Хроники невозможного. Фактор «Х» для русского прорыва в будущее

Чем он отличается от привычных лазеров? Тем, что нынешние, слабые лазеры испускают фотоны при переходе возбужденных электронов к обычному состоянию. Но электроны – что твои планетки вокруг «солнца», атомного ядра. Их энергии переходов для создания гамма-лазера не хватает. Вот если бы использовать для создания излучения само ядро, а вернее, его переходы из одного состояния в другое – совершенно другое дело. Тогда и можно будет породить гразер – грозный гамма-лазер.

Нобелевский лауреат, советский академик В. Гинзбург мечтал о гамма-лазере в статье 1971 года «Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными?». Но с тех времен гразер так и остается мечтой.

Как пишет профессор кафедры физики Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматика А. Задерновский, создание гамма-лазера позволило бы применить на практике открыло бы для современной науки и технологии новый диапазон энергий когерентных фотонов – килоэлектронвольтный и, быть может, даже мегаэлектронвольтный. Оно же ввело бы в практику новый тип ядерных реакций – цепную реакцию стимулированных радиационных переходов возбужденных ядер с высвобождением запасенной ядерной энергии в виде вспышки когерентного гамма-излучения. То есть «чистым» образом, без образования побочных радиоактивных отходов. Реальные гамма-лазеры нужны и в ядерной энергетике, и в нанотехе, и в медицине. Оружие – это то, что лежит на самой поверхности. Лучи, способные сбивать ракеты за тысячу километров. Ударные системы космического базирования, могущие уничтожить любую цель на планете. Никакая атмосфера их не рассеивает, никакие облака им не помеха.

Удар лучом сверху – и нет авианосца. Или в куски разлетается стратегический бомбер. Или погибает взлетающая баллистическая ракета. Или поражается важный центр управления. Или лимузин с президентом враждебной страны. Причем космический «стрелок» остается практически неуязвимым. Его не достают зенитные ракеты. Против него бессильны самолеты-перехватчики. Разве что космические истребители в силах сбить боевую лазерную платформу. Однако их эскадрильи еще нужно создать. Это же вам не «Звездные войны» снять…

Великий эффект Мессбауэра

Но как создать гамма-лазер?

Как оказалось, для этого нужен прежде всего осмий-187. Именно здесь лежит разгадка той лихорадки по поиску чистого изотопа, что охватила мир в 90-е годы. Не знал об этом Собчак в 1993-м году об этом, как и не ведали и прочие участники «осмиевой лихорадки». Именно предельно чистый Os-187 и эффект Мессбауэра и становятся ключом к созданию гразера. Мастер, поняв это, быстро засел за литературу по гамма-лазерам.

Еще в 1958 году Рудольф Мессбауэр открыл эффект поглощения и излучения гамма-квантов в твердых телах без отдачи, буквально перевернув физику. За что и стал нобелевским лауреатом в 1961 году. Именно его эффект внушает надежду на то, что гамма-лазер возможен в принципе и рано или поздно его создадут.

Что открыл Мессбауэр? Если мы имеем много ядер того или иного элемента, то можем возбудить их с помощью потока нейтронов. То есть, переведем их на более высокий энергетический уровень, «зарядим» их, приведем, так сказать, в метастабильное состояние. Ядро поднимается со своего основного состояния на более высокий уровень. У каждого элемента есть свое метастабильное, «возбужденное» состояние и срок жизни в нем. Когда ядро атома вновь «падает» на основной уровень, то оно отдает накопленную энергию и «выстреливает» гамма-квант.

Что это дает в принципе? Если есть совокупность «возбужденных» ядер и одно из них первым начинает «падать» на основной уровень, то оно столкнет своим гамма-квантом соседнее ядро, а то – уже два других и так далее. Начнется цепная ветвящаяся реакция, в ходе которой все возбужденные, накачанные энергией ядра, почти мгновенно «пальнут» гамма-квантами. Они испустят сильное, когерентное излучение. Такое же когерентное, как и у обычных лазеров, но в данном случае – полученное из энергии атомных ядер, а не электронов. Гамма-излучение гразера!

