Юный техник, 2000 № 07 - Журнал «Юный техник»

От всех иных материалов темно-серые, отливающие металлическим блеском кристаллы кремния отличаются чрезвычайно упорядоченной атомной структурой. Иными словами, в кристаллической решетке, образованной атомами элемента под номером 14, удивительно мало дефектов, почему, собственно, в компьютерах и применяют силиконовые чипы.

Плотность этих кристаллов, понятно, вполне единообразна (2,33 г/куб. см.), так что в принципе несложно вычислить диаметр идеальной силиконовой сферы весом ровнехонько в 1 кг. А также подсчитать количество содержащихся в ней атомов: 1026!

Ну вот. Мы, таким образом и поставили знак равенства между 1 кг и массой 1026 атомов кремния. Выходит, остается только выточить восемь десятков идентичных силиконовых шаров — и дело в шляпе?

В принципе оно, конечно, так, а вот на практике…

Как ни крути, новаторский эталон — тоже материальный объект, каковой всегда изготовляется с определенной степенью точности. Специалисты подсчитали допустимое отклонение от идеала: плюс-минус 10 атомов на миллиард (109)! При этом, в самом худшем случае, различие между двумя сферами не превысит 60 атомов, массой коих можно спокойно пренебречь. Таким образом, диаметру Ахимова шара, призванного свергнуть с трона занедуживший севрский килограмм, дозволено отклониться от расчетной цифры от силы на 60 нм. То есть расстояние между центром эталонной сферы и любой точкой ее поверхности варьируется менее чем на 30 миллионных долей миллиметра!

И теперь, я полагаю, самое время сообщить, что никакому станку, управляемому компьютером, никогда и никоим образом не удастся достичь требуемой точности. Но Человеческие руки, как оказалось, вполне способны справиться с этой задачей! Конечно, не всякие.

Собственно говоря, на данный момент такое могут сотворить лишь руки Ахима Лейстнера.

«Никаких секретов, — охотно объясняет маститый инженер-оптик. — Я полирую шары вручную, применяя классические приемы старых мастеров, и руководствуюсь исключительно тем особым чувством, что дают только долгие годы практического опыта… Сомневаюсь, чтобы подобной интуицией когда-либо удастся снабдить механическое устройство».

Молодой Лейстнер обучался мастерству обработки стекла на предприятии Carl Zeiss Jena, но в 1961-м, когда была возведена Берлинская стена, эмигрировал в ФРГ и вскоре получил работу по специальности, занявшись изготовлением прецизионных линз и зеркал для австралийского ракетного проекта. За истекшие годы талант инженера-оптика развился до того, что тот, по его собственным словам, буквально ощущает «слои атомов, снимаемые с заготовки».

И это отнюдь не хвастовство: уже готова целая дюжина эталонных шаров, полностью соответствующих вышеописанным требованиям!

Процесс изготовления эталона начинается с силиконового цилиндра размером 100x100 мм, который машинным способом обдирают до грубой сферы; вес ее превышает 1 кг не более чем на 50 мкг. Эти сферические заготовки поставляет Лейстнеру его официальный наниматель — австралийская исследовательская организация CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation).

Далее же все в руках мастера…

«С самого первого момента необходимо жестко контролировать каждое свое движение, — говорит он. — Пути назад просто не существует! Я не могу Заполировать случайную царапину, не нарушив требуемых параметров сферы».

На калибровку одного шара у Ахима уходит несколько месяцев. Готовый продукт он отправляет на проверку в одну из трех сотрудничающих с CSIRO измерительных лабораторий, где разрабатываются оптимальные методы подсчета атомов в силиконовой сфере.

Эти же лаборатории (в Японии, Италии и Германии) сохраняют в стерильных условиях дюжину Ахимовых шаров, признанных эталонными.

Хотя искусство Лейстнера совершенно уникально, сам он полагает, что многие мастера могли бы достичь не худших результатов, кабы современный человек не привык во всем полагаться на машины.

