Юный техник 1970-12, страница 32

Юный техник 1970-12, страница 32

пучок молекул, летящих в одном направлении. Однако и в этом пучке молекулы двигаются с разными скоростями.

Тогда исследователи поставили на пути пучка быстро вращающийся диск с прорезью. Правда, этот диск задерживает большинство молекул, но зато пропускает только те, которые летят со строго определенной скоростью. Ведь вращение диска отрегулировано так, что прорезь оказывается на пути молекул как раз в то мгновение, когда к диску подлетает очередная молекула с определенным запасом энергии.

Говорят, что органические молекулы электронейтральны, то есть они не имеют заряда. В действительности же небольшой электрический заряд имеют отдельные ее части. Величина заряда может быть гораздо меньше единицы, и все же его можно использовать, чтобы как-то «зацепить» молекулы и прогнать их через ствол пушки-ускорителя. Вот вам и третий способ разогнать молекулы.

Дело в том, что каждая молекула ведет себя в электрическом поле так же, как стрелка компаса в магнитном поле Земли. Молекулы большинства органических и неорганических веществ — это диполи, то есть такие же стрелки. Один конец диполя положительный, другой — отрицательный. Молекула стремится развернуться так, чтобы положительный конец приблизился к отрицательному полюсу, а отрицательный — к положительному.

Обозначим дипольную молекулу двумя кружочками: темный будет означать положительный полюс молекулы, а светлый — отрицательный (см. рис. на стр. 29). Допустим, мы выпускаем газ из баллона. Попадая к полюсам электромагнита, молекула стремится развернуться. Когда она оказывается между полюсами, ток отключается, и молекула по инерции движется дальше, к полюсам другого магнита. Потом и от него отключается ток. Так, двигаясь от одной пары полюсов к другой, молекула разгоняется, после чего ее направляют в мишень.

Одна пара магнитов ускорителя дает весьма скромный выигрыш энергии даже для молекулы с большим дипольным моментом (фторид лития получает всего лишь 0,003 эв). Однако, имея, скажем, 700 таких стадий, можно разогнать молекулу до энергии 2 эв. Длина такого ускорителя будет около 10 м.

Но вот, наконец, все благополучно. Пучок столкнулся с мишенью. Прошла реакция. Надо проанализировать — что же получилось? Детектирование не простая задача. Даже в заводских условиях не всегда можно сказать сразу, получилась реакция или нет, хотя вещества для анализа там хоть отбавляй — десятки килограммов.

Если бы получились заряженные частицы, их легко было бы измерить, так как они, попадая на пластины детектора, вызывают электрический ток, а по силе тока уже можно судить о количестве и качестве получаемых частиц. Нейтральные же продукты реакции тока не дают. И тут вспомнили о методе радиоактивных изотопов, который применяется сейчас очень широко.

Интересно, что для детектирования можно использовать тритий — радиоактивный изотоп водорода, а также радиоактивный изотоп углерода. Из баллона со сжатым газом тогда будут вырываться молекулы не простого метана, а радиоактивного. Когда молекула метана столкнется с молекулой хлора, то образует хлористый метил, тоже радиоактивный. Каждую молекулу радиоактивного хлористого метана легко поймать счетчиком Гейгера (это и есть детектор). Как известно, все органические вещества — сахар, белок, жиры — обязательно содержат водород и углерод, другими словами, они те кирпичики, из которых построено здание живой природы. Все другие элементы — сера, фосфор, азот, калий и т. д. — вспомогательные материалы.

Возможность использовать тритий и изотоп углерода окрыляет ученых, так как в будущем они смогут исследовать с помощью ускорителей (используя радиоактивное детектирование) самые разнообразные органические вещества. Так как счетчик Гейгера мгновенно фиксирует каждую новую молекулу, то такое сочетание химического ускорителя и радиоактивного детектирования позволит изучать также нестабильные вещества. Они живут так мало, что их сейчас совершенно невозможно исследовать: они исчезают прежде, чем мы успеваем их обнаружить. А таких веществ много — это в первую очередь свободные радикалы (см. № 5 «ЮТ» за 1970 год), например крайне неустойчивый радикал — метил или молекула углерода Сг-

Несмотря на «экзотичность» таких веществ, из них можно создать пучки почти столь же легко, как из обычных веществ. Их изучение продвинет наше понимание процессов в различных видах пламени, на границах фаз, например жидкой и газообразной, в атмосферах звезд. Все процессы протекают в ускорителе ничтожные доли секунды. За миллионную долю секунды можно молекулу разогнать и ударить в мишень, еще миллиардная доля секунды — и продукт реакции зафиксирован детектором так, что, если частица живет всего две-три миллионные доли секунды, она успевает прореагировать и оставить «отпечатки пальцев».

30

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?