, обычно маскируемых примесями. Очищаясь, металлы как бы сбрасывают обманчивые маски, обнажают свои подлинные качества, доселе неведомые человеку.

"Второе открытие" этих металлов поистине явилось триумфом современной физики твердого тела.

Толчком к широким научным исследованиям свойств металлических кристаллов высокой чистоты и совершенства, а затем интенсивного их производства послужил, как уверяют, случай.

Во время второй мировой войны инженеров-связистов долго мучила проблема выхода из строя без видимых на то причин некоторых электронных приборов, конденсаторов в радиоаппаратуре, кабелей, проложенных по дну морей и океанов. К поискам причин аварий подключили ученых. Они обратили внимание на мельчайшие "усы" - нитевидные кристаллы олова и кадмия, прорастающие иногда на стальных частях аппаратуры, покрытых этими металлами. Тщательно исследовав "усы", ученые были поражены их высочайшей прочностью, которая в десятки раз превышала прочность кадмия и олова, полученных в обычных условиях, и по величине приближалась к теоретически предсказанной прочности металлов вообще.

Дальнейшие изыскания доказали, что нитевидные кристаллы - "усы" сверхчистые монокристаллы кадмия или олова с почти идеально гладкой поверхностью. Именно это и определяет их удивительные свойства. Просвечивание "усов" рентгеновскими лучами обнаружило у них почти идеально правильную кристаллическую решетку. Таким образом, высокая прочность "усов" - следствие их строения и чистоты, гладкости поверхности.

...На черном бархате монокристаллы ультрачистых металлов фантастически красивы.

В лучах солнца они сверкают неземными по чистоте и насыщенности оттенками цветовой гаммы. Монокристалл меди - темно-золотой, серебра зеркально-голубой, висмута - жемчужно-матовый. Все они, как и монокристаллы сверхчистых индия, сурьмы, кобальта, свинца, никеля, иттрия и самария,- мировые рекордсмены по чистоте.

Эти крупные, длиной в десять и более сантиметров, монокристаллы металлов выращены в лабораториях недавно созданного Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых металлов.

Металлическая почти невидимая архитектура

С полупроводниковыми приборами в той или иной мере общается каждый, когда слушает транзисторный радиоприемник, смотрит цветной телевизор, ведет расчет с помощью микроЭВМ, работает у станка с числовым программным управлением.

Центром многих из этих устройств, аппаратов и машин служат высокоорганизованные интегральные схемы микроэлектроники. Устройства и элементы таких схем - универсалы. Они могут не только логически обрабатывать информацию, но и, что не менее важно, запоминать ее. Для этого применяют полупроводниковые элементы памяти. Их обычно изготовляют в виде интегральных схем на слоистой основе: металл - окисел - полупроводник и металл - нитрид - окисел - полупроводник. И металлы здесь, конечно, сверхчистые.

Внутри крошечного, объемом всего несколько кубических миллиметров, кристалла полупроводника скрыта сложная архитектура из металла. Это контакты и электрические "мостики", тончайшие пленки из сверхчистого алюминия или золота, конденсаторы и прочие элементы сверхминиатюрного прибора. Количество слагающих элементов исчисляется десятками тысяч, а умещаются они на площади и в объеме нескольких миллиметров.

Создание больших интегральных схем (БИС) обещает сделать повсеместным применение ЭВМ для автоматического управления технологическими процессами на производстве, в том числе с помощью роботов. Это не только реально, но и целесообразно экономически. Почему?

Использование БИС позволяет значительно уменьшить размеры ЭВМ.

Созданы однокристальные микропроцессоры - основной узел машины, выполняющий арифметические и логические действия, представляющие собой БИС с программируемой (перестраиваемой) логикой. Причем программа работы микропроцессора хранится тут же, в запоминающем устройстве, встроенном в БИС.

Ожидают, что со дня на день появится однокристальный микропроцессор, по своим возможностям равный современной большой ЭВМ.

В отличие от обычных ЭВМ микропроцессоры и микроЭВМ легко встраиваются в станок, телевизор, автомобиль и мотоцикл, во всевозможные аппараты торговые, бытовые, медицинские. Микропроцессорная техника становится тем средством, которое поможет оптимизировать работу всех отраслей народного хозяйства, его экономику. В несколько раз увеличивают производительность труда, например, автоматизированные с помощью микропроцессорной техники станки - обрабатывающие центры, обслуживаемые роботами. Еще большего можно достичь при создании на их основе гибких автоматизированных производств нового направления в развитии машиностроения и других отраслей. Комплексная автоматизация возможна только на основе микропроцессорной техники, которая способна одинаково успешно контролировать и анализировать работу и отдельного станка, и целой отрасли хозяйства.

Интегральная схема - "микроздание" необычное. Оно сооружается сразу, одновременно на всех этажах и уже построенное не подлежит исправлению. Поэтому о вероятности успеха говорят при создании каждой отдельной интегральной схемы. Но и это не останавливает технологов, ведь вероятность получения желаемой доброкачественной схемы все же достаточно велика. А эффективность огромна.

При формировании одной интегральной схемы идет в тысячу - сто тысяч раз меньше материала, чем если готовить ее из обычных элементов. Производительность труда при этом увеличивается фантастически - в миллион раз. Таковы плоды науки и техники микроминиатюризации.

А развитие элементной базы микроэлектроники, магнитоэлектроники, оптоэлектроники и сверхпроводниковой криоэлектроники позволяет надеяться на создание в недалеком будущем нового поколения особо миниатюрных быстродействующих компьютеров.

Почему спотыкаются электроны

Атомы металлических кристаллов плотно упакованы. В узлах их решеток находятся положительно заряженные ионы, "купающиеся" в электронном газе потерянных ими и "обобществленных" электронах. Велика роль электронного газа в металлах. Он как бы скрепляет решетку, построенную из взаимно отталкивающихся ионов.

Представим себе, что каким-то путем мы удалили свободные электроны, "вынули" их из металла - ионы, имея одинаковые заряды, оттолкнутся и разлетятся в стороны, а решетка "взорвется)..

