Вот как была открыта радиоактивность, наверное, самое удивительное явление в мире физики. В 1896 году французский физик Антуан Анри Беккерель получил должность заведующего кафедрой физики в парижской Политехнической школе, которую правильнее было бы назвать не школой, а высшим учебным заведением, но так уж сложилось. За год до этого Вильгельм Конрад Рентген открыл свои Х-лучи, которые потом стали называть рентгеновскими или просто рентгеном.
Эти лучи, являющиеся на самом деле электромагнитными волнами весьма малой длины, возникают при торможении электронов на стенках стеклянной откачанной трубки, в которую впаяны разноименные электроды — катод и анод. Электроны вылетают из катода при его нагревании, причем образование рентгеновских лучей часто сопровождается свечением — люминесценцией. Сами-то рентгеновские лучи невидимы, человеческий глаз различает цвет электромагнитных волн только видимого диапазона, то есть свет.
Но еще до открытия рентгена люминесценцию наблюдали при освещении люминесцентного вещества (люминофора) именно видимым светом, поэтому Беккерель предположил, что люминесценция и испускание рентгена — явления одной природы. И вполне логично решил выяснить, не возникают ли эти Х-лучи при облучении люминофора обычным светом. По невероятно счастливому стечению обстоятельств у него тогда под рукой оказался только один люминофор, а именно урановая соль уранил-сульфат калия K2(UO2) (SO4)2. Он взял фотопластинки, завернул их в плотную черную бумагу, пропускающую рентгеновские лучи (это он уже проверил), и на получившийся пакетик насыпал свой люминофор. Затем, дождавшись солнечного дня, он положил пакетик на подоконник и оставил его там на несколько часов. И пожалуйста — пластинки оказались засвеченными! Беккерель, естественно, решил, что открыл новое явление — образование рентгеновских лучей при освещении люминофоров.
Но тут опять вмешался его превосходительство случай. В какой-то из дней Беккерель развернул пакет с фотопластинками, на который была насыпана соль урана, но пакетик этот не выставлялся на свет — он спокойно лежал себе в лабораторном шкафу, в полной темноте. Как уж Беккерель догадался совершить столь нелепый поступок, непонятно — любому другому было бы очевидно, что пластинки не могут засветиться, ведь света-то нет? А они засветились! И вместо того чтобы выругать лаборанта, явно перепутавшего образцы для опытов, Беккерель стал исследовать это явление и вскоре понял, что соль урана испускает какие-то другие, вовсе не рентгеновские, а неизвестные ранее лучи. Те самые, которые потом Мария Кюри назвала радиоактивными, хотя первоначально физики стали называть их, по аналогии с рентгеновскими, лучами Беккереля.
Беккерель был настоящим ученым. Он не ограничился уранил-сульфатом калия и, перепробовав все известные к тому времени люминофоры, убедился, что не содержащие урана люминофоры не засвечивают фотопластинки. Зато засвечивают их любые соединения урана, в том числе, и это самое важное, не проявляющие люминесцентных свойств. Всякие простейшие оксиды или хлориды. А значит, это свойство самого элемента уран. Остается только добавить, что и рентгеновские лучи были открыты случайно, и применяются они сегодня практически так же, как во времена Рентгена, обнаружившего их, — для дефектоскопии, в том числе человеческого организма. Чтобы посмотреть, где и как сломана нога, из какого органа надо вынуть осколок снаряда и нет ли подозрительных образований в легких.
Скользкий, но неподдающийся
Незадолго до Второй мировой войны в лабораториях американской компании «Дюпон» (DuPont) был создан фторсодержащий полимер тефлон. Он обладал удивительными свойствами — поразительной стойкостью к кислотам, щелочам и высоким температурам, да к тому же оказался невероятно скользким. Чего только не пытались из него изготовить, вплоть до искусственных человеческих суставов!