У ручного труда, однако, есть характерная особенность, запечатленная народной мудростью в многочисленных изречениях типа «быстро хорошо не бывает», «поспешишь — людей насмешишь» и т. д. Это мы к тому, что на изготовление остальных 68 Ахимовых шаров понадобится…

Впрочем, конкретного срока не назовет ни Ахим, ни сам господь бог, по оптимистическим же прикидкам работа эта займет никак не менее десятка с хвостиком лет. К тому же уникальные руки Лейстнера позарез необходимы и новому американскому космическому проекту LIGO, на который National Science Foundation уже отпустила 300 млн. «зеленых»: это первая в истории науки попытка сконструировать и вывести в ближний космос специальный астрофизический инструмент для улавливания гравитационных волн!

Для будущей laser Interferometer Gravitational Wave Observatory необходимо изготовить 32 зеркала 25 см в диаметре и 10 см толщиной, и притом по классу точности, превышающему нынешние достижения оптиков. Если у Лейстнера все получится как надо, обсерватория UGO с помощью своего лазерного интерферометра уловит и зафиксирует пробегающие по пространству-времени гравитационные волны и искажения, инициированные «черными дырами».

Собственно говоря, лазерный интерферометр станет измерять время, за которое луч света пропутешествует между двумя лейстнеровскими зеркалами, подвешенными в вакууме на расстоянии 4 км друг от друга. При прохождении гравитационной волны через земной сектор космического пространства сия дистанция непременно изменится, хотя и на такую исчезающе малую величину, что LIGO придется иметь дело с тысячными долями… диаметра протона! И данное обстоятельство требует совершенно беспрецедентной в научной оптике точности при обработке зеркал.

Как известно, доселе исследовано лишь около 10 % известной нам Вселенной, а информацию ученым поставляют видимый и инфракрасный свет, радиоволны, рентгеновское и гамма-излучение. Значение проекта UGО для человечества трудно переоценить, ибо гравитационные силы несут в себе самые глубочайшие тайны мироздания…

Для Ахима же Лейстнера это кульминация всей его творческой жизни: «И вот, почти на исходе профессиональной карьеры, я со своей страстью к оптическому совершенству вдруг оказался в центре двух самых дерзких научных программ нашего века! Просто фантастика…»

По материалам британского агентства REX FEATURES публикацию подготовила Л.ЩЕКОТОВА

Художник Ю. САРАФАНОВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

В РОССИИ ТОЖЕ БЫЛИ АМАЗОНКИ. Прищурив единственный глаз, высокий вельможа в небрежно распахнутом кафтане, любуется всадниками. Длинные малинового бархата юбки и зеленые курточки подчеркивают стройность фигур. Под усыпанными блестками тюрбанами — разгоряченные быстрой скачкой лика молодых женщин, у каждой на изящной перевязи небольшая, украшенная позолотой сабля, а за спиной облегченное длинноствольное ружье. Светлейший князь Григорий Потемкин доволен — задумка создать амазонскую роту удалась. Будет чем порадовать матушку императрицу, что собирается посетить присоединенную к России Тавриду.

Созданная стараниями Потемкина весной 1787 г. амазонская рота и впрямь получилась великолепной. Под руководством боевых офицеров Балаклавского полка из благородных девиц, большинство из которых были женами или дочерьми офицеров, создали воинское подразделение. Женщины научились отлично ездить верхом, умело перестраиваясь и соблюдая строи, фехтовать на саблях, стрелять залпом из ружей… Командиром над женской ротой Потемкин поставил жену капитана Сарандову Елену Ивановну.

В почетном строю рота встречала Екатерину у деревни Кадыковки близ Балаклавы. Затея Потемкина императрице понравилась. Выглядела амазонская рота браво, действовала слаженно. Командиру амазонок Елене Сарандовой императрица присвоила чин капитана и наградила бриллиантовым перстнем.

Награду получила н вся рота — 10 тысяч рублей. Деньги по тем временам немалые.

Амазонки сопровождали императорский кортеж до Бахчисарая. Участвовали в парадных церемониях, поражая даже бывалых военных умением действовать в конном строю. Но на этом их служба практически и завершилась. Вскоре после отъезда Екатерины рота была расформировала, затем о ней и вовсе забыли.

Вспомнили только в середине следующего века, когда от бывшего капитана амазонок, разменявшей, кстати, уже девятый десяток, пришло прошение к царю о пособии. Доложили императору. Николай I распорядился выдать просительнице 300 рублей серебром и послать к ней чиновника, дабы подробно записать сведения о «роте российских амазонок». Пожалуй, это был один из немногих случаев, когда по указанию монарха воспоминания ветерана записывали для истории.