– Но на практике это пока неосуществимо. Почему? Потому, что, исторгая гамма-квант, ядро получает отдачу, – поясняет Мастер. – Почти так же, как откатывается назад старинная пушка, изрыгнувшая снаряд. Отдача поглощает часть энергии, и потому энергия гамма-кванта, вылетевшая из «падающего» ядра атома, меньше, чем та энергия, что была запасена ядром, поднятым в метастабильное состояние. Поэтому вылетающий гамма-квант не может быть резонансным. Он не в силах вызвать «падение» соседних ядер и начать цепную реакцию. Теряются так называемые резонансные условия…

То есть все атомные ядра-«орудия» не могут выстрелить в очень короткий промежуток времени. Значит, нужно каким-то образом убрать отдачу. В чем-то «закрепить» возбужденные (метастабильные) ядра, чтобы они «стреляли», но без отдачи.

Мессбауэр предложил: нужно заселить атомы нужного, возбуждаемого вещества, в кристаллическую решетку. А решетка – конструкция жесткая, в ней атомы прочно скованы ковалентными связями. Одно ядро тронешь – вся решетка вибрирует. Мессбауэр сказал: а что, если часть ядер в некоей кристаллической решетке заменить на ядра нужного нам вещества с очень высокой запасаемой энергией в местастабильном состоянии? Тогда, если мы «тронем» одно ядро и заставим его «выстрелить» гамма-квантом, отдачи не будет. Кристаллическая решетка помешает, вся масса кристалла поглотит отдачу. Ну, представьте себе пушку, сильно закрепленную в большой решетчатой конструкции. Пушка палит – и ее снаряд вылетает с большей скоростью, чем из свободно стоящего орудия, ибо отдачи нет. Ее поглотила та массивная конструкция, в которой закрепили орудие.

«…Ситуация <…> напоминает человека, прицельно бросающего камень из лодки. Бо?льшую часть энергии согласно закону сохранения импульса получает легкий камень, но небольшая часть энергии броска переходит в кинетическую энергию получающей отдачу лодки. Летом лодка просто приобретет некоторое количество движения, соответствующее отдаче, и отплывет в направлении, противоположном направлению броска. Однако зимой, когда озеро замерзнет, лодку будет удерживать лед, и практически вся энергия броска будет передана камню, лодке (вместе с замерзшим озером и его берегами) достанется ничтожная доля энергии броска. Таким образом, отдача будет передаваться не одной только лодке, а целому озеру, и бросок будет производиться “без отдачи”», – писал сам Мессбауэр полвека спустя после своего великого открытия.

Таким образом, надобно создать кристаллическую решетку, в которую вселены атомы нужного нам вещества. То есть, множество «пушек» в решетке. Заряди их с помощью потока нейтронов, накачай энергией – и дальше заставь выстрелить первую «пушку». Она выплюнет снаряд (гамма-квант) с той же энергией, что в ней запасена. И этот квант заставит сработать соседние «пушки», а те – соседние и так далее, в геометрической прогрессии. Причем в ничтожно малый промежуток времени. И ты получишь мощное гамма-излучение.

Каково же было изумление Виктора Петрика, когда он узнал, что Мессбауэр в своих опытах заселял в кристаллическую решетку атомы осмия! Да, не изотопа-187, а природного осмия, но тем не менее. Мастер испытал сильнейшее возбуждение: он напал на след. Мессбауэр выбрал осмий далеко не случайно: тетроксид осмия очень хорошо проникает в другие вещества. С другой стороны, осмий отличается хорошей способностью запасать энергию.

Эффект Мессбауэра срабатывает, если испускаемого кванта при переходе ядра из метастабильного в основное состояние – не менее ста пятидесяти килоэлектрон-вольт (кЭв).

– Энергия гамма-кванта у ядра каждого элемента – разная, – поясняет Виктор Иванович. – Есть 2кЭв, есть десять, но идеально для эффекта Мессбауэра – это именно 150 кЭв. Тогда энергия испускаемого кванта равна накопленной ядром энергии. А теперь берите «Справочник физических величин» и ищите те ядра, которые имеют наибольшую энергию. И тут получается: «Витя, я охреневаю!»: осмий-187 имеет те самые 150 кЭв.