Свойства электронного газа определяют цвет и блеск металлов, их теплопроводность, электропроводность.

Приложите постоянное напряжение к металлу - электроны начнут движение. Средняя их скорость не возрастает со временем. Видимо, при движении они испытывают нечто вроде трения, "спотыкаясь" о возникающие на пути препятствия. Их скорость увеличивается и вдруг... падает. Таким образом, движение электронов скачкообразно, а их средняя скорость характеризует электрический ток.

"Спотыкается" электрон о разные объекты. Прежде всего он сталкивается с "чужими" атомами примеси. Вот что главное, вот почему так важна абсолютная чистота металла.

В нашей беседе мы часто упоминаем термин "сверхчистые металлы". В микроэлектронике это требование почти идеальной чистоты совершенно обязательно. Без такой особенности всех металлов, употребляемых здесь, от алюминия до золота, микроэлектроника и разные ее видоизменения просто невозможны.

В сверхчистом металле электроны проводимости движутся удивительно свободно, не наталкиваясь на миллионы и миллиарды частиц примесей, на столь же многочисленные изъяны в структуре металла. Тем самым сверхчистый металл ведет себя почти как сверхпроводник. Своеобразная "сверхпроводимость" влечет за собой не только резкое снижение энергетических затрат, но она еще автоматически решает задачу борьбы с нагревом всех полупроводниковых приборов.

Полупроводниковые приборы при работе могут раскаляться буквально добела, и отвод тепла от них превращается в технически почти или вовсе нерешаемую проблему. При сверхчистых металлах эта проблема не возникает вовсе или, если и появляется, то в значительно более "мягком" выражении.

Далее. Непрерывно циркулирующий в электронной схеме поток информации (в любом виде - волна, заряд и т. д.) тоже наталкивается на множество препятствий в обычном металле. Очевидно, что в сверхчистом металле поток информации может путешествовать без помех.

Исследования, проведенные учеными Института физики твердого тела, во многом раскрыли поведение примесей в металле, их влияние на его характеристики. Были обнаружены места сбора "чужих" атомов, которых привлекают границы зерен металлов. Так, в конструкционной стали на границах зерен и вблизи от них примесей серы и фосфора собирается в пятьдесят раз больше, чем в среднем по объему. Два-три атомных слоя здесь почти полностью состоят из серы и фосфора. Именно поэтому при низкой температуре, в условиях зим Сибири и Крайнего Севера, эта сталь становится хрупкой, как стекло.

Для получения рекордно чистых металлов чаще всего применяют электронно-лучевую зонную плавку в высоком вакууме: при кристаллизации твердого вещества из расплава примеси остаются в остатках расплава. Кстати, еще в древности по такому же принципу из морской соленой воды зимой получали пресный лед.

В установке для электронно-лучевой зонной плавки пучок электронов направляют на узкий участок длинного металлического стержня. Ведя электронный луч вдоль него, медленно перемещают расплавленную зону, доводя ее до конца стержня,- здесь в оставшейся еще расплавленной зоне и собираются примеси. Неоднократное повторение процесса позволяет все более и более повышать чистоту металла.

Высоко котируется на мировом рынке продукция Новосибирского оловокомбината. В белом от пола до потолка цехе рафинировщицы обертывают в нарядную упаковку слитки, содержащие 99,9999 процента олова.

Мягкий и податливый на первый взгляд металл долгое время не хотел отпускать от себя своих многочисленных спутников (олову сопутствует чуть не вся таблица Менделеева). Избавиться от них было проблемой проблем.

Но в высоковакуумных электрических рафинировочных установках, в безвоздушном пространстве, упрятанном в стальную оболочку печи и создающем стерильные условия, при температуре свыше тысячи градусов примеси вскипают. Пары направляют в зону конденсации, откуда примеси сливают в приемник для отходов. А олово в результате этого процесса дистилляции обретает "неземную" чистоту. Впрочем, шесть девяток - не предел! На комбинате считают, что есть все возможности для очистки олова от посторонних примесей до миллионных долей процента. Массовое производство еще не знало такой высокой чистоты металлопродукта.

Последние годы чистые металлы получают из металлоорганических соединений. Технология этого метода изящна и проста. Металл умеренно нагревают в потоке окиси углерода.

Образуются карбонильные соединения атома металла с несколькими молекулами окиси углерода - угарного газа. Соединения эти газообразны и легко отделяются от содержащихся в исходном металле (или руде) примесей и балласта. Газ-соединение пропускают над поверхностью, нагретой до 100-200 градусов Цельсия. При соприкосновении с нею он распадается на металл и газ. Атомы металла осаждаются на поверхность, а газ улетучивается.

Какие же требования предъявляются к производству материалов высокой чистоты, выражаемой в процентах головокружительной десятичной дробью - с шестью, семью и более девятками после запятой?

Говорят, "мала пылинка, а глаз выедает!". При изготовлении материала высокой степени чистоты в атмосфере цеха допустимо содержание лишь нескольких пылинок размером не более микрона на кубический метр. Для чистого кристалла каждая коснувшаяся его пылинка смертельна, она постепенно и неумолимо погубит его. Поэтому производство чистых веществ полностью изолируют от внешней среды.

Необходимую чистоту и стерильность воздуха в рабочих помещениях обеспечивают управляемые компьютерами вентиляторы, пылесосы, кондиционеры... О важности этого оборудования говорит тот факт, что здание обычно конструируют, как слоеный пирог: один этаж - производственный, другой - инженерного обеспечения стерильности. Разветвленный, как спрут, пылесос опутывает своими трубами весь корпус.

Сохранить вещество в чистом виде не менее сложно, чем его очистить.

Один из путей поддержания достигнутой чистоты - хранение металла в условиях низких температур: в жидком азоте или даже в жидком гелии.

Новые лики микроэлектроники

В тонких кристаллических ферромагнитных пленках возникают магнитостатические волны, волны намагничивания. Сейчас исследуются и разрабатываются электронные устройства, основанные на возбуждении и распространении магнитостатических волн. Это приборы магнитоэлектроники.

