Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества - страница 26
Если бы была возможность увидеть еще более слабые точки, то оказалось бы, что между любой парой пятен есть еще много других. И между каждой парой тех пятен были бы еще более тусклые, и так далее. Нарисуй мы с Довом по окружности для каждого предсказанного пятна, узор стал бы таким насыщенным, что эти окружности слились бы в одно сплошное бесформенное белое облако. Мы знали, что в экспериментах выявляются только самые яркие пятна, и решили, что наша модель будет достаточно хорошим приближением к характерной дифракционной картине квазикристалла.
Этим рисунком мы с Довом сделали предсказание, которое можно было использовать для проверки и потенциального опровержения нашей теории. Так что теперь мы подошли к очередной вехе на нашем пути. Пришло время публиковаться? И вновь я сдержал этот порыв. Я знал, что нам понадобится нечто большее, чтобы столь радикальная теория была воспринята всерьез. Нам нужно было доказать, что ромбоэдрические блоки, использованные в нашей теоретической модели, можно было заменить реальным веществом.
К лету 1984 года с моих плеч наконец свалились трудоемкие обязательства по работе над новой инфляционной теорией. Это позволило мне выделять значительное количество времени, необходимое для финальной стадии нашего исследования квазикристаллов. Получив длительный научный отпуск в Пенсильванском университете, я отправился в Исследовательский центр IBM имени Томаса Дж. Уотсона, где в прошлом провел большую часть своих работ по атомной структуре аморфных металлов.
“Нет такого зверя!” – вероятно, подумал Дэн Шехтман, глядя на странные образцы под электронным микроскопом. Израильский ученый в возрасте 41 года случайно натолкнулся на вещество, обладающее всеми теми невозможными свойствами, которые предсказывали мы с Довом, хотя у него не было ни намека на наши идеи, ни понимания всей значимости его открытия. И все же Шехтман отдавал себе отчет в том, что столкнулся с чем-то удивительным. В итоге это принесло ему Нобелевскую премию по химии в 2011 году.
Шехтман работал приглашенным специалистом по микроскопии в Национальном бюро стандартов вместе с Джоном Каном, с которым он познакомился, когда был аспирантом в Технионе – ведущем израильском технологическом институте. Кан считался корифеем в области физики конденсированного состояния и был особенно известен своими исследованиями процессов, происходящих при охлаждении и затвердевании металлических жидкостей.
Кан предложил Шехтману взять двухгодичный отпуск в Технионе, чтобы принять участие в масштабном проекте, который финансировался Национальным научным фондом и Агентством перспективных оборонных исследований. Цель проекта состояла в том, чтобы синтезировать и классифицировать как можно больше различных алюминиевых сплавов, получающихся путем быстрого охлаждения жидких смесей алюминия с иными металлами. Сами сплавы создавались другими учеными. Шехтману же предлагалось с помощью электронного микроскопа анализировать, идентифицировать и классифицировать образцы. Это была важная для материаловедческого сообщества работа, поскольку алюминиевые сплавы имеют множество применений. Но сама работа была довольно скучной и однообразной.
Один из металлургов лаборатории Роберт Шефер проявлял особый интерес к созданию сплавов, состоящих из алюминия и марганца, ввиду их превосходной прочности по сравнению с чистым алюминием. Вместе со своим коллегой Фрэнком Бьянканьелло он изготовил серию образцов, состоящих из алюминия с добавлением различного количества марганца, и каждый образец рутинно отправлялся на анализ Шехтману.
8 апреля 1982 года Шехтман занимался изучением образца быстро охлажденного Al>6Mn (сокращенное научное обозначение сплава, в котором на каждый атом марганца приходится шесть атомов алюминия). Тот представлял собой крошечные перистые зерна примерно пятиугольной формы. Позднее группой Ан-Пан Цая в Университете Тохоку (Япония) был синтезирован более крупный образец, словно покрытый цветочками с отчетливо видимой пятилучевой симметрией. Его фотография представлена ниже.