Появлением в нашем быту этого вещества, по правилам химической терминологии называемого политетрафторэтиленом, мы обязаны инженеру одного из заводов фирмы «Дюпон». История открытия тефлона в определенном смысле типична — в истории многих химических открытий случайность играет особую роль. Так вот, при уборке цеха одного из заводов обнаружился старый ненужный баллон с газом тетрафтор-этиленом (этилен, у которого все атомы водорода замещены фтором C2F4). Такого рода газы используют в охлаждающих системах холодильников, это и есть один из пресловутых фреонов, якобы разрушителей озонового слоя атмосферы (см. главу 16). Просто так выбросить баллон было нельзя, в таких баллонах газы обычно находятся под давлением до 150 атмосфер, а это очень много и есть опасность взрыва. Газ был уже не нужен, вентиль осторожно открыли, и — ничего не произошло, баллон оказался практически пуст. Но науке и нам с вами повезло: инженер удивился и приказал баллон разрезать. На дне баллона лежало немного белого порошка, который не растворялся ни в одной из известных кислот, щелочей, не горел и ни с чем не реагировал. А что же произошло? Под огромным давлением газ полимеризовался в знаменитый сейчас политетрафторэтилен, который получил короткое, благозвучное и запатентованное фирменное наименование тефлон. Этот тефлон настолько инертное вещество, что его даже называют органической платиной, которая, как известно, очень стойкий металл. Именно этой инертностью и нулевой адгезионной способностью объясняется использование тефлона для изготовления кухонной посуды. Адгезионная способность — это свойство прилипать к другим материалам. К тефлону ничего не прилипает, и пища, хоть до угольев сгорая, не пригорит к такой сковородке. Поэтому при жарении на ней нет необходимости в «прокладке» и можно жарить без масла. Впрочем, с покрытой тефлоном посудой тоже нужно обращаться аккуратно. На всякий случай несколько рекомендаций для профессионалов кухни.
Сейчас в любом хозяйственном магазине можно встретить посуду с покрытием из политетрафторэтилена, но покупать все-таки следует продукцию только известных фирм. Опасность заключается в том, что низкокачественное покрытие может разлагаться при перегреве (например, если вы оставили на огне кастрюлю без воды), а одним из продуктов этого разложения является боевое отравляющее вещество газ фосген! Никаких китайских дешевых подделок — скупой платит дважды, а в случае «левого» тефлона вторая покупка может и не состояться.
Еще не так давно при готовке в посуде с тефлоновым покрытием нельзя было пользоваться ножом, вилкой и другими металлическими приборами из-за возможности повредить полимерный слой. Однако сейчас в продаже появились современные разработки с очень устойчивым покрытием. Но все равно стоит выяснить, можно ли резать пиццу прямо на сковородке или требуются специальные деревянные или пластмассовые приборы. В любом случае посуду с таким покрытием не следует чистить никакими абразивными порошками, да это и не нужно, поскольку остатки пищи легко удаляются обычными моющими средствами на мягкой тряпочке или даже простой струей воды.
Кстати, случайно был открыт еще один суперскользкий материал. Ученые из Министерства энергетики США занимались синтезом веществ с термоэлектрическими свойствами, в которых при нагревании появляется электродвижущая сила (электроток). Однажды они изготовили керамический материал, состоящий из сплава бора, магния и алюминия AlMgB14 и неметаллического борида титана TiB2. Желаемыми термоэлектрическими свойствами этот композит не обладал, зато, как выяснилось совершенно случайно, у него оказался удивительно низкий коэффициент трения — 0,02, а по твердости композит уступал лишь алмазу и другому особо твердому веществу — кубическому нитриду бора. Для сравнения: коэффициенты трения тефлона и стали, покрытой смазкой, равны соответственно 0,05 и 0,16.
Новый композитный материал исследователи назвали BAM по первым латинским буквам входящих в его состав элементов бора, алюминия и магния и наловчились получать его сейчас в промышленных масштабах, однако объяснить наличие у ВАМ таких удивительных свойств пока не смогли. Обычно твердые вещества имеют простую, регулярную и симметричную кристаллическую решетку, как тот же алмаз, а у ВАМ — решетка составная, несимметричная и с множеством дефектов, которая совершенно несвойственна твердым веществам.
По поводу уникально низкого коэффициента трения, то есть высокой «скользкости», у исследователей есть некоторые соображения. Они полагают, что входящий в состав материала бор