Такую же энергию имеет и ртуть-196. А это и есть та самая «красная ртуть». Ее изотоп, а не мифическое соединение Sb

O

Hg

, о котором нам говорили в 1992–1995 годах, когда бушевала лихорадка «красной ртути». Изотоп ртути, а не ее соединение – вот что было настоящим объектом поисков. Для чего? Видимо, кто-то на Западе решил, что нашел самый короткий путь к гамма-лазеру. Просто в РФ этого не смогли понять.

Тайна третьего уровня

Но если Мессбауэр открыл путь к созданию гамма-лазера, то почему его до сих пор не смогли построить?

Мастер нашел ответ и на этот вопрос. И до него уже успели узнать, что мало заселить атомы осмия-187 в кристаллическую решетку. Все равно резонансные условия не возникают, ибо есть еще один фактор, который этому мешает. Какой? Магнитный момент ядер, имеющий четкий вектор направленности. Эти векторы торчат в разные стороны, «крадут» энергию и потому не происходит цепной реакции. Нужно как-то направить векторы магнитных моментов ядер-«стрелков» в одну сторону. Иначе, если векторы глядят в разные стороны, получается диполь-дипольное взаимодействие, не позволяющее добиться желаемого «залпа» гамма-квантами.

Но как ориентировать векторы магнитных моментов в одну сторону? Именно над этим сорок лет билась наука в СССР, от которой Минобороны хотело получить вожделенное сверхоружие – гразер. На этом ломал себе зубы академик Виталий Гольданский (1923–2001), с 1988 года директор Института химической физики. Академик Рэм Хохлов, трагически погибший в 1977 году, высказал идею: вот если бы создать такие мощные внешние магниты (в 20 тесла), между которыми разместить аппарат гамма-лазера – тогда они и сориентируют магнитные моменты ядер в одном направлении. Но у ядер показатель магнитного поля – все пятьсот тесл…

Мастер предложил иной путь: использовать не внешние, а внутренние магниты. Он совершил настоящее открытие: придумал заселить атомы осмия-187 в кристаллическую решетку магнита – ферробората. Соединения бора и железа. В таком магните ядра железа имеют строго упорядоченные, смотрящие в одну сторону, магнитные моменты. Если заселить туда осмий, то и его магнитные моменты развернутся в одну сторону. Как солдаты в строю.

– 28 раз я создавал это вещество. В виде порошка. Двадцать семь раз я выращивал кристаллическое соединение со шпинелевой структурой, этот самый ферроборат осмия. Ничего не получалось. На двадцать восьмой идеальная кристаллическая структура возникла. Вакансии в ферроборате занял осмий. Получилось очень удачно, без разрушения кристаллической структуры ферробората. И впервые при отключенных магнитах на установке ядерного магнитного резонанса был получен сигнал на частоте 107,5 МГц, что соответствовало магнитному полю осмия-187! – рассказывает Мастер.

Как вспоминает А. Денисов, профессор Санкт-Петербургского политехнического института, депутат и бывший первый заместитель председателя экспертно-консультативного совета по проблемам национальной безопасности при председателе Государственной Думы РФ, когда он в ноябре 1997 года привез пробирку с ферроборатом осмия в одну из московских спектрометрических лабораторий, то там поначалу и слышать никто не хотел о каком-то фантастическом сигнале при выключенных магнитах. Но когда там впервые увидели воочию этот высокоамплитудный сигнал, то удивлению их не было предела. «Проведенные ЯМР-исследования позволяют заключить, что в представленном образце содержится осмий-187 в магнитоупорядоченном состоянии, что позволяет производить его детектирование методом ЯМР без использования внешнего магнитного поля», – пишут специалисты.

Денисов рассказывает полушутя, что сам чуть не упал в обморок, увидев такое физическое чудо. Но профессор на этом не успокоился: вернувшись в Петербург, он через несколько дней перепроверил эффект Петрика на другом образце. Результат оказался аналогичным.

