Беседы о рентгеновских лучах

Рентген пришел к своему сверхнеобыкновенному открытию, исследуя такое вот свечение, отнюдь не сверхнеобыкновенное. Таинственное сияние кристаллов в профессорской лаборатории вюрцбургского Физического института так похоже на столь же загадочное тление гнилушек, с которым сталкивались все желающие в общедоступной лаборатории природы, идучи, например, за грибами... Если вспомнить еще о повальном тогда увлечении спиритизмом, которое не миновало иных ученых, то легко представить, что означала "лучевая лихорадка", с быстротой эпидемии распространившаяся по всему миру.
      Тем более важной видится сейчас миссия настоящих ученых, которые строго научно, методично, подобно В. Рентгену, исследовали феномены, заставлявшие терять самообладание даже трезвые умы. Таким разведчиком науки был и А. Беккерель.
      Он рассуждал примерно так. Если люминесценция действительно сопровождается испусканием икс-лучей, то фотопластинки непременно будут засвечены ее источником сквозь плотный оберточный материал. Вызвать же ее не проблема. Достаточно подержать на солнечном свету подходящие препараты.
      Таких минералов у А. Беккереля была целая коллекция, лучшая в Париже. Он выбрал соль урана, фосфоресцирующую особенно интенсивно. И в погожий зимний день выставил ее кристаллики за окно на несколько часов. А под них была подложена фотопластинка, надежно укутанная в плотную черную бумагу.
      Кроме того, между ней и солью лежала фигурная металлическая прокладка. Чтобы на негативе отпечатался силуэт препятствия, когда икс-лучи сделают свое дело (если, конечно, они существуют в соответствии с гипотезой А. Пуанкаре).
      Все получилось именно так, как планировал А. Беккерель. Разумеется, одно подтверждение - еще не подтверждение. Опыты повторялись, варьировались. Суть оставалась прежней. Урановое соединение, начинавшее люминесцировать под действием солнечных лучей, заставляло фотоэмульсию чернеть. Значит, ее засвечивает радиация, проходящая сквозь светонепроницаемый пакет. Разумеется, рентгеновская. Какая же еще, если она всепроникающая?
      Окончательно утвердившись в этих выводах, А. Беккергль доложил их 24 февраля 1896 года Французской академии. Их восприняли как нечто долгожданное, само собой разумеющееся. Там уже поговаривали: пора выбросить капризные рентгеновские трубки за борт, их вовсе не обязательно использовать, чтобы получать икс-лучи. Но через месяц А. Беккерель был вынужден опровергать А. Беккереля, себя самого.
      И многих других, уверившихся в его авторитетных свидетельствах. А заодно и А. Пуанкаре, торжествовавшего йобеду теоретической мысли, и тех, кто, ставя аналогичные эксперименты, праздновал триумф Его Величества Опыта. Требовалось мужество, чтобы признать: лаврами увенчан не по праву, что попишешь, поторопился с проверкой гипотезы, не учел всех возможных неожиданностей. Неловко, конечно, перед коллегами, но истина дороже.
      Сюрприз, подстерегавший исследователя, оказался и неприятным и радостным. Это случилось в пасмурные дни, когда новые опыты, естественно, не проводились, обрабатывались лишь результаты прежних. И вот однажды были проявлены пластинки, которые не выставляли на солнце. Они лежали в темном шкафу, ожидая своего часа, когда небо станет, наконец, чистым.
      Как ни поразительно, и они оказались засвеченными!
      Но почему? А. Беккерель знал: они лежали в темноте рядом с урановым соединением. И видел: на них четко запечатлены автографы его кристаллов!
      Что было дальше, ясно: загадка - догадка - проверка... Постепенно все стало на свои места. Оказалось, фосфоресценция тут ни при чем. Вместе с ней отмели и рентгеновскую радиацию. Заговорили о лучах А. Беккереля, тоже невидимых, тоже всепроникающих. Вскоре выяснилось, что их испускает и торий. Так, в "рентгеновский год" была открыта радиоактивность.
      В 1898 году добавились еще два радиоактивных элемента - полоний и радий. Их обнаружили супруги М. Склодовская и П. Кюри, изучая открытую А. Беккерелем радиацию. Э. Резерфорд задался вопросом: чем она отличается от рентгеновской? И нашел: первая отклоняется магнитным полем, вторая нет. Затем, перегораживая путь беккерелевским лучам тонкой алюминиевой пластинкой, убедился, что в их потоке - неодинаковые составляющие. Одна их разновидность задерживается тонкой металлической преградой, другая нет.
      Так мир узнал об альфа- и бета-лучах, не подозревая, что это частицы. А вскоре услышал и о гамма-излучении: оно было открыто П. Виллардом (1901 г.). Тот установил, что оно очень похоже на рентгеновское: не отклоняется ни магнитным, ни электрическим полями.
      В 1900 году Э. Резерфорда осенила догадка: альфалучи, испускаемые радием, - атомы гелия, отрывающиеся с большой скоростью. К 1903 году это было продемонстрировано изящным экспериментом. Все ахнули:
      один химический элемент превращается в другой! Вернее, даже в два: радий в гелий и радон.
      Атом оказался делимым! Рухнула господствовавшая 2400 лет концепция, считавшая его вечно неизменным и неразрушимым, не рождающимся и не умирающим. Кто бы мог подумать, что это начнется с икс-лучей и произойдет всего через несколько лет после "рентгеновского года".
      Такова цена ошибки, допущенной и затем исправленной А. Беккерелем. Но вот ведь что любопытно: икс-лучи, которые он искал вне рентгеновской трубки, действительно можно было найти именно там, где он начал свою разведку. Их испускают некоторые радиоактивные изотопы. Иные непосредственно, исторгая их из собственных атомных недр. У других это не первичное, а вторичное явление: излучение, которое возникает при обстреле металлической мишени микропулями, альфаи бета-частицами. Иначе говоря, оно могло встретиться и А. Беккерелю, когда тот вставлял фигурные металлические прокладки между фотопластинкой и урановой солью, которая, как установил Э. Резерфорд, с силой выбрасывает альфа- и бета-частицы.
      Мало того, свечение некоторых минералов вполне логично связывать с рентгеновской радиацией, как пытался делать А. Пуанкаре. Действительно, если она генерируется содержащимися в них радиоизотопами, fo может вызвать рентгенолюминесценцию таких минералов. Без помощи катодной трубки!
      Правда, нельзя не оговориться: рентгеновская радиация от изотопных источников тысячекратно слабее, чем от испускающих ее специальных трубок, во всяком случае, нынешних. Так что практически А. Беккерель едва ли имел возможность зарегистрировать столь тонкие эффекты, хотя теоретически она и тогда была реальной.
      Так мы впервые столкнулись с естественными генераторами этой радиации, которые слабее современного рентгеновского аппарата, тем более ускорителя или атомного реактора. Однако изотопные ее источники применяются широко, поскольку они малогабаритны, а значит, компактнее, легче и, кроме того, дешевле.
      И еще, как видно, и В. Рентген, и А. Беккерель, и любой человек, и вообще род людской имел дело с икслучами с того самого времени, как появился на свет.
      Причем не только с небесными, но и земными - теми, которые испускаются, например, почвой, вернее, вкрапленными в нее радиоизотопами. Речь идет о естественной радиоактивности, которая окружает нас всегда и везде.
      Правда, ее средний уровень (фон) мизерен: как мы помним, он не превышает 0,125 рентгена за год, причем на 2/3 обусловлен именно земными факторами и лишь на 1/3 - небесными (космические лучи).
      11.
      - Читатель свыкся с тем, что не только в небесах, но и в земных условиях рентгеновская радиация возникает при высоких температурах: ядерные взрывы и все такое прочее. Или при высоких скоростях порождающих ее электронов: в катодных ли трубках, в синхротронах или туманностях. А у нас под ногами? Разве атом - рентгеновский аппарат?
      - Ах вот оно что! Вы затронули интересный вопрос, и на нем стоит, пожалуй, остановиться поподробнее.
      "Этого не может быть, потому что этого быть не может никогда". Примерно так отреагировали авторитеты на открытие, о котором пойдет речь.
      ...Три с лишним десятилетия подряд наука об атоме "пробавлялась" только тремя разновидностями радиоактивности: альфа, бета, гамма. Первые две были вписаны в азбуку ядерной физики, если помните, Э. Резерфордом в 1899 году, третья - П. Виллардом в 1901-м.
      Лишь в 1934 году супруги Ф. и И. Жолио-Кюри опознали среди беглецов из ядра позитрон (близнец электрона, но уже без отрицательной характеристики: у него заряд противоположного знака - положительный).
      Наступил 1935 год.
      Братья И. и Б. Курчатовы, несмотря на молодость, не были "зелеными" новичками ни в физике вообще, ни в атомной в частности. 32-летний И. Курчатов уже десятый год работал в Ленинградском физико-техническом институте. С 1932 года возглавлял там отдел ядерной физики. Б. Курчатову тоже не были чужды проблемы радиоактивности, хотя занимался он больше полупроводниками. Однако явление, с которым столкнулись оба, могло озадачить и маститых ветеранов науки об атоме.
      В начале 1935 года счегчик ядерных излучений бесстрастно возвестил сотрудникам Курчатовской лаборатории о том, чего на первый взгляд быть не должно.
      Исследователи взяли бром и стали бомбардировать его нейтронами, открытыми совсем недавно - в 1932 году. Ожидалось, что этот элемент даст, как обычно, две свои активные разновидности: одну - с 18-минутным периодом полураспада, другую - с четырехчасовым.
      Так, по крайней мере, свидетельствовали опыты итальянца Э. Ферми, который впоследствии, в 1942 году, запустил первый атомный котел.
      Что же, смесь и впрямь дала радиацию обоих типов, но... Одновременно обнаружилось и другое излучение - неведомое. Оно уменьшало свою интенсивность вдвое не через 18 минут и не через 4 часа, а лишь по прошествии полутора суток.
      У брома два стабильных изотопа: один с массовым числом 79, другой - 81. Поглотив нейтрон, первый превращается в бром-80, второй - в бром-82. Оба новорожденных атома активны, причем ни один из них, судя по результатам Э. Ферми, не должен быть столь долговечным. Откуда взяться более живучему?
      Тщательный анализ, исследования и расчеты И. Курчатова, Б. Курчатова, Л. Мысовского и Л. Русинова привели к однозначному заключению: налицо новый тип радиоактивности, ускользнувший от зорких глаз Э. Ферми.
      Выяснилось, что полуторачасовым периодом обладает бром-82. Ни один из двух других упомянутых сроков жизни, более коротких, к нему касательства не имеет.
      Оба они относятся к брому-80. Парадоксально, но факт:
      атомы-близнецы неодинаковы. При полной идентичности химических и физических свойств, ядерной и электронной структуры часть атомов брома-80 уменьшает общую интенсивность радиации вдвое через 18 минут, а часть через 4 часа.
      Как оказалось, в последнем случае особенность ядер в том, что они возбуждены. Излучая гамма-кванты, ядра переходят в основное, более устойчивое, состояние и начинают испускать те же электроны, что их более спокойные двойники.
      Так к уже известным типам радиоактивности примкнула ядерная изомерия. Сейчас былые диковинки, ядерные изомеры, исчисляются многими и многими дюжинами.
      Открытие братьев И. и Б. Курчатовых, Л. Мысовского и Л. Русинова стало в один ряд с открытиями Э. Резерфорда, П. Вилларда и супругов Ф. и И. ЖолиоКюри. Но признано оно было не сразу. "Трудно поверить в существование изомерных, атомных ядер, то есть таких, которые при равном атомном номере обладают различными радиоактивными свойствами. Мы надеемся после проведения экспериментов узнать, стоит ли Заниматься вопросом об изомерных ядрах" - так на физическом съезде в Цюрихе в 1936 году заявила Л. Мейтнер, которая вскоре открыла деление урановых ядер.
      Справедливости ради надо сказать, что Л. Мейтнер тогда же добавила: "Предположение о существовании изомерных ядер дало бы возможность объяснить искусственные превращения урана".
      В 1938 году ядерную изомерию обнаружили Н.Ферев и Э. Бретчер (Англия). Повторно и попозже. Тем не менее в 1963 Году один канадский научный журнал, посвященный проблемам ядерной энергии, поместил таблицу видов радиоактивности, где в качестве первооткрывателей фигурировали... британские специалисты, а не советские. Неосведомленность?
      Но не ради этого затеян разговор о ядерной изомерии. Ее механизм поможет нам понять, как атом превращается в рентгеновскую трубку микроскопических размеров.
      Выше говорилось, что рентгеновской и гамма-радиации принадлежат соседние области на непрерывном спектре, причем одна незаметно переходит в другую.
      Там же поднимался бессмертный вопрос, детски наивный и философски мудрый: где начало того конца, которым оканчивается начало? Теперь, познакомившись с ядерной изомерией, мы, возможно, сумеем пусть не распутать, а хотя бы разрубить этот гордиев узел.
      Гамма-излучение может быть мягче рентгеновского.
      И наоборот: рентгеновское - жестче гамма-излучения.
      Притом различить их физически невозможно! Почему же тогда оба они называются по-разному? Может, просто потому, что одно было открыто раньше другого, а когда установили их тождество, традиция увековечила терминологическую путаницу? Попробуем разобраться.
      Вскоре после того, как Э. Резерфорд "разделил неделимый", а затем подготовил его "архитектурный проект" в виде планетарной модели, стало постепенно выясняться, что в атоме сосуществуют как бы два микромира. Во-первых, центральное ядро. Во-вторых, периферийные (орбитальные) электроны. С первым начали связывать гамма-радиацию, со вторыми рентгеновскую. И тут есть своя логика.
      Вспомним, что значит один элемент превращается в другой. По сути, вот что: из одного ядра возникает другое. При этом второе, "дочернее", может образоваться в возбужденном состоянии, которое неустойчиво. Чтобы обрести стабильность, "дочь" испускает гамма-кванты, после чего "успокаивается". Такие переходