«А вы его поцарапайте…»

Федор Григорьев

От редакции. Начиная с этого номера мы публикуем работы победителей конкурса «Полвека тому вперед», объявленного год назад. В этом конкурсе участвовали научно-популярные репортажи из 2067 года. Перед вами работа, занявшая второе место: победителя мы по ряду веских причин решили представить читателям в апрельском номере.

pic_2018_03_12.jpg
Художник Е.Станикова

Вечный экспонат

Знакомство с Сибирским ядерно-мюонным комплексом, сокращенно СИЯМ, начинается с музея «вечных вещей». Это необычный музей: его экспонаты можно трогать, щупать, сжимать, даже бить — главное, потом поставить на место. Я беру мраморный шарик размером с биллиардный, с узором желто-коричневых прожилок. Поверхность шарика словно покрыта полупрозрачной пленкой, как экран только что купленного гаджета. Хочется ее снять.
— А вы его поцарапайте, если сможете – он ваш, — смеется Ирина, консультант музея. Узнав, что я пишу репортаж о комплексе, она предлагает взять шарик на память и добавляет: — Когда пирамиды станут грудой песка, он все еще будет таким же гладким.
Шарик на ощупь скользкий, а на вес тяжелее, чем кажется. У меня много таких сувениров, но я не отказываюсь, потому что для меня это чудо так и не стало обыкновенным. Инструменты со сроком службы в сто тысяч лет — так и пишут в гарантийных талонах! Список применений огромен – от неубиваемых экранов мобильников до вечных подшипников. Все это можно увидеть, потрогать, купить, причем сегодня гораздо дешевле, чем год назад. И попытаться сломать. Правда, ничего не выйдет: детали, покрытые мезовеществом, уничтожит, разве что, ядерный взрыв. Так утверждают их создатели. Надеюсь, проверять это не придется.

Крошка-атом

Территория СИЯМа огромна. Вместе с Алексеем Скворцовым, младшим научным сотрудником комплекса, мы направляемся к ускорителю — именно там рождаются частицы, из которых делают чудо-вещество. По дороге Алексей проводит ликбез для чайников.
—Вещество состоит из атомов, — рассказывает он. — В центре каждого массивное ядро, вокруг которого вращаются электроны. Их можно заменить другими частицами — мюонами, имеющими тот же заряд, но в двести раз массивнее. Такие атомы называют мезоатомами, а вещество из них — мезовеществом. Оно гораздо плотнее обычного, его температура плавления достигает сотен тысяч, а иногда и миллионов градусов. Оно инертно даже в самой агрессивной среде...
— Почему?
— Ну, если на пальцах — мюон ближе к ядру, значит положительный и отрицательный заряды ближе, чем в обычном атоме. Энергия взаимодействия обратно пропорциональна расстоянию – значит, ее величина растет, как и энергия химической связи в веществе, которое образуют эти необычные атомы… Поэтому мезовещество и прочнее обычного...
Алексей увлекается собственным рассказом. Сами мезоатомы известны еще с середины прошлого века, но долгое время считалось, что создать вещество из них невозможно, так как время жизни мюона всего лишь две миллионные доли секунды. Все изменилось в тридцатых годах, с развитием технологии гибридных реакторов; в них поток мюонов катализирует термоядерные реакции. Их продукт — нейтроны, поглощая которые, ядро распространенного и слаборадиоактивного урана-238 превращалось в ядро плутония — топливо для АЭС. В 2030 году Франсуа Лоран, работавший на АЭС в Авуане, обнаружил в излучении реакторной зоны слабые пики, затухающие спустя секунду после прекращения инжекции мюонов в реактор. Но каково было удивление ученого, когда выяснилось, что такие же пики дает мезоводород! Секундное затухание означало, что время жизни мезоатома в миллионы раз превышало время жизни свободного мюона. После первой, весьма скептической реакции научной общественности на публикацию Лорана последовала недолгая пауза, а потом... у-у-у! Кандидатура на Нобелевскую премию 2032 года стала очевидной.
Оказалось, мезоатомы стабилизируются при объединении в кластеры. Вероятность их образования при низкой плотности потока мюонов мала, поэтому раньше эффект стабилизации не наблюдали. Но с ростом числа источников мюонов его обнаружение стало лишь вопросом времени. Учитывая уровень развития атомной энергетики во Франции, успех Лорана закономерен, признает Алексей.
Итак, нано- (или, скорее, пико-) размерный кластер из нескольких мезоатомов стабилен несколько секунд. Именно они и были источником излучения, обнаруженного Лораном. Расчеты показали, что мезоатомы перестанут распадаться, когда их число в кластере превысит несколько сотен. Началась новая гонка — кто быстрее построит источник мюонов, дающий высокую плотность потока.
— ...И наш — один из первых, — с гордостью говорит ученый. — Запущен в две тысячи тридцать седьмом, наработку мезовещества начал в сороковом... Документы приготовьте, сами понимаете, объект режимный.