– Именно это и я и объявляю своим научным открытием: под названием «Явление магнитоупорядоченного состояния изотопа осмия-187 в ферромагнитной матрице». Оно оформлено в 2001 году, – добавляет Виктор Иванович. – Но этот (неприличное слово), академик Е. Александров, в бюллетене № 9 «В защиту науки» врет: «Петрик снова обращается в ФТИ РАН, где находит человека, умеющего выращивать кристаллы FeBO3, и предлагает ему вырастить кристалл, легированный изотопом осмия-187. Было выращено два кристалла, но не было получено никаких гарантий, что осмий вошел в решетку кристалла. Нет никаких сведений, что кто-нибудь видел ЯМР осмия в FeBO3.

Может быть, Петрик? Но тогда почему он вписал в патент заведомо неверную частоту резонанса?»

Я часто думаю: Е. Александров что, придуривается, или же он таков на самом деле? Судите сами о заявлении: «Было выращено два кристалла, но не было получено никаких гарантий, что осмий вошел в решетку кристалла: FeBO3». Дело в том, что ферроборат ни при каких обстоятельствах не может быть выращен в виде монокристалла! Ферроборат имеет мелкокристаллическую структуру, в решетке которой вакансии заполняются ядрами Ос-187. На данную работу я потратил свыше года. Она была принята в моих лабораториях Институтом криминалистики ФСБ РФ. Имеются все отчеты.

Именно ферроборат с заселенным в него осмием-187 и дал сенсационные результаты при ЯМР-исследовании. При отключенных магнитах томографа он показал частоту осмия-187. Измерения резонанса проводились в Институте общей и неорганической химии РАН под контролем директора ФИАН академика О. Крохина по указанию президента РАН, академика Осипова. Измерения проводил В. П. Тарасов. Все это есть в документах…

Три года шла напряженная работа над созданием заветного кристалла для гамма-лазера. Мастер на свои средства финансировал небольшую исследовательскую группу в институте физики Санкт-Петербургского государственного университета под руководством А. Е. Антропова, проведшую изнурительно длительные эксперименты на ускорителе элементарных частиц. Почти вся группа один за другим ушла из жизни: опасные эксперименты не прошли даром.

– В моей университетской исследовательской группе первым умер… очень странной смертью погиб прекрасный физик В. П. Дубенский… наступило полное изъязвление нутра. У нас в лаборатории возникло очень странное явление. Мы выбросили все, что могло создавать радиационный фон, но продолжали регистрировать его в помещении. Это было одно из многих непонятных явлений, которые происходили вокруг нас. Дубенский погиб от изъязвления почти всех внутренних органов.

Затем очень странно умер руководитель группы Антропов. Он неожиданно поехал на дачу. Но почему-то не позвонил жене и вообще никому не сказал, что поехал за город. Никто не знал, где он находится. Через несколько дней поехали на дачу, чтобы поискать его там – и нашли Антропова мертвым в постели. На этом наши исследования остановились.

– И все-таки гразера пока не существует. Неужели на пути к нему возникло что-то еще? – спрашиваю у Мастера.

– Да, мы наткнулись на еще одну проблему, – кивает в ответ мой собеседник. – Слишком малый период пребывания ядра осмия-187 на уровне возбуждения. Всего сто наносекунд. Невозможно за такое ничтожное время возбудить все ядра. Но, к счастью, у осмия-187 есть еще один уровень возбуждения, который живет 240 микросекунд. Но даже при этом мы никак не успевали создать такой поток нейтронов, чтобы успеть возбудить большое количество ядер. Именно поэтому считается, что дорога к гамма-лазеру закрыта. Но не для меня! Я был уверен, что у осмия-187 имеется и третий уровень возбуждения, с энергией в 5 мЭв, причем время его существования – не менее четырех часов. Надо было только экспериментально это подтвердить…

В те годы Мастер обращается к правительству РФ с предложением начать полномасштабные работы по гамма-лазеру. На это предложение В. Петрика есть письменное заключение известного российского физика Велихова, в коем академик утверждает: создание гамма-лазера даже на изотопе осмий-187 невозможно, поскольку время жизни главного возбужденного состояния – всего 240 микросекунд. В. И. Петрик в личной встрече с Велиховым пытался убедить того в поспешности и необоснованности отрицательного заключения по гамма-лазеру. Но вскоре понял, что «ошибся дверью»: маститый ученый продолжал настаивать на своем академическом «невозможно».

