Юный техник, 2007 № 02

Журнал Юный техник

Задача эта крайне важная. Знаменитый физик Нильс Бор сказал когда-то: «Человечество не погибнет от ядерной войны, гораздо раньше оно задохнется в собственном мусоре…»

Возможно, сказано слишком сильно, однако здравый смысл в этой фразе, несомненно, есть. Но вернемся к рассказу о работе магнитогорских ученых. Для нас грязь — это жирное пятно на брюках, для ученых — всего лишь комбинация определенных химических веществ и элементов. Ученые подвергли действию электрических разрядов различные образцы сточных вод и обнаружили, что вода становится заметно чище. Осадку же, который оставался после очистки воды, планировали найти полезное применение — использовать его, к примеру, для производства бетона или кирпичей.

Но, сделав его химический анализ, удивились: осадок содержал химические элементы, которых в исходном веществе быть не могло! Чтобы исключить ошибки, для следующей серии экспериментов взяли чистейшую дистиллированную воду.

Впрочем, слово» чистейшая» — из языка бытового. Как показал предварительный анализ, в воде содержались В, Si, Cr, Mg, Fe, немного цинка, алюминия и висмута, а также тяжелая и сверхтяжелая вода. Но общее количество примесей не превышало 0,007 г на 1 кг.

После эксперимента в воде появились еще и Li, Be,С, Мп, Ni, V, Sn, Zn, Al, Cu, Ti, P, S, Bi, Se, Pb, Те, а масса примесей достигла 32 г, то есть возросла почти в 5 тысяч раз.

_{1, 5— рабочие электроды; 2— импульсные пусковые электроды; 3— плазменный разряд; 4— катушка Крукса.}

В 1984 году, после многократных проверок авторитетнейшими лабораториями СССР, стало ясно, что в устройстве происходит то, что алхимики назвали некогда трансмутацией — превращением одних элементов в другие.

Устройство, в котором происходят все эти процессы, магнитогорские ученые называют «ядерным реактором». Но он не имеет ничего общего с теми реакторами, что применяются на атомных электростанциях. В нем нет ни миллиграмма урана или плутония, а потому не вырабатываются радиоактивные вещества и не возникают вредные излучения.

Отметим, что мы давно следим за развитием этой работы. Еще в 2000 году журнал впервые рассказал про необычное изобретение, запатентованное в нашей стране под названием «Способ получения элементов и устройство для его осуществления по патенту G21G 1/00, Р 1/24 2096846 C1», авторы Вачаев А.В., Иванов Н.И., Иванов А.П. и Павлова Г.А. (см. «ЮТ» № 10 за 2000 г.).

В общих чертах устройство представляет собою диэлектрическую трубу с обмоткой снаружи. В трубе расположены два рабочих электрода — медные трубки диаметром 10…50 мм. Поперек трубы установлены импульсные пусковые электроды. Наружная обмотка выполнена по принципу катушки Брукса с максимальной концентрацией витков в середине.

Устройство работает так. В реактор подают жидкость, например, воду. К обмотке подводят постоянный ток. К трубчатым электродам — напряжение от сети. Затем производят разряд конденсатора через пусковые электроды.

Разряд этот распределяется как слабо светящая пленка толщиной 10…50 мкм. Но плотность тока в области его сужения может достигать десятков тысяч ампер на квадратный мм, и это в тысячи раз больше, чем в обычных металлических проводниках. Несмотря на это, проходящая через реактор вода не закипает, а его работа даже не сопровождается шумом.

По мнению авторов, в узкой части разряда происходит отрыв электронов от ядер содержащегося в воде кислорода. Ядра разваливаются, но не как попало, а на устойчивые фрагменты. Самые мелкие из них — дейтоны — представляют собою «слипшуюся» пару протон-нейтрон. Пройдя «горячую» зону, дейтоны снова соединяются в атомы, но уже других элементов. Два атома кислорода могут, объединившись, стать, например, атомом кремния, гелия, или атомом фосфора, кислорода,

алюминия… Вариантов много. В одних энергия поглощается, в других возникает ее избыток.

Реактор Вачаева — Иванова можно отрегулировать либо на получение новых элементов при минимальном количестве избыточной энергии, либо на получение энергии при минимальном количестве новых элементов. Ученые пропускали через реактор обычную речную воду и почти без затрат энергии получали из нее десятки новых химических элементов. Еще больший эффект наблюдался при обработке стоков промышленных предприятий и металлургических комбинатов. Таким образом, любое месторождение, дававшее прежде только железо, да и вообще чуть ли не любой ручей может стать месторождением полиметаллических руд.

А вполне возможно, что со временем реакторы Вачаева — Иванова будут согревать и освещать обычные сельские дома. Знай лишь подливай воду.

А. ИЛЬИН

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Повелители радуги

Ученым удалось обнаружить «невиданное физическое явление», уверяет серьезный научный журнал Physical Review Letters. И добавляет следующие подробности.

Известный специалист в области кристаллографии Джон Джоаннопулос из Массачусетского технологического института, а также его коллеги Зван Рид и Марин Солджачич проводили эксперименты, пропуская ударные волны через так называемый фотонный кристалл. Такой материал состоит из нескольких слоев, каждый из которых по-разному пропускает свет. Слои можно использовать для того, чтобы отражать излучения только определенных частот, позволяя свету другой частоты проникать сквозь кристалл.

С помощью компьютерного моделирования ученые выяснили, что если по такому кристаллу ударить определенным образом или возбудить в его окрестностях ударные волны, то они воздействуют на кристаллическую решетку. Кристалл, который обычно пропускает, например, красный свет и отражает зеленый, может стать прозрачным для зеленого света и отражать красный.

Более того, исследователи установили, что фотонный кристалл можно спроектировать таким образом, что фронт ударной волны будет отражать входящий световой поток. В итоге свет многократно переотразится от деформированной и недеформированной частей кристалла, воспроизводя эффект «зеркальной комнаты». Причем после каждого отражения из-за эффекта Доплера свет будет менять свою частоту. При этом если направление движения ударной волны и света совпадает, то частота луча снижается, но возрастает, если движение обеих составляющих направлено навстречу друг другу.

Физики МТИ провели компьютерное моделирование фотонного кристалла (фото внизу).

В итоге примерно после 10 000 отражений, на что уходит около 0,1 наносекунды, свет может, например, из красного стать голубым. Или из видимого диапазона сместиться в инфракрасный. Изменяя кристаллическую структуру, можно заранее точно установить, излучение какой частоты войдет в кристалл и каким оно оттуда выйдет. Можно даже сжать излучение широкого диапазона в узкий пучок. «Иным образом этого не сделаешь, — говорит Джоаннопулос. — Обычные цветовые фильтры просто пропускают одни частоты и отражают другие. Поэтому значительная часть энергии теряется».