Поиски путей дальнейшей миниатюризации электроники привели к исследованию влияния на их характеристики сверхнизких температур. Вспомнили о так называемом эффекте Джозефсона, предсказанном в 1962 году английским студентом Джозефсоном, впоследствии лауреатом Нобелевской премии.

Устройство - "джозефсоновский переход" - сконструировано из двух сверхпроводящих электродов, разделенных тончайшим (10-50 ангстрем)

слоем диэлектрика. В обычных условиях, даже при сверхнизких температурах, электрический ток через изолятор не протекает. Однако здесь благодаря сверхпроводящему состоянию электродов ток по изолятору возможен, и зависит он от электрических и магнитных полей, приложенных к переходу. Один или несколько таких переходов могут работать как детектор, усилитель, логический элемент или ячейка памяти.

Благодаря сверхпроводимости при температуре всего 4,2 градуса Кельвина такой прибор, работая, выделяет в десять тысяч раз меньше тепла, чем обычный транзистор. Он оказался находкой для разработчиков ЭВМ будущего. Ведь на полупроводники уже не надеялись: они потребляют слишком много энергии. Созданная на основе полупроводниковых интегральных схем ЭВМ размером с футбольный мяч должна выделять киловатт энергии за секунду. Такая ЭВМ работать бы не смогла - нет способа отвода столь Большого количества тепла. В то же гремя ЭВМ, построенная на сверхпроюдящей электронике, выделяла бы всего 0,1 ватта. В десять тысяч раз меньше!

Наиболее стабильны в работе джозефсоновские переходы с электродами из ниобия и других тугоплавких металлов.

Развитие методов литографии, вакуумной техники, применение тугоплавких металлов позволяет надеяться, что производство элементов вычислительных машин на основе переходов Джозефсона начнется в ближайшие годы.

Устройства сверхпроводящей электроники обладают высокой чувствительностью. На их основе сделаны особо чувствительные измерители магнитных потоков и полей, способные фиксировать магнитные поля не только сердца (магнитокардиография), но и мозга (магнитоэнцефалография). Кардиологи и нейрохирурги получили новый тонкий инструмент для исследований и практики.

Металл - это почти вакуум

Исследования на образцах металлов сверхвысокой чистоты способствовали прогрессу в изучении свойств электронов проводимости. Чтобы "поймать"

увеличение длины свободного пробега электронов, эксперименты проводили на монокристаллах с высокой степенью очистки от посторонних электрически активных примесей и при космическом холоде - температуре кипения гелия - и даже более низкой. Рекордный свободный пробег в восемь-десять миллиметров совершают электроны в сверхчистых образцах индия, выращенных сотрудниками институтов АН СССР. То есть чистый металл вел себя в известной мере как вакуум!

Кандидатом физико-математических наук В. Петрашовым (ИФТТ АН СССР)

создан новый метод анализа чистоты металлов. Он основан на свойстве особого типа электромагнитных волн - геликонов - затухать в ряде металлов пропорционально концентрации в них примесей. Метод пригоден для анализа чистоты всех металлов, в которых обнаружено распространение геликонов лития, натрия, алюминия, калия, золота, свинца и других. Его чувствительность повышается с возрастанием чистоты металла. Отсутствие контакта с анализируемым веществом позволяет вести измерения, когда образец находится в запаянной ампуле.

На основе явления затухания геликонных волн создана аппаратура и для определения свободного пробега электронов проводимости (некое подобие сверхпроводимости) в рекордно чистых металлах при температуре жидкого гелия.

А сами геликоновые волны - это затухание электромагнитных волн, испускаемых плазмой заряженных частиц. Это опять же попытка рассмотрения чистых металлов как чего-то, что сродни вакууму. Ведь только в вакууме появляется подобная плазма.

Исследования чистых металлов могут привести к появлению нового направления науки и техники - металлической электроники, металлотроники.

Речь идет о создании направленных пучков электронов в металле и управлении ими, подобно тому как это делается в электронной вакуумной лампе.

Ведь в известном смысле металлический образец высокой степени чистоты подобен вакууму для электронов проводимости. Ясно, что металлотроника резко повысила бы эффективность - быстродействие - вычислительных и управляющих систем.

Сейчас эта идея уже не кажется фантастической. Эксперименты с такими чистыми металлами, как индий и висмут, с длиной свободного пробега электронов более пяти миллиметров, выполненные в Институте физики твердого тела доктором физико-математических наук В. Цоем, доказали возможность фокусирования электронов проводимости внутри металлического образца и управления их траекториями с помощью магнитного поля.

Основными элементами для новейшей ветви микроэлектроники металлической электроники - могут стать микромостики, изготовленные путем локального утоньшения до одного микрона массивных металлических кристаллов особой чистоты.

Микромостик - это, по сути, узкий, длиной сто микрон "мост", соединяющий два металлических монокристалла.

Когда была сооружена первая ЭВМ на электронных лампах, оказалось, что вес у нее весьма солидный - тридцать тонн! Соответственно занимала она зал в сто пятьдесят квадратных метров.

Современная микроЭВМ, превосходящая первую и по быстродействию, и по объему памяти, напоминает солидную книгу. По размерам, не более.

Металлотроника - еще только в процессе исследований и становления.

Время точных характеристик еще впереди. Но можно с уверенностью предсказать: металлотроника-новый революционный скачок в электронной технике.

Железо растет!

Что сплавы железа при нагревании расширяются - далеко не новость.

Известна и величина теплового расширения - до двух процентов. Но вот ученые Днепропетровского металлургического института берут заготовку из железа, нагревают - и она начинает расти. Длина ее буквально на глазах увеличивается вдвое, втрое, в пять раз!

Фокус? Нет, просто найдена любопытная закономерность: если металл циклично нагревать и охлаждать в интервале от 850 до 950 градусов, но не на воздухе, а в водородной атмосфере - он начинает "разбухать". Обнаруженное явление открывает широкую дорогу новым эффективным способам обработки металлов и сплавов.