Петрик упрямо продолжал финансировать работу своей группы по осмию-187. И вот в один прекрасный день…

– Однажды открылась калитка… Рано утром это было. На пороге стоял руководитель группы Антропов, бледный, как бумага. Он сказал: «Виктор Иванович, тут такое случилось!» – рассказывает Мастер. – Сердце у меня екнуло: я подумал, что украли осмиевую мишень.

Но Антропов произнес: «Все, что вы предсказывали, подтвердилось! Только вы немного ошиблись, вы предсказывали время жизни в пять часов, а он живет четыре с половиной…».

Так мы нашли долгоживущий уровень возбуждения!

А этого достаточно, чтобы накачать гамма-лазер. Получается каскад. Сначала ядра могут упасть с «долгого» уровня возбуждения на второй, в 240 микросекунд. Выделенной энергии хватит, чтобы столкнуть ядра на первый уровень – и на нем произойдет почти мгновенное высвобождение гамма-квантов из всех ядер.

Можно сказать, гамма-лазер – практически у нас в руках. Излучение гамма-квантов без отдачи из кристалла ферробората получено, точь-в-точь по Мессбауэру. Проблема достаточного источника нейтронов снята. Открытый третий уровень «возбуждения» осмия-187 настолько долгоживущ, что хватит и имеющихся нейтронных «пушек». Осмий в этой роли намного лучше пресловутой ртути-196, той самой «красной ртути». Теперь мне понятно, почему разгорелись такие страсти вокруг «красной ртути» в 1992-м, почему следом вспыхнул ажиотаж вкруг осмия-187. Видимо, в тот момент где-то на Западе решили, что близки к созданию гразера и принялись искать нужные материалы на развалинах Советского Союза. Только они так и не смогли найти тех решений, что делают проект возможным – и лихорадка сошла на нет. А мы их нашли!

Страна в принципе имеет возможность создать боевой гамма-лазер, способный поместиться в чрево транспортного самолета, – говорит мне Мастер, разводя руками.

Вы спросите: а где же готовый гразер? А нет его до сих пор. Просто дальше требовалась специальная программа, финансируемая государством. В рамках оборонных исследований. Такие НИР и НИОКР никак не мог потянуть небольшой частный институт Мастера во Всеволожске, работающий на его личные средства. Ведь надо было как минимум привезти новые партии рениевого концентрата из Джезказгана, выделить из него достаточные объемы чистого осмия-187. Требовалось задействовать в работах имеющиеся в стране ускорители элементарных частиц. Нужно было собрать и всесторонне испытать опытные образцы гразеров. Причем не полукустарно, а на хорошем технологическом уровне. Затем провести дотошные испытания.

Чем рискует государство? Да ничтожными в масштабах страны суммами. Многие нам упорно говорят, будто Мастер блефует, обманывает. Но ведь проверить рассказанное им очень просто и совсем недорого. Достаточно провести эксперимент с «накачкой» мишени из осмия-187 и проверить: существует ли то самое, длительное состояние «возбужденности» изотопа. Если оно есть – то можно было продолжать работу на государственном финансировании.

Но ничего этого сделано не было. В 1990-е Минобороны РФ пробовало было начать проект «Свеча-М» как раз по теме гразера, но денег тогда было мало. Часть просто «спионерили». А часть – отдали в Академию наук, которая билась над созданием гамма-лазера сорок лет, а сейчас и вовсе руки опустила. Никто не хотел ни замечать, ни проверять работ Мастера. Вместо этого один академик (Е. Александров) стал голосить о том, что Петрик никакого ферробората с атомами осмия-187 в кристаллической решетке не создавал. А главборец со лженаукой академик Кругляков при жизни вообще заявил, что гамма-лазером в мире вообще никто не занимается. Мнение академиков перевесило. Как тут не вспомнить историю с атомной инициативой Игоря Курчатова в 1940 году?