Техника - молодёжи 1967-12, страница 21

Бомбардируя атомные ядра, частицы стремятся выбить их из узлов решетки. При быстрой ядерной реакции ядро еще не успевает отклониться в сторону от толчка, как пора уже испускать новую частицу — продукт реакции. Из-за медлительности тяжелого, инертного излучателя — ядра она вылетит прямо из узла кристаллической решетки. Именно так происходит простое рассеивание заряженных частиц в кристалле.

Другое дело, если время протекания реакции велико. Столкнувшись с частицей, ядро успевает отскочить от своего обычного положения на довольно значительное по атомным масштабам расстояние. Там оно и разрешается от бремени. Центр выброса частицы смещается из узла кристаллической решетки в какое-то промежуточное положение, Этим и решил воспользоваться А. Тулинов.

Хотя смещение ядра по нашим понятиям совсем ничтожно — миллиардные доли сантиметра, думал ученый, его вполне достаточно, чтобы разграничить быстрые и медленные ядерные реакции. Ведь в упорядоченном мире атомов эта незначительная разница проявится очень рельефно. Внутри кристалла частица не может двигаться по каким угодно направлениям. Кристаллическая решетка для нее — все равно что чаща леса для нас. И каждое дерево в этом лесу — атомное ядро, заряженное положительно, как и сама частица. Электрические силы отталкивания заменяют семафор. Из-за них частица не может проскочить кристаллическую плоскость, заполненную атомами, с ребра. Тем более ей не пролететь по оси, вдоль которой выстроились атомные ядра. Здесь семафор закрыт. Частицы проскакивают только по линии наименьшего сопротивления, то есть по линии наименьшей плотности атомных ядер.

А в результате неорганизованная толпа заряженных частиц переформировывается в регулярную армию. Поротно и повзводно покидают они кристалл, и только в тех кристаллографических направлениях, куда указывают им неумолимые регулировщики — ядра. За атомными же рядами и плоскостями остаются просветы. Не в силах преодолеть такой заряженный частокол из ядер, поток частиц отбрасывает тень за «атомный плетень». Волнового процесса и дифракции нет, а тень есть. Тень без света.

Вот тут-то и проявится разница для частиц, вылетающих из узлов кристаллической решетки и из промежуточных положений. Ведь по смещению тени можно судить о движении самого фонаря.

ВТОРОЕ ДЫХАНИЕ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА

начала эта тень была лишь умозри-

тельной. Протоны, разогнанные ускорителем и рассеянные кристаллом вольфрама, регистрировались полупроводниковым счетчиком. В некоторых направлениях счетчик замолкал. Частицы рассеивались и вправо и влево, а на данном направлении зиял провал. Счетчик заменили фотопластинкой и... Видно, тогда и родился новый термин — «теневой эффект». На фотопластинке запечатлелось ажурное переплетение атомных рядов и плоскостей. Первая в мире теневая фотография кристаллической решетки! Под пучок протонов ставили кристаллы молибдена и кремния. И, как в теневом театре, одна картина на фотопластинке сменялась другой. Структура кристалла, словно в проекционном фонаре, просвечивалась потоком ядерных частиц. С этого момента монополии дифракционных методов пришел конец.

От неисчислимого количества одно

типных атомных плоскостей на экран ложится всего лишь одна тень. Каждая плоскость вносит в эту тень свою лепту. Сколько в кристалле насчитывается типов плоскостей и осей, столько теневых действующих лиц на экране. Все вместе они дают зримую картину его структуры. Но если взять агрегат из многих кристалликов, их теневые картины перемешаются друг с другом, и в общем хаосе невозможно разглядеть никакого четкого узора. Вот почему Резерфорд, имевший дело с поликристаллами, не смог бы наблюдать это явление в своем опыте.

Теневой эффект может оказаться тем заветным ключом, с помощью которого физики будут рассортировывать ядерные реакции. С не меньшими надеждами встречают его структурщики. Быть может, теневой метод возьмет, наконец, реванш и поможет им решить задачи, перед которыми отступил дифракционный. Так или иначе, полку структурного анализа прибыло. Но не следует причислять этот метод к тяжелому вооружению науки. Энергия обстреливающих кристалл частиц, например протонов, не очень велика. Поэтому циклотрон — излишняя роскошь для структурных исследований. Можно обойтись портативными и простыми малогабаритными ускорительными трубками.

Опыт показал, что густота теней зависит от температуры кристалла. Интенсивность теплового движения ядер влияет на рассеяние протонов. Охлаждая вольфрам жидким азотом, можно усиливать тени от его атомных плоскостей. Само собою напрашивается еще одно направление — изучать тепловое движение атомов в телах. Немало и других проблем науки удастся осветить чудесными тенями. Поистине сбываются слова Гёте, что «ясность — это правильное распределение света и теней».

Рассеянные на атомных ядрах частицы не могут двигаться вдоль атомных рядов и плоскостей кристалла, а только под некоторым углом к ним. Поэтому образуются тени в виде расходящихся пучков. На некотором расстоянии от кристалла они достигают видимых размеров. На рисунке слева показаны тени от трех типов атомных плоскостей кристалла. Множество однотипных тенен от одного семейства плоскостей накладываются друг на друга со сдвигом на одно межатомное расстояние. Каждая тень, отбрасываемая одной атомной плоскостью,

слишком «бледна», чтобы ее можно было увидеть. В сумме же они дают общую тень, которая становится «яркой» и зримой. На рисунке справа показана обычная дифракция рентгеновских лучей на кристалле.

Рис. К. Кудряшева

КААССИ • ЖСЦОЕ

РАССЕЦ АНИ6 ЧАСТИЦ

пмлющи й ЛУЧ С»КТА

•олновои ПРОЦВСС

д фракции

ДИФРАКЦИОННЫЕ ПЯТИ