ШЕЛЕСТ ГРАНАТЫ

Рутинность измерений была прервана очередной кампанией. Одна из организаций Средмаша создавала комплекс аппаратуры обнаружения подводных лодок на небольших глубинах (вероятно – в режиме предстартовой подготовки ракет). Было задумано засечь нейтронный «след» лодочного реактора, для чего требовались чрезвычайно чувствительные счетчики. Требования эти превышали разумные и руководство НИИ ВТ скептически относилось к перспективам работы, выдвигая в обоснование своей позиции множество технологических причин, и среди прочих – недостаточную чистоту газов-наполнителей. Результатом этой борьбы было то, что в лабораторию была доставлена «для пробы» партия гелия-3 совсем уж умопомрачительной стоимости, прошедшего «специальную» очистку. Тугой загорелся идеей провести дрейфовые измерения в этом газе, он говорил, что потом, при защите диссертации можно будет упомянуть о результатах, нашедших важнейшее военное применение. Однако прецедент с датчиком приземного срабатывания был еще памятен: такой козырь мог сыграть только в случае успешной разработки всего комплекса, что представлялось маловероятным (впоследствии сомнения подтвердились). Тем не менее, измерения в сверхчистом гелии-3 были проведены. Результаты удивили: во-первых, скорости дрейфа ионов не были пропорциональны приведенным напряженностям, если последние были невелики (рис. 4.12, ср. с рис. 4.11). Дрейфовали ионы в сверхчистом гелии-3 медленнее, чем в техническом при тех же условиях. Во-вторых, практически исчезли «треугольники» в начале осциллограмм дрейфовых токов, уступив места коротким, но очень мощным «всплескам»: в пространстве дрейфа появились свободные электроны. Врагом самому себе становиться не хотелось и об электронах я решил не говорить никому. Данные о кинетике ионов и так были очень интересны: разумным объяснением «непропорциональному поведению» скоростей дрейфа при малых напряженностях было увеличение массы ионов за счет объединения вокруг каждого из них нейтральных молекул гелия-3. Такие конгломераты называют кластерами, в газах с полярными молекулами их уже достаточно подробно изучили другие, но появление кластеров в благородном газе выглядело необычно. Позже выяснилось, что надежды на то, что кластеры наблюдалось в благородном газе впервые, были напрасны: после скрупулезного просмотра статей о ионах в гелии, обнаружилось, что о подобном уже писали двое немцев: Хайде и Попеску (фамилия последнего была явно не немецкой, и даже звучала двусмысленно, но это ничего). Они исследовали кинетику ионов в очень чистом, широко распространенном гелии-4, но все равно их информация была ценной: сравнение с результатами, полученными при тех же условиях в гелии-3, позволяло судить о характере атомных взаимодействий.

… Если соударения ионов с нейтралами газа носят упругий 1* характер, то для различных изотопов одного и гого же газа должна сохраняться и величина сечения соударения. Из кинетического уравнения для ионов следует, что скорость их дрейфа зависит от этого сечения, распределения ионов по скоростям и обратно пропорциональна квадратному корню из их массы. Нет никаких разумных оснований полагать, что функции распределения по скоростям различаются для изотопов. Для больших напряженностей поля, когда скорости дрейфа им пропорциональны, разница значений этих скоростей в гелии-4 и гелии-3, составляла 13-16%, в то время как отличие корней квадратных из масс этих изотопов составляет 15%. Вполне можно было сделать вывод, что, при достаточно высоких напряженностях внешнего электрического поля столкновения ионов гелия с нейтралами этого газа носят упругий характер. Однако когда поле становилось слабее, повышалась и вероятность неупругих взаимодействий, свидетельством чему было образование кластеров. В свою очередь, и разница дрейфовых скоростей кластеров из различных изотопов гелия давала основания для вывода, что, образовавшись, они участвовали в столкновениях по «упругому» сценарию.

1* Принято следующее деление сценариев, по которым происходят соударения микрочастиц: - упругие, при которых меняются скорости, но не меняются внутренние состояния частиц, например – энергетические уровни; - квазиупругие, при которых меняются и скорости и внутренние состояния; - неупругие, в ходе которых образуются новые частицы

Рис. 4.12. Зависимость скорости дрейфа положительных ионов в прошедшем особую очистку от примесей гелии-3 от напряженности электрического поля в пространстве дрейфа. Концентрация загрязняющих примесей снижена по крайней мере на три порядка по сравнению с газом, исследованным в опыте рис. 4.11