Кузница

Ускорительный комплекс — это фабрика мюонов. У нее две задачи: получение мезопокрытий и выработка плутония для топлива АЭС. Формирование кластеров мезоатомов — статистический процесс, и значительная часть мюонов, катализирующих синтез гелия, распадается через положенные две микросекунды. Поток нейтронов, возникающий при синтезе гелия, поглощается урановой оболочкой. Из-за этого массовая доля плутония в ней постоянно растет.
— С увеличением плотности потока увеличивается и доля мюонов, образующих мезовещество, — объясняет Алексей, — так как растет вероятность формирования кластеров мезоатомов. Если плотность уменьшить, основным процессом становится термоядерный катализ. Так что — или топливо, или мезопокрытие. Сидим на двух стульях, — усмехается Алексей, — и следим за конъюнктурой.
Цех, в котором изготавливаются мезоизделия, полностью автоматизирован — из-за высокого уровня радиации доступ туда человеку закрыт. Формирование изделий происходит в камерах, помещенных у каналов, через которые из главного контура ускорителя выводится поток мюонов. Весь процесс контролируется дистанционно.
— Масса мюона в двести раз больше массы электрона, а длина химической связи в двести раз меньше — как и расстояние между мезоатомами. Следовательно, плотность мезовещества в миллионы — двести возвести в куб — раз выше обычного, — рассказывает Алексей. — Так что ваш сувенир, если его целиком сделать из мезовещества, весил бы минимум сто тонн! — улыбается он. — Поэтому мезовещество осаждают тонким слоем на матрицу из обычного вещества. Слои чередуют, следовательно, получается слоеный пирог — свой у каждого изделия...
— И что сейчас в этих пирогах?
На экране снуют автоматические тележки, загружающие в камеры матрицы из обычного вещества и вынимающие готовые изделия. Они останутся такими же, даже когда карта Земли изменится до неузнаваемости. Может, человечество к тому времени уже исчезнет. Это как найти ружье, изготовленное разумным динозавром.
— Износостойкие детали, сверхпрочные покрытия, броня… в общем, — смеется он над моей задумчивостью, — если в двух словах, то так: все, к чему вы так и не смогли привыкнуть!

Поле чудес

Наша экскурсия подходит к концу. На прощание Алексей дарит мне «Таблицу мезоэлементов Д.И.Менделеева», похожую на ту, что знакома каждому со школы. Вот только белых пятен в ней много.
— Мезобор почему-то никак не дается, — сетует Алексей. — Вроде простой элемент должен быть, а вот поди ж ты...
А что же с мезобиологией? Алексей поначалу отмахивается, но потом начинает размышлять: да, и «кирпичики жизни» уже получены, и теоретических ограничений на синтез органических мезомолекул нет. Вот в Кембридже уже нацелились на мезопептид...
— Знаете, что это напоминает? — оживляется он. — Сказку про Буратино, когда тот попадает на поле чудес. Мне кажется, эта таблица — такое же поле. Только чудеса здесь действительно случаются, без обмана…
Думаю, долго их ждать не придется. В СИЯМе к чудесам привыкли.


Этот рассказ доступен в печатном номере "Химии и жизни" (№ 3/2018) на с. 12 — 13.

Разные разности
Желтки против пожелтения
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да&n...
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...