Скачали: 36 раз
Интересные опыты по
выращиванию полупроводникового кристалла арсенида галлия проведены
на американской космической станции "Скайлэб".
Если в земных условиях не удается вырастить кристаллы этого
вещества размером более 2 - 3 миллиметров, то в невесомости получен
отличный кристалл-великан длиной около 25 миллиметров.
Подобные эксперименты в космосе успешно прошли и на борту
советской научно-исследовательской станции "Салют-6 ". Кроме того,
наши космонавты провели на установке "Сплав " опыты по получению
слитка, состоящего из молибдена и галлия. Дело в том, что молибден
почти вдвое тяжелее галлия и в обычных условиях эти металлы не могут
равномерно перемешиваться: при застывании слитка верхние его слои
оказываются богатыми галлием, а нижние - молибденом. В космосе же
царит невесомость, и перед ее законами молибден и галлий равны, по-
этому слиток получается равномерным по составу.
Вполне вероятно, что именно галлий поможет ученым ответить на
вопрос, почему... светит Солнце. Да-да, не удивляйтесь: ведь до сих
пор наука располагает лишь гипотезами о природе колоссальной энер-
гии, миллиарды лет беспрерывно излучаемой Солнцем.
Одна из самых распространенных и авторитетных гипотез утвер-
ждает, что в недрах небесного светила постоянно идут процессы тер-
моядерного синтеза. Но как это доказать?
Самыми убедительными, хотя и косвенными уликами могли бы стать
нейтрино - частицы, которые образуются при термоядерных реакциях.
Но вот беда: приобщить к делу эти улики необычайно трудно.
Даже сам Вольфганг Паули - швейцарский физик, еще в 1933 году те-
оретически предсказавший существование нейтрино, полагал, что никто
не сможет экспериментально подтвердить наличие этих частиц, так как
они не имеют ни массы, ни электрического заряда. В то же время нейт-
рино обладают определенной энергией и огромной проникающей способ-
ностью. Высвобождаясь в ядре Солнца, они беспрепятственно проходят
через толщу солнечного вещества и колоссальным потоком низвергаются
на Землю (как, разумеется, и на другие небесные тела). Ученые счита-
ют, что на каждый квадратный сантиметр поверхности нашей планеты
<- 28 ->
ежесекундно обрушивается свыше 60 миллиардов нейтрино. Однако
зарегистрировать их крайне сложно: через любое вещество они
проходят, словно сквозь пустоту. И все же физики нашли некоторые
материалы, в которых нейтрино оставляют следы. Так, ядро атома хлора
с атомной массой 37, поглощая нейтрино, испускает электрон и прев-
ращается в атом аргона с той же атомной массой.
Эта реакция эффективно протекает лишь с участием нейтрино, об-
ладающих большой энергией. Но доля таких частиц в нейтринном солнеч-
ном потоке чрезвычайно мала (менее одной десятитысячной). Вот почему
для экспериментов, связанных с поисками "неуловимых", нужны поистине
стерильные условия.
Попытка создать такие условия была предпринята в США. Чтобы по
возможности устранить влияние других космических частиц, громадную
цистерну с перхлорэтиленом (эту жидкость обычно применяют при хим-
чистке) физики упрятали под землю на глубину около полутора километ-
ров, воспользовавшись для этого заброшенным золотым рудником в штате
Южная Дакота. Согласно теоретическим расчетам, каждые двое суток в
цистерне три атома хлора-37 должны были превращаться в атомы ар-
гона-37, причем считалось, что два таких превращения произойдут "по
вине" нейтрино, а третье - под действием других излучений, ухитря-
ющихся проникнуть даже через полуторакилометровую толщу земли. Увы,
обнаружить удавалось лишь один из трех атомов аргона-37, а это
скорее всего означало, что посланники Солнца тут ни при чем.
Так что же: нейтрино не поступают на Землю и, следовательно
гипотеза о термоядерном происхождении солнечной энергии неверна?
Советские физики полагают, что указанные эксперименты еще не
дают основания отказываться от сложившихся представлений о Солнце
как о гигантском термоядерном реакторе. Видимо, подобные опыты
требуют еще большей точности. Кроме того, теория говорит о том, что
Солнце посылает на Землю большие потоки нейтрино с относительно низ-
кой энергией, для фиксации которых хлор-аргоновый метод попросту
непригоден. Вот тут на помощь и должен прийти герой нашего повес-
твования - галлий. Оказалось, что он может служить отличной мишенью
(или, как говорят физики, детектором) для нейтрино с малой энергией:
ядра изотопа галлия-71 охотно поглощают эти частицы и превращаются в
ядра германия-71. Определив число образовавшихся в мишени атомов
германия-71, ученые смогут измерить поток солнечных нейтрино. Пока
это только теория, но в нашей стране уже создана галлий-германиевая
установка, а в горах Северного Кавказа (в Баксанском ущелье) пробита
глубокая штольня для нейтринной обсерватории. И хотя для работы ус-
тановки потребуется не одна тонна галлия, в ходе экспериментов этот
довольно дорогой металл практически останется целым и невредимым.
Пройдет несколько лет, и галлий, возможно, прольет свет на одну из
важнейших проблем современной астрофизики.
<- 29 ->
Литература:
1. БСЭ, том. 6, "Советская энциклопедия", Москва, 1971
2. "Общая и неорганическая химия", Н.С.Ахметов, "Высшая школа",
Москва, 1988
3. "Курс неорганической химии" т.1, Г.Реми, "Мир", Москва, 1972
4. "Химия галлия, индия и таллия", П.И.Фёдоров, "Наука",
Новосибирск, 1977
5. "О редких и рассеянных. Рассказы о металлах", С.И.Венецкий,
"Металлургия", Москва, 1981
6. "Синтез и свойства соединений редких элементов III-V групп",
Сб. статей, Свердловск, 1976 (УНЦ АН СССР)
7. "Халькогениды переходных металлов на основе галлия, германия,
мышьяка", Е.М.Нанобашвили, Тбилиси, "Мецниереба", 1974
8. "Халькогениды галлия", П.Г.Рустамов, Баку, Издательство АН
Азербайджанской ССР, 1967
Скачали: 36 раз
