Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества - Пол Стейнхардт
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
На снимке крупным планом видно, что зерно содержит сложный конгломерат минералов. Лука обнаружил, что части посветлее включали обычные минералы, такие как оливины, пироксены и шпинели. Более темный материал состоял в основном из сплавов меди и алюминия. На коробке стояла пометка “Хатыркит”, потому что писавший этикетку считал кристалл CuAl2 тем компонентом, который делает образец достойным внимания.
Лука уже разрезал минерал слоями, чтобы изучить его состав. Он сделал шесть тонких шлифов, каждый толщиной с человеческий волос. Однако для изготовления этих шлифов Лука вынужден был пожертвовать большей частью образца. Девяносто процентов того, что в конечном итоге оказалось чрезвычайно ценным образцом минерала, было уничтожено. На рисунке ниже изображен тонкий шлиф, о котором Лука взволнованно рассказывал в своем электронном письме.
На черно-белом изображении видна смесь разных материалов, словно перемешанных случайным образом. С помощью электронного микрозонда, который бомбардирует образец узким пучком электронов для измерения химического состава, Лука смог идентифицировать большинство минералов шлифа. Каждая точка на изображении соответствует отдельному замеру.
Белые точки соответствуют местам, где Лука нашел хатыркит, CuAl2 (как уже упоминалось, это один атом меди на каждые два атома алюминия). Черные точки соответствуют другому редкому кристаллу, известному как купалит, CuAl, – это смесь атомов меди и алюминия в соотношении 50 на 50.
Затем он нашел несколько поистине загадочных участков. Треугольники обозначают области со смесью атомов алюминия, меди и железа примерно в равных пропорциях, какой не встречается нигде в официальном каталоге природных минералов Международной минералогической ассоциации. А квадратики – это Al65Cu20Fe15, еще один вариант состава, которого не было в каталоге.
Лука стремился изолировать два загадочных минерала, соответствующих треугольникам и квадратикам, чтобы получить для них порошковые дифракционные картины и идентифицировать их. Для этого он пошел на большой риск и использовал специальный инструмент, чтобы выдавить эти участки. Операция потребовала исключительной зрительно-моторной координации, поскольку участки были микроскопическими, а шлиф – тонким, как волос. Луке удалось собрать материал. Но остальная часть хрупкого среза была уничтожена в процессе.
В результате ценная информация о том, как различные минералы были связаны друг с другом, оказалась утрачена. Надо сказать, Лука в то время не понимал, насколько редким и важным окажется этот образец и насколько ценной могла бы стать эта информация. Его единственной целью было как можно скорее выделить отдельные зерна минерала, чтобы по рентгеновской дифрактограмме определить, являются ли они перспективными кандидатами в квазикристаллы.
Когда процесс был завершен, все, что осталось от исходного образца, – это два крошечных пятнышка материала, которые Лука приклеил на кончики пары тонких стеклянных волокон. Но, хоть они и были крошечными, Луке хватило их для получения порошковой рентгеновской дифрактограммы.
Лука сравнил результаты с опубликованными данными для синтетических квазикристаллов – и перспективы его очень взволновали. Но у него еще не было уверенности, что это не совпадение. У него не было разработанной нами с Питером компьютерной программы, необходимой для выполнения сложных проверок, и он не мог определить вращательную симметрию в расположении атомов, основываясь только на порошковой дифрактограмме. Это была та же проблема, с которой мы с Питером столкнулись, работая с базой данных ICDD.
Через несколько минут после прочтения электронного письма Луки я отправил его данные порошковой дифракции Питеру для немедленного изучения. Проверка должна была дать точное количественное сравнение порошковой дифрактограммы образца с данными, которые мы ожидали получить от природного квазикристалла. Пока результаты не были известны, радоваться находке Луки было рано.
Два дня спустя я вернулся в Соединенные Штаты и получил первые результаты. Судя по тесту, вероятность того, что зерна с квадратиками содержат природный квазикристалл, была достаточно высока. Но праздновать было еще рано. Как я пояснял Луке, “хороший шанс” – это еще отнюдь не доказательство. В прежних наших с Питером исследованиях не было ничего, кроме ложноположительных результатов. Прежде чем с уверенностью говорить об обнаружении природного квазикристалла, требовалось выполнить дополнительные проверки.
На тот момент, однако, оставалось всего две крошечных крупинки исходного камня. Быстрый поиск других образцов хатыркита в коллекциях неподалеку от Флоренции и Принстона результатов не дал. Так что у нас не было выбора, кроме как сосредоточиться на тех крупинках, которые уже были у нас в руках. У Луки в лаборатории не было высокоточных инструментов, необходимых для проведения окончательных проверок оставшегося материала. Но у меня был доступ к нужному оборудованию, а также выход на лучшего специалиста для проведения таких анализов. Я обратился к Яо Наню, директору Принстонского центра визуализации и анализа.
11 ноября 2008 года, спустя примерно полтора года с начала нашего с Лукой сотрудничества, из Флоренции в мой кабинет доставили пластиковую коробку. В ней находились два небольших латунных цилиндра, в которых хранят образцы для экспериментов по порошковой дифракции. В каждом цилиндре было тонкое стекловолокно. И на торце каждого стекловолокна была приклеена почти невидимая крупинка темного материала.
Я хотел убедиться, что образец доставлен в целости и сохранности. Помню, как открывал упаковку, вынимал пластиковую коробку и сильно прищуривался, стараясь понять, могу ли я разглядеть крупинки на концах волокон. Студенту, который был в тот момент в моем кабинете, я объяснил, что потратил больше десяти лет на поиски природного квазикристалла и надеялся, что если найду его, то он будет размером хотя бы с речной камешек.
– Будет ужасно досадно, – сказал я, – если первый обнаруженный природный квазикристалл мне даже не удастся разглядеть!
Глава 9
Квазисчастливого Нового года
Принстон, 21 ноября 2007 годаЯ крепко сжимал маленькую коробку, взбираясь по склону от корпуса, где располагался мой кабинет, к Принстонскому центру визуализации и анализа. В коробочке находились два латунных цилиндра, которые я получил от Луки. В каждом цилиндре было тонкое стекловолокно длиной около дюйма с приклеенным на конце драгоценным кусочком материала.
Яо Нань, директор Центра, сидел за столом, с головой погрузившись в работу. Я окинул взглядом его кабинет. Повсюду были разложены стопки книг и журналов, а также коробки с образцами, относящимися к разным проектам.
Повсеместный беспорядок был осязаемым доказательством огромного количества времени, которое Яо Нань уделял работе с многочисленными преподавателями и студентами со всех концов кампуса. Я и сам уже был перед ним в долгу. Он вкладывал в поддержку нашего исследования свое время и средства, которыми мог
