Девушка из лаборатории - читать онлайн книгу. Автор: Хоуп Джарен cтр.№ 50

— Даже не знаю. Может, потому, что я вел машину всю ночь, пока ты дрыхла?

— Неужели я забыла тебя за это поблагодарить? — прощебетала я с самым невинным видом. — Что ж, потерянного не воротишь.

Мы оба старательно избегали разговоров о самодельном масс-спектрометре, который пылился в дальнем конце комнаты, поскольку были уверены — дело неизбежно кончится бурным спором. Нам хотелось забрать аппарат, но мы понимали, что это невозможно. В конце концов мы все-таки подкрались поближе и начали изучать его со всех сторон, как хищники, кружащие возле добычи. Он стоял в стороне: большой, размером почти с машину, украшенный спереди панелью аналоговых датчиков, иголки которых уже давно не пускались в пляс по бумаге.

— Эта штуковина наполовину сделана из стекла, наполовину из металла и наполовину из ДСП, — пошутил Билл, пока мы пытались проследить путь от камеры к детектору через мешанину проводов, датчиков и рукописных предупреждений вроде «НЕ ТЯНИ МЕНЯ СИЛЬНО».

Я часто сравниваю свой масс-спектрометр с весами для ванной. Оба прибора могут использоваться для вычисления массы объекта и сообщать результат в рамках заданного диапазона. Для весов этот диапазон будет в границах между 10 и 100 килограммами. Когда кто-то встает на них, пружина внутри сжимается под его весом, и эта сила передается на вращающийся круг со значениями, нанесенными так, чтобы соответствовать нарастающему воздействию.

Такие весы способны точно сообщить, весит ли помещенный на них объект 50 килограммов или 90. Благодаря им вы сможете определить, ребенок перед вами или взрослый. Однако они не помогут вам с рождественским письмом. Чтобы наклеить на него нужное количество марок, конверт придется взвешивать в отделении почты на специальных весах, идеального баланса которых добиваются, подставляя на одну чашу грузики.

И весы у вас в ванной, и весы на почте — это приборы, сконструированные для выполнения одних и тех же измерений, но разными способами и в разных масштабах. Если отталкиваться от их диапазонов, можно рассуждать следующим образом: «Предположим, я хочу измерить две группы атомов и определить, которая тяжелее за счет горстки дополнительных нейтронов. Для этого нужен специальный прибор. Плюс в том, что его нужно будет собрать всего один раз, поскольку вряд ли кому-то еще захочется поставить его у себя в ванной или в государственном учреждении. Значит, он может быть каким угодно уродливым, дурацким, неудобным и неэффективным. Важно только, чтобы он мне подходил». Вот и все: теперь вы знаете, чем ученые руководствуются при сборке исследовательского оборудования.

Творческий процесс, ограниченный лишь этими соображениями, порождает созданий столь же странных и неповторимых, как и их создатели. Будучи произведением искусства, они отражают свою эпоху и служат ее нуждам, а потом могут выйти из моды и стать антиквариатом — пережитком в том будущем, к которому сами и помогли прийти. Мы останавливаемся возле них, завороженные работой ученого, который тщательно продумал мельчайшие составные части, и восхищаемся ими не меньше, чем сотнями крошечных мазков кистью, как по волшебству сложившихся в маленькую лодочку на горизонте на полотне пуантилиста.

Пятьдесят лет назад ученые — и в том числе Эд — конструировали свои приборы вокруг больших магнитов, которые становились пульсирующим сердцем всей машины. Поле любого магнита пропорционально его массе — если он достаточно велик, то и поле будет достаточно сильным, чтобы по-разному притягивать разные атомы. Суть эксперимента была такова: нужно на скорости пропустить две группы атомов мимо одного магнита и измерить, насколько каждая отклонится от курса. Так по их траектории можно будет определить, в какой группе содержится больше нейтронов.

Чтобы понять, как это сделать, нужны лишь простейшие вычисления: зависимость силы магнита от массы — факт, известный на протяжении сотен лет. Прикладная проблема того, как это все-таки сделать — то есть ускорить частицы и измерить отклонение, — была решена небольшой группой исследователей Чикагского университета. Затем их ученики продолжили изучение вопроса в Калифорнийском технологическом институте. Постепенно их разработки распространились до мест вроде Цинциннати, а спустя много лет были автоматизированы и превратились в легкие в управлении машины, которые используются и в моей лаборатории.

И сейчас, и тогда в качестве образца для измерений использовался газ, который перед ускорением ионизировали. Сила отталкивания магнита направляла поток частиц образца на мишень — каждый удар о нее рождал слабый электрический сигнал. Несколько детекторов фиксировали эти импульсы и распределяли их в диапазоне, где каждый пик соответствовал массе. Как и весы в вашей ванной, эти масс-спектрометры нужно предварительно откалибровать с помощью известных масс, зато после они могут использоваться для измерения любого вещества в газообразном состоянии — в том числе и для извлеченных со дна океана ракушек.

Аппарат, который предстал нашим глазам, — старый масс-спектрометр Эда, — напоминал высокотехнологичную груду металла и весил примерно тонну. Прежде чем помещать в его железное нутро какие-то образцы, оттуда нужно было вручную выкачать воздух. В эпоху Эда для этого использовались насосы, на деле представлявшие собой двигатель от мотоцикла, запертый в металлическом коробе. Включенный на полную мощность, он успешно создавал нужную силу вытяжки — пока питание шло без перебоев, а ученые в состоянии были выдерживать этот кошмарный грохот.

Газ перемещался по его камере примерно так же, как баржа — по шлюзам плотины: пока он преодолевал один отсек, из следующего выкачивали воздух. Для того чтобы запечатать образцы в этих промежуточных секциях, использовалась жидкая ртуть. Она создавала барьер, который сливался, когда в нем больше не было необходимости. Идеальная жидкость для экспериментов химически инертна, несжимаема и проводит электрический ток. Одно маленькое «но»: ртуть убийственно ядовита. Мы с Биллом стояли и разглядывали масс-спектрометр, понимая, что просто не сможем его использовать: в стеклянных кофрах плескались и переливались литры ртути.

Если вы разобьете старый градусник и хотя бы одна капля ртути окажется снаружи, на устранение последствий уйдет немало времени. Здесь же нашим глазам предстало несколько галлонов этой жидкости. Риски, которым Эд («Или скорее Хенрик», — заметил Билл) подвергался, работая с ней на протяжении десятилетий, вызывали искреннее восхищение и трепет. Для того чтобы закачивать и выкачивать ртуть из камеры, к масс-спектрометру была присоединена груша от тонометра. Этот фокус позволял выполнять операцию одной рукой. На некоторых переключателях за годы использования стерлась краска, а места спаек свидетельствовали о том, что сверхпрочные швы появились в результате многочисленных проб и ошибок. Тут и там на аппарате виднелись отеческие напоминания вроде «Ты выключил Н2?» и «Это выключи ПОСЛЕДНИМ!», подписанные над вентилями красным и черным маркерами. Один из углов украшал бантик из красной нитки: то ли для того, чтобы напомнить о важном, но все время вылетающем из головы этапе работы, то ли просто на удачу.

Мы осмотрели аппарат со всех сторон, и я подытожила: