Девушка из лаборатории. История о деревьях, науке и любви

Каждый камень формируется по-своему, по-своему они и распадаются на части. Один из способов распознать различные минералы, входящие в состав любого из них, — взять образец, как следует растолочь его и просветить рентгеновскими лучами. Каждая крупинка соли в солонке при ближайшем рассмотрении окажется идеальным кубом. Измельчите одну крупинку в мелкую пыль — она превратится в миллионы крошечных идеальных кубиков. Причина проста: именно эту форму образуют ионные кристаллы соли — складываются в кубическую структуру, которая повторяется бесчисленное количество раз. Разрушить ее можно только по линиям наименьшего сопротивления, а значит, распадется она на все новые и новые кубы, повторяющие ионную конструкцию оригинала вплоть до самых мельчайших компонентов.

У разных минералов и химические формулы разные: по ним можно проследить отличия в количестве и виде входящих в их состав атомов — и то, как эти атомы между собой связаны. В свою очередь, это отражается в форме образуемых кристаллов, сохраняющейся, даже если камень растолочь в порошок. Если в вашем распоряжении есть хотя бы щепотка пыли, оставшейся от уродливого, но сложного по составу булыжника, выделите в ней частицы характерной формы, и вы сможете вычислить его химическую формулу.

Но как увидеть форму этих крошечных частиц? Способ существует. Представьте себе волну, разбивавшуюся об основание маяка. Когда она отступит, на поверхности океана останется рябь: ее размер и характер расскажут и о маяке, и об ударившей в него волне, — рябь помнит эту информацию. Если мы наблюдаем за ней из стоящей на якоре лодки, то по разошедшимся по воде кругам сможем различить маяки с квадратным и круглым основаниями (разумеется, при условии, что нам известны размер волны, ее сила, время и направление движения). Тот же прием используется для определения формы частиц минеральной пыли: нужно направить на них очень маленькие электромагнитные волны (также известные как рентгеновские лучи) и посмотреть, как они отражаются (этот процесс называется дифракцией). Специальная пленка ловит пики этих отраженных волн, а расстояние между ними и их сила позволяют воссоздать форму того, от чего они были отражены.

Осенью 1994 года я запросила доступ к лаборатории рентгенодифракционного анализа, которая находилась на противоположном конце кампуса от моей. Мне выделили несколько часов, в течение которых я могла использовать рентгеновский аппарат. Результатов этих исследований я ждала с тем же радостным возбуждением, с которым люди ждут бейсбольного матча: сбыться могут самые смелые мечты, но, вероятно, далеко не сразу.

Поразмыслив, я решила использовать оборудование ночью, хотя до последнего сомневалась в правильности этой идеи. Дело в том, что в той же лаборатории работал странный парень, уже получивший степень; его мрачный вид каждый раз выбивал меня из колеи. Любой взгляд или вопрос мог спровоцировать у него вспышку гнева — причем особенно угрожающе он взирал на лиц противоположного пола, которым случалось проходить мимо. Это ставило меня перед нелегким выбором. Приди я днем, мы точно столкнемся в лаборатории — но вокруг будут другие люди и я смогу использовать их в качестве живого щита. Ночью я, скорее всего, смогу поработать одна, но, если он вдруг решит туда заглянуть, я окажусь беззащитной. В конце концов я все же забронировала время на полночь, однако прихватила с собой большой разводной ключ. Как именно его можно использовать в целях защиты, мне придумать так и не удалось, но сама его тяжесть в заднем кармане придавала уверенности в себе.

Оказавшись в лаборатории, я первым делом покрыла предметное стекло закрепляющей эпоксидной смолой, а потом распылила на него пудру, полученную после измельчения косточки каркаса западного. Готовое стекло отправилось в аппарат; я аккуратно все настроила и включила рентген. Выставив ленту самописца, я тихо понадеялась про себя, что чернил внутри хватит на сегодняшний прогон, и устроилась рядом, чтобы наблюдать и ждать результата.

Когда в лабораторном эксперименте что-то идет не так, можно хоть землю с небом поменять местами — это все равно не поможет. И, напротив, есть опыты, которые просто невозможно провести неправильно, даже приложив к этому все усилия. Мне повезло: данные рентгеновского анализа при каждом повторе показывали один четкий и однозначный пик ровно под одним и тем же углом дифракции.

Мы с научным руководителем ожидали увидеть множество мелких острых пиков — но на ленте был только длинный широкий росчерк чернил, говорящий о том, что на предметном стекле находится опал. Я стояла и смотрела на ленту самописца, понимая, что эти данные невозможно понять неправильно — даже если вы очень постараетесь. Это был опал. Я точно это знала, я могла обвести это слово в кружок и расписаться в его правдивости. Глядя на работающий прибор, я думала о том, что теперь обладаю знанием, которое еще час назад было абсолютно никому не доступно, и постепенно сознавала, насколько сильно изменилась сейчас моя жизнь.