"Металлическое" фото

Принципиально новый метод получения фотоизображения разработали ученые Института физики Сибирского отделения АН СССР. Он позволяет отказаться от традиционного способа химической обработки фотопленки.

...Яркая вспышка на тысячную долю секунды осветила негатив, наложенный на стекло, покрытое тонким металлическим слоем. Когда негатив убрали, на металлическом покрытии осталось изображение. Правда, его не было видно до тех пор, пока не включили поляризованный свет - под его воздействием проявились все детали.

Основой для металлической "фотоэмульсии" толщиной в десятую долю микрона пока служит стекло. Но ею в принципе может быть любой материал. Изображение, получаемое по-новому, лишено недостатка обычной фотопленки зернистости, а разрешающая способность металлической "фотоэмульсии" составляет тысячу линий на миллиметр. Такую пленку можно экспонировать бессчетное число раз - старое изображение размагничивается и записывается новое,

Ученые считают, что "металлическая" фотография может использоваться для художественных съемок, голографических изображений.

Телескоп с жидким зеркалом

Диаметр зеркала самого крупного в мире оптического телескопа, работающего в обсерватории близ станицы Зеленчукской на Кавказе,- шесть метров. Это, видимо, почти предел того, что можно сделать из стекла.

При изготовлении таких огромных зеркал возникают сложнейшие проблемы с подготовкой стеклянной отливки, ее охлаждением, обработкой, шлифовкой, алюминированием, установкой зеркала... Достаточно сказать, что телескоп-гигант создавался 15 лет. Изготовление, да и работа такого телескопа сильно затрудняются большим весом зеркала. Правда, до недавнего времени считалось, что значительно более крупные зеркала все равно уже не имеют смысла: оптические неоднородности атмосферы, течения воздуха, вызывающие мерцание изображения, кладут предел разрешающей способности, и при дальнейшем увеличении диаметра изображение светил уже не улучшится, а вот недостатки, помехи будут усугубляться. Однако бурно развивающаяся в последние годы техника электронной обработки изображений позволяет как бы "отфильтровывать"

эти оптические помехи. Так что есть смысл строить и более крупные телескопы. И для этого можно призвать в союзники ту же силу гравитации, которая мешает увеличивать размер стеклянных зеркал.

Идея возникла уже давно: зеркало телескопа можно сделать жидким. Еще английский физик Д. Брюстер, известный, среди прочего, как изобретатель калейдоскопа, в 1857 году предложил вращать чашу, наполненную ртутью, вокруг вертикальной оси. Поверхность жидкого металла в результате взаимодействия силы тяжести и вращения примет параболическую форму - как раз такую, какая необходима для собирательного зеркала. Правда, у такого телескопа будет существенный недостаток: его нельзя наклонять, так что наблюдать с его помощью удастся лишь те объекты, которые находятся над обсерваторией прямо в зените, а следить за ними при их движении вместе с небесной сферой будет невозможно. Эту систему испытал в начале нашего века американский физик Р. Вуд, отметил высокое качество получаемой таким образом поверхности, но неподвижный зенитный телескоп не удовлетворил астрономов.

Сейчас с ртутным телескопом работает группа канадских ученых под руководством Э. Борра в университете Лаваля (Квебек). Исследователи изготовили зеркало диаметром 165 сантиметров и предполагают, что нетрудно будет создать ртутное зеркало диаметром 30 метров.

Вернуться к идее жидкого телескопа позволила та же электроника. Пусть вертикальная ось вращающейся чаши со ртутью должна быть неподвижной.

Но ведь она все же движется, так как чаша стоит на вращающейся Земле.

Не наклоняясь, такой телескоп осмотрит за ночь некоторую полосу неба.

Эта полоса может иметь ширину вдвое больше видимого диаметра полной Луны, а площадь - в 2000 раз более крупную. Если в фокус телескопа поставить не человеческий глаз или фотопластинку, а телекамеру, то сигналы от нее можно подать в память ЭВМ.

За несколько ночей машина накопит информацию от просматриваемой полосы, и ей можно будет заказать синтезировать из сигналов от интересующего нас объекта его неподвижное изображение. Кроме того, жидкостные телескопы, стоящие в разных широтах Земли, будут наблюдать разные полосы неба, и это тоже в какой-то степени компенсирует неподвижность одного такого телескопа.

Коэффициент отражения ртути несколько ниже, чем у алюминия, которым покрывают сейчас астрономические зеркала. Зато ртуть в отличие от алюминиевого покрытия не тускнеет со временем, не боится царапин и загрязнений. Чтобы качество изображения было высоким, на ртутном параболоиде не должно быть неровностей более 0,000005 миллиметра в высоту.

Для этого требуются полное отсутствие вибраций и высокое постоянство скорости вращения. Оба требования выполняются с помощью подшипника на воздушной смазке и прямого привода от синхронного электродвигателя (такой привод используется в высококачественных проигрывателях). Большая масса зеркала упростит стабилизацию вращения. Но рост диаметра за пределы 30 метров вряд ли возможен - искажения в форму параболоида начнет вносить сила Кориолиса.

Ртуть - тяжелый и дорогой металл, ее литр весит 13,6 килограмма и стоит на мировом рынке 280 долларов. Поэтому лучше использовать чашу, уже близкую по форме к параболоиду вращения с небольшим количеством ртути для создания отражающей поверхности. Достаточно слоя в 3 миллиметра, тогда пятиметровый телескоп потребует тонну жидкого металла, а тридцатиметровый - 30 тонн. Вместе с необходимой электроникой и зданием обсерватории такой гигант будет стоить столько же, сколько обычный зеркальный телескоп диаметром 2 метра.

Ориентир - солнечный "зайчик"

Расстояние, с которого видны солнечные "зайчики", поистине поражает:

в крупный телескоп зеркало площадью всего в один квадратный метр можно заметить даже на орбите Плутона. И ученые предложили воспользоваться этим в космической навигации, в первую очередь при полетах к другим планетам, астероидам и кометам. Солнечный "зайчик" от зеркала, установленного на спускаемом аппарате или на самом корабле, будет пойман на Земле. Он поможет определить координаты и точно покажет относительное расположение объектов в пространстве. Пока с помощью локаторов это можно сделать лишь приблизительно.

Нейтрино в разведке

Ускорители элементарных частиц - основной инструмент исследования фундаментальных свойств материи.

Однако с течением времени они стали применяться не только в ядерной и атомной физике. Так, ускорители малых энергий используются в медицине, в геологической разведке, для поиска и обнаружения дефектов в различных материалах, для дистанционного контроля атомных реакторов и т. п.

А вот мощные ускорители, разгоняющие частицы до больших скоростей (высоких энергий, как говорят специалисты), в технике и производстве до сих пор не применялись.

Поэтому большой интерес вызвал проект использования протонных ускорителей (точнее, создаваемых ими пучков высокоэнергетических нейтрино)

для изучения структуры Земли и, в частности, для разведки полезных ископаемых. Поскольку частицы для этой цели надо ускорять до очень высоких энергий (триллионов электрон-вольт), то длина окружности такого ускорителя - геотрона - составит десятки километров. Кроме того, для "просвечивания" Земли надо иметь возможность менять направление пучка нейтрино (вплоть до поворота на 90 градусов), поэтому необходимо специальное устройство (так называемый "хобот") в виде цепочки сверхпроводящих магнитов, заключенных в гибкую трубу. Размеры "хобота" также могут достигать нескольких километров.

Нейтрино обладают способностью проникать сквозь любые вещества.

Если пучок этих частиц направить в землю под небольшим (4-5 градусов)

углом к горизонту, то он "прошьет"

земную кору на расстояние в 1000 километров от геотрона, при этом максимальное углубление его трассы от поверхности Земли составит 20 километров (отметим, что буровая техника такой глубины еще не достигала). По пути нейтрино взаимодействует с горными породами, слагающими земную кору - с каждой по-своему,- и по особенностям этого взаимодействия можно судить о тех веществах, которые встретились нейтрино. Так можно вести поиск полезных ископаемых.

Для просвечивания земного шара с целью уточнения его структуры целесообразно построить плавающий в море ускоритель с "хоботом", направленным к центру Земли (угол поворота 90 градусов). При необходимой в этом случае энергии нейтринного пучка длина "хобота" должна быть примерно 6 километров.

Осуществление проекта в целом наталкивается на определенные научные и технические трудности, но его окончательное решение - дело будущего.

Цифровое телевидение:

новые возможности, заманчивые перспективы

Как полагают специалисты, телевидение пересечет рубеж XX и XXI веков двумя большими скачками. Сначала его прогресс будет связан с развитием спутниковых телекоммуникаций. Затем наступит эра обширных плоских экранов с очень четким изображением.

Трамплином для обоих этих скачков станет переход телевидения к качественно новой форме представления и обработки сигналов - цифровой.

Значение телевидения в современном мире трудно переоценить. Только у нас в стране около 90 миллионов телевизионных приемников. Возникает почти парадокс: телевизоры есть практически в каждой семье, а спрос на них продолжает расти. Этому способствует и развитие телекоммуникаций радиорелейных,кабельных,космических. Телепрограммы в нашей стране ретранслируют 7 искусственных спутников Земли, работающих через 10 каналов связи. 90 приемных станций "Орбита", 300 станций "Москва"

и более 3000 "Экран" обслуживают радиомосты Земля - космос - Земля. Выпускаются простые и недорогие приставки к домашним телевизорам, позволяющие вести прием непосредственно с борта спутника "Экран".

Телевидение сегодня продолжает совершенствоваться. Во всем мире идет поиск новых его систем, все более удовлетворяющих взыскательные вкусы миллионов и миллионов телезрителей. Появились экспериментальные образцы систем так называемого "сверхчеткого" телевидения с улучшенной цветопередачей. По качеству изображения оно ненамного уступает проекции цветного слайда. Наметилась тенденция к переходу на крупноформатное изображение на плоском экране. Кроме того, произошла переоценка возможностей телевидения как информационной системы, причем не только в региональных, но и в глобальных масштабах. Однако практическая реализация этих и других интересных проектов наталкивается на почти непроходимый барьер, в основе которого принципиальные недостатки, свойственные широко распространенным во всем мире аналоговым телевизионным системам.

В чем суть проблемы? Аналоговые системы обработки информации имеют дело с непрерывными сигналами - своеобразными электрическими слепками оригинала, например речи или музыки. В цветном телевидении электронные лучи фиксируют все нюансы сцены, и каждый из них должен быть передан без искажений. По существу, вся история аналогового телевидения была борьбой за высокую точность передачи и воспроизведения изображений. Увы, как раз его-то даже самая совершенная аппаратура обеспечить не может. На сложном пути от зрачка телекамеры до кинескопа телевизора каждое звено неизбежно вносит пусть небольшую, но вполне определенную лепту искажений. Постепенно они накапливаются и, случается, настолько портят сигнал, что неопытный телезритель кидается регулировать аппарат, думая, что тот вышел из строя.

Цифровые системы обладают одним важнейшим преимуществом. Язык цифр это родной язык вычислительной техники. Недаром среди инженеров популярна шутка: использование в телевидении микропроцессорной техники открывает возможности, ограниченные лишь воображением разработчика и отпущенными финансовыми средствами.

Суть цифровой системы в телевидении заключается в том, что здесь традиционный непрерывный сигнал заменяется цифровым кодом, который содержит подробную информацию обо всех деталях изображения - яркости, цветности, месте в кадре и т. д.

Импульсы в форме цифровых кодов из студии телецентра поступают на ретрансляторы и далее - в эфир, а телевизионные приемники снова преобразуют их в изображение высокого качества. Такой способ передачи видеоинформации весьма надежен.

Инженеров уже не будут заботить проблемы всякого рода искажений.

Имея в своем распоряжении цифровой код, легко обнаружить возможную пропажу импульса и восстановить на его месте точно такой же.

Вместе с тем у передачи изображения в цифровой форме есть и свои сложности: она порождает информационные потоки огромной емкости.

Достаточно сказать, что каждую секунду нужно передавать около 200 миллионов импульсов, а для телевидения высокой четкости еще больше. Советским ученым, взявшимся за решение этой проблемы, помогла бионика. В основе созданной у нас в стране сложнейшей системы бионического кодирования телевизионных сигналов лежит принцип восприятия и обработки изображения человеческим глазом. Мы не можем пожаловаться на этот уникальный аппарат, созданный природой.

Наш глаз выворочен в восприятии информации, но и объективно точен.

Именно выборочность и точность отличают электронные системы бионического кодирования, которые без потери качества позволили снизить цифровой поток почти в семь раз.

Работы советских специалистов в области цифрового телевидения получили сегодня всеобщее признание и легли в основу международного стандарта по цифровому кодированию для аппаратных телецентров, рекомендованного Исследовательской комиссией Международного консультативного комитета по радио (МККР). Отмечая исключительную важность этих работ, Академия искусств и наук США присудила МККР золотую медаль. На IV Всемирной выставке средств связи впервые в мире был представлен комплекс цифрового оборудования для телецентров, авторы которого - советские инженеры. И эта аппаратура соответствовала требованиям международного стандарта.

Попробуем, руководствуясь наметками специалистов, представить себе телевизор будущего.

При желании вы смотрите на миниэкранах несколько программ одновременно и затем любую из них выводите на полный формат. Если надо, аппарат автоматически запишет на видеомагнитофон передачи, идущие и в ваше отсутствие. Звук непременно стереофонический, а возможно, телевизор заговорит и сам, причем в прямом смысле этого слова. На вопрос о времени он ответит вам синтезированным голосом. На команду "Тише!" отреагирует, снизив громкость. Такие диалоговые системы уже существуют.

Стоит набрать на особой приставке буквенный или цифровой код, как телеэкран превращается в домашнее справочное бюро. Информация по самому широкому кругу интересующих вас вопросов мгновенно возникает на вашем экране. Таким образом, вы становитесь не только телезрителем, но и абонентом информационной системы.

Надежная камера хранения

На железнодорожных вокзалах и в аэропортах получили широкое распространение автоматические камеры хранения ручной клади. Удобство их для пассажиров бесспорно: сам положил вещи в просторный сейф, сам придумал и установил шифр на замке, закрыл, а когда вещи потребуются вновь, достаточно набрать шифр, вращая специальные ручки, и "личный сейф" распахнет дверцу.

Однако с распространением таких камер хранения возникла проблема защиты отдельных ячеек от злоумышленников, которые, подсмотрев тем или иным способом шифр при запирании ячеек с багажом, вскрывали сейфы. Организация специальных постов наблюдения, увеличив расходы на содержание хранилищ, принципиально проблемы не решила.

Чтобы совершенно исключить случаи пропажи личных вещей пассажиров из автоматических камер хранения ручной клади, работники Московского вокзала в Ленинграде несколько лет назад ввели в эксплуатацию камеры хранения с электронной защитой.

Пассажир, выбрав ячейку, укладывает в нее свой багаж, устанавливает придуманный шифр, опускает 15-копеечную монету в специальную щельмонетоприемник и закрывает дверцу - сейф надежно заперт. Затем пассажир подходит к контрольной кассе у выхода из помещения и называет порядковый номер ячейки, в которой он закрыл багаж,- этот номер, как известно всем путешествующим, написан крупными цифрами на дверце ячейки. Контролер набирает названный номер на клавиатуре кассового аппарата и выдает пассажиру чек с отпечатанным номером. Аппарат, похожий на кассовый, набором номера включил электронную блокировку. С этого момента автоматический сигнал тревоги сработает, если будет предпринята попытка вскрыть любым способом сейф. Чтобы вынуть из камеры хранения свой багаж, пассажир должен сдать контрольный чек, и только после того, как дежурный отключит блокировку, он сможет отпереть, набрав шифр, дверцу ячейки.

За годы экспериментальной эксплуатации высоконадежных камер хранения ручной клади случаев пропажи в них вещей не зарегистрировано, и, как показал опрос пассажиров, эти камеры предпочитаются любым другим.

Круглый год в одном наряде

Возможно, в скором будущем появится легкая и удобная одежда, согревающая нас в холод и охлаждающая в жару. Производство ткани, которая способна приноравливаться к температуре окружающей среды, станет возможным благодаря найденным недавно двум новым химическим соединениям. Речь идет о так называемой пластично-кристаллической ткани, которая может менять свою структуру при изменении температуры внешней среды, сохраняя при этом свою постоянную форму. Как же это происходит?

Когда температура воздуха повышается, кристаллы принимают форму регу лярной пространственной сетки и поглощают тепло. Если же температура падает, кристаллы обретают свой первоначальный вид, отдавая тепло. Ткани из волокон с примесью новых соединений могут служить изоляционным материалом, охраняющим растения и животных от внезапных скачков температуры. Изобретением заинтересовались также швейники, которые предполагают создавать из новых волокон защитную одежду для полярников и металлургов. Не исключено, что одежда из универсальной ткани появится когда-нибудь и в обычных магазинах.

"Всевидящие" очки

Специалисты создали новые очки, которые позволяют пилоту видеть контрольно-измерительные приборы в самолете, не глядя на них. Так, он может следить за скоростью полета, высотой, компасом и искусственным горизонтом, смотря прямо перед собой.

Информация со шкал контрольноизмерительных приборов передается с помощью оптических волокон на миниатюрное зеркало в центре одного из стекол очков. Зеркала этого, имеющего диаметр всего один миллиметр, не видно, но оно отражает изображение в глаз летчика, создавая иллюзию, что показания приборов проектированы в пространство.

Специальные очки, созданные первоначально для летчиков, наверняка найдут и другое применение. Например, хирурги могут следить за показаниями различных приборов, не поворачивая головы и не теряя драгоценных секунд, инженеры - проверять данные приборов, не прерывая своей работы.

Болты и гайки...

из сапфира

Представьте себе уличный фонарь...

из сапфира. Ну пусть не весь фонарь, только светящаяся трубочка, заполненная парами натрия. Но все-таки сделана она из настоящего сапфира, подобного тому, который сверкает в сережках, перстнях, колье. Фантазия? Нет.

Расточительство? Тоже нет.

Многие читатели видели эти "драгоценные" светильники - вспомните газоразрядные лампы, излучающие мягкий желто-оранжевый свет, которые появились на городских улицах взамен старых ламп "дневного" освещения.

Чтобы осветить большой город, наверное, не хватило бы всех сокровищ мира - если использовать природные сапфиры. Но трубочки для ламп делают из искусственных кристаллов. Новые светильники, разработанные советскими учеными, на 10 процентов экономичнее ламп, сделанных по американской технологии из спеченного порошка кристаллической окиси алюминия - поликора.

Сапфир обладает уникальными свойствами. Температура его плавления свыше 2000 градусов. Теплопроводность при комнатной температуре - как у стали. Он великолепный диэлектрик, устойчив к радиации, даже при высоких температурах химически инертен. Его неокрашенная разновидность лейкосапфир, что называется, прозрачнее стекла: пропускает свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. И наконец, по твердости он уступает только алмазу.

Ученые давно научились синтезировать сапфир естественной формы. Чтобы из такого кристалла получить разнообразные изделия, заготовку надо обрабатывать алмазным инструментом, Но его хватает ненадолго. А главное до 90 процентов материала превращается в отходы...

Сотрудники ВНИИЭТО разработали новую технологию выращивания искусственного сапфира для получения профилированных кристаллов. В основу ее положен метод члена-корреспондента АН СССР А. Степанова, позволяющий формировать геометрию растущего кристалла. Промышленное оборудование дает монокристаллические изделия самой разнообразной формы.

И эти изделия уже не нуждаются в дополнительной обработке, они сразу идут в дело. Как, например, те трубочки, с которых начался наш рассказ.

Мы привыкли к тому, что термин "растущий кристалл" понимается в прямом смысле. Правильнее было бы сказать, что кристалл вытягивается из расплава. Процесс ведется в вакуумной электропечи при температуре более двух тысяч градусов.

Над тиглем виден лишь формообразователь - тугоплавкий стержень с шестигранным отверстием. Вот к нему подводят затравку, касаются ею расплава и начинают вытягивать из него жидкий столбик, который поднимается вверх, удерживаемый силами поверхностного натяжения. Получается маленькая призма, в основании которой - шестигранник. Охлаждаясь, она затвердевает и вот вам кристалл с заданной геометрией.

Таким способом в печи можно получить самую разную продукцию. На лабораторном столе своеобразная выставка изделий из искусственного сапфира. Чего здесь только нет - призмы и стержни различного сечения, герметизирующие узлы, тигельки!

Эти изделия могут применяться в металлургии, электронике, полупроводниковой технике, часовой и ювелирной промышленности, оптике. К примеру, те же колпачки для термопар используются в датчиках для быстродействующих регуляторов температуры, где особенно важна уникальная прозрачность сапфира. А в твердотельных лазерах конструктивные элементы из него на порядок увеличивают мощность, значительно повышают КПД и срок работы приборов.

Раньше такие элементы вытачивали из целого сапфирового кристалла алмазными резцами, а потом с двух сторон высверливали стержень алмазными сверлами. Дорогостоящий инструмент быстро выкрашивался, да и хрупкие стержни часто ломались. И если прежде стоимость небольшой трубки из сапфира измерялась тысячами, то теперь - рублями.

Сейчас ВНИИЭТО создает промышленные установки, на которых можно вытягивать и более сложные изделия.

В лаборатории уже получены из сапфира трубки с поперечными перегородками и спиральные теплообменники, которым не страшны химически активные вещества. Спираль из сапфира - скажи такое лет десять назад огранщику драгоценных камней, он в ответ бы только рассмеялся. А возьмите сделанные в лаборатории изделия переменного по длине сечения - болты и гайки, трубки с резьбой... Вот уж поистине грани творческого научного поиска сверкают куда ярче мишурного блеска драгоценных камней!

Колокола под кислым дождем

Колокольные органы - карильоны, на которых можно исполнять сложные музыкальные произведения, появились в XVI веке в Голландии, и многие из них дожили до наших дней. Ко, как оказалось, тщательно подобранные наборы колоколов в последние 25 лет пришли в расстройство. Причина этому кислотные дожди. Окислы серы и азота из промышленных дымов и выхлопных газов, реагируя с атмосферной влагой, образуют кислоты. Осаждаясь на стенки колоколов, эти кислоты разъедают металл, стенки утончаются, отчего звук колокола становится ниже, и в музыке карильона появляются диссонансы. Коррозия быстрее сказывается на небольших колоколах.

Единственный способ поправить дело - снять часть металла изнутри со стенок крупных колоколов музыкального набора, чтобы восстановить общую настроенность.

Специалисты крупнейшего в стране предприятия по литью колоколов полагают, что могли пострадать все колокола Голландии (их около 15000). Министерство охраны окружающей среды занимается сейчас исследованием этой неожиданной проблемы.

Беспламенные обогреватели

Каждый автомобилист знает, какое мучение заводить остывший на морозе двигатель. Возможно, эта проблема станет менее острой, когда будут широко производиться беспламенные каталитические обогреватели для автомашин, выпуск которых планируется на нескольких предприятиях Москвы.

В основе действия таких обогревателей лежит окисление бензина. Но это не простое горение. Реакция протекает на поверхности катализатора без образования пламени. При окислении одного грамма топлива на катализаторе выделяется такое же количество тепла, как и при обычном горении приблизительно 11 ккал. Но поскольку это тепло выделяется сравнительно медленно, оно используется полнее.

Сфера применения каталитических процессов с каждым годом расширяется, и потому поиск новых катализаторов остается важной задачей. К катализаторам предъявляются высокие требования: большой срок работы, низкая стоимость, устойчивость к действию "каталитических ядов" - веществ, даже ничтожные количества которых ослабляют катализ. Строгая теория, описывающая все многообразие каталитических явлений, пока не построена, и до сих пор в подборе новых катализаторов существенна роль эмпирических методов. Но поиск сегодня идет не вслепую. Расчет кинетики реакций и современные физико-химические методы исследования - ультрафиолетовая, инфракрасная и мессбауэровская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ - позволили открыть ряд закономерностей, связывающих каталитическую активность с химическими свойствами вещества, которые определяются его электронным строением и физической структурой.

В отделе кинетики и катализа Института химической физики АН СССР давно ведется изучение катализаторов окисления с целью создания беспламенных обогревателей. Такие обогреватели очень нужны в районах с суровым климатом. Ведь при морозе ниже - 30 градусов Цельсия отказывает самая привычная техника. Загустевают топливо и смазка. Сварочные электроды становятся хрупкими и ломаются.

Понижается напряжение аккумуляторов. Даже газовые баллоны нельзя использовать без предварительного обогрева - давление газа падает ниже допустимого. Чувствительны к морозу оптические и другие точные приборы.

Серьезная проблема - обогрев людей, работающих в полевых условиях.

Беспламенные каталитические обогреватели имеют много преимуществ по сравнению с другими методами обогрева. Они безопасны и недороги, на протяжении большого времени могут работать автономно. Основная трудность при их создании - выбор подходящего катализатора. Ведь нужен универсальный катализатор, окисляющий все виды углеводородов, содержащихся в горючем, причем окисляющий их полностью, до углекислого газа и воды,- неполное окисление приводит к образованию окиси углерода и альдегидов, обладающих резким раздражающим запахом. К тому же обогреватели должны работать на распространенном топливе - лучше всего на обычном бензине, в котором содержатся многие каталитические яды.

Раньше в качестве катализатора для обогревателей использовалась платина.

Но и платина, и специальная разновидность асбеста, на подложку из которого она наносится,- слишком ценные материалы, чтобы их можно было расходовать в нужных количествах. Дальнейшие поиски привели к созданию в ИХФ АН СССР катализаторов на основе смесей окиси кобальта с окисью хрома. Подобрали и надежный материал для подложки - специальное кремнеземное волокно. Оказалось, что по активности такие катализаторы успешно соперничают с платиной.

Совершенствование катализаторов продолжается. В последнее время появились катализаторы с уменьшенным содержанием дефицитного кобальта.

В их состав добавлено железо и некоторые другие вещества, повышающие активность и долговечность смеси. Эти катализаторы можно использовать для беспламенного сжигания не только неэтилированного бензина, но и дизельного топлива, керосина, других видов горючего. Они работают несколько тысяч часов, а в случае отравления легко регенерируются прогреванием в пламени.

Новые катализаторы позволили создать экономичные обогреватели для моторов и аккумуляторов, с успехом применяющиеся в районах Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока, на БАМе. Разрабатываются обогреватели для сварочных электродов, для кабин большегрузных машин в северном исполнении, для временных жилых помещений.

Обогрев не единственный способ использования катализаторов глубокого окисления. Не менее важная задача-защита атмосферы от загрязнений. Очень многие примеси, загрязняющие ее,- продукты неполного сгорания углеводородов, образующиеся, например, в двигателе автомобиля.

Массовое производство каталитических дожигателей, окисляющих выхлопы автомобилей или выбросы заводов до безвредного углекислого газа и воды, поможет сохранить чистый воздух в городах и промышленных зонах.

Радиотермометр

Как мы измеряем температуру, когда заболеем? Ставим градусник, вот и вся процедура. Но этот способ не удовлетворяет медиков. Во-первых, он неточен. А во-вторых, врачам иногда надо заглянуть в глубь человеческого организма, узнать температуру внутренних органов, затронутых болезнью.

А как это сделать?

С помощью радиотермометра сверхвысокой частоты, разработанного в Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте совместно с Горьковским медицинским институтом имени С. М. Кирова. Чувствительные антенны прибора улавливают тепловое излучение органов, расположенных на глубине до 15 сантиметров. В этом принципиальное отличие нового прибора от используемых в настоящее время тепловизоров, которые позволяют определять лишь температуру кожи человека.

В диапазоне дециметровых длин волн, в котором работает радиотермометр мощность теплового излучения прямо пропорциональна температуре излучающего тепло органа.

Процесс измерения не доставляет человеку никаких неприятных ощущений. Сам прибор невелик по размерам, работает от сети и от батарей. Все это делает его удобным в любых условиях эксплуатации.

С помощью радиотермометра можно обнаруживать на ранней стадии воспалительные процессы во внутренних органах - печени, желудке, головном мозге и других. Кроме того, радиотермометр можно использовать в физиотерапии для дозировки и контроля физиопроцедур, в медико-биологических исследованиях. Пригодится он и в ветеринарии для определения заболеваний у животных.

Нейрохирурги клеят сосуды

Закупорка кровеносных сосудов - тромбоз - представляет для организма повышенную опасность. Нарушается циркуляция крови, оргайы и ткани перестают получать питание,- как говорят медики, наступает ишемия.

Особенно чувствителен к этому человеческий мозг. Если закупоривается или даже частично сужается хотя бы один сосуд, можно ожидать осложнений вплоть до развития мозговых

катастроф - инсульта или инфаркта мозга. Число таких больных во всем мире растет с каждым годом. Нередко люди, у которых нарушились речь, память и другие жизненно важные функции, так и не могут вернуться к труду и нормальной жизни.

Консервативные методы лечения нарушений мозгового кровообращения (речь идет о лекарственной терапии), к сожалению, недостаточно эффективны. Ускорить развитие так называемых природных коллатералей - сети мелких сосудов, которые идут как бы в обход закупоренного участка, почти не удается. Вся надежда остается на хирургию, не исключая, разумеется, профилактики здорового образа жизни.