Знание-сила, 1998 № 08 (854) - [5]
ВО ВСЕМ МИРЕ
В переносном смысле это когда в руки попадает несметное богатство. Таким даром сейчас предстает нефть, и не только как топливо, но и как источник многих продуктов. Чем больше будет открыто ее запасов, тем меньше из-за нее будет войн.
Специальное судно — плавучая буровая платформа — берет керны по всему Мировому океану. Это позволено ему в рамках международного проекта «Бурение в океане». Его работа помогает в практическом плане, в одном уникальном случае для подтверждения теории. Речь идет о зарождении природных нефтехранилищ в периоды изменения уровня моря в далеком прошлом. Так, в экспедиции на Багамскую банку ученые получили керны из пород толщиной 1300 метров с осадками древностью в 25 миллионов лет. Срезы кернов показали, что определенные участки могут быть отличными резервуарами для нефти. Полученные прослойки соответствуют семнадцати мировым изменениям уровня моря, что подтверждено датировкой микрочешуек планктона. Первоначально непроницаемые осаждения органических веществ распались и превратились в жидкую нефть внутри твердокаменных полостей.
По словам исследователей и изыскателей, уникальный по своим данным Багамский подводный нефтяной район способен стать вторым ближневосточным бассейном.
Самым «холодным» местом во всей Вселенной оказалась туманность Бумеранг — скопление газов, выделяемых одной из умирающих звезд. Этот факт обнаружили астрономы Рагвендра Сахаи из лаборатории реактивного движения в американском городе Пасадена и Ларс-Аке Нюман из Онсальской обсерватории в Швеции, работая на одном из телескопов обсерватории Ла-Силья в Чили.
Газовое облако туманности Бумеранг расширяется со скоростью более ста пятидесяти километров в секунду, что и приводит к его резкому охлаждению. Наблюдавшие в субмиллиметровом диапазоне частот это явление астрономы уподобляют данный физический процесс тому, который происходит в обычном холодильнике.
Установлено, что газ в составе туманности поглощает фоновую радиацию, являющуюся «пережитком» Биг-Бэнга — Великого взрыва, породившего Вселенную. Такой процесс может происходить лишь в условиях, когда газ охлажден до температуры всего на три градуса выше абсолютного нуля, чего ранее в природе нигде не наблюдалось. Большего «мороза» удавалось достигать на Земле только в условиях криогенной лаборатории.
Лазер разделяющий
В России родилась новая отрасль промышленности — лазерное разделение изотопов. Возникла она в результате содружества фирмы «ЛАД», выпускающей медицинское оборудование и отдела кинетики Института общей физики РАН
Изотопы — это атомы, у которых одинаковое число протонов в ядре, но разное число нейтронов. У них одинаковые химические свойства, но разные массы и свойства ядра. В природных условиях каждый элемент встречается в виде целого набора изотопов. Применение того или иного изотопа основано на использовании каких-либо отличительных свойств его ядра. Например, ядро урана-235 может поглощать медленные нейтроны, а затем делиться, распадаться на части — именно из него делают атомные бомбы. Такими же свойствами обладает изотоп плутоний-239. Многие изотопы — нестабильны, то есть разваливаются, испуская излучение или частицы.
Из «мирных» применений изотопов наиболее известен метод меченых атомов. Суть его в том, что в организм человека вводят радиоактивные изотопы обычных элементов. Они путешествуют по нашим внутренностям, распадаются, излучают и подают сигналы о своих перемещениях. В диагностике сердца применяется таллий- 203. Он почему-то любит концентрироваться в трещинах сердечных мышц. Для диагностики заболеваний внутренних органов применяется иттербий-168 — именно о нем и пойдет речь в дальнейшем.
Чтобы использовать изотопы, их надо выделить из природных смесей. Именно этот процесс и называют разделением изотопов, напоминает он добычу золота из руды. Например, природный уран содержит всего 0,7 процента изотопа-235, пригодного для цепной реакции. Для промышленных ядерных реакторов надо, чтобы его было 3 — 4 процента, а для ядерного оружия — примерно 20 процентов. Поэтому в свое время для создания ядерного оружия главной задачей было обогащение природного урана делящимися изотопами.
Для того чтобы эффективно заработал изотоп иттербия-168, надо иметь его около 20 процентов и более. В природной смеси его содержится всего три атома на две тысячи. Цена одного грамма иттербия-168, обогащенного старыми методами, составляет более 300 тысяч долларов. Для работы в нынешних условиях необходимо было придумать что-то подешевле.
Идею метода нового разделения изотопов предложил русский физик В.С. Летохов (первые публикации 1971 года), он же проделал и первые разработки. Метод основан на том, что разные изотопы могут поглощать кванты света разной энергии. Облучая атомы какого-либо элемента, можно ионизировать (оторвать электрон от атома) один из изотопов, оставляя остальные нетронутыми. Этот процесс называется селективной фото ионизацией. Потом ионы можно извлечь электрическим полем.
Другой метод лазерного разделения изотопов называется AVLIS (Atomic Vapor Laser Isotope Separation — лазерное разделение изотопов в атомном паре). Из твердого материала получают пар. Его облучают несколькими лазерами, а потом ионы собирают в специальном коллекторе. Американцы приступили к реализации этой программы еще в середине семидесятых годов, но до сих пор у них лазерный метод стоит очень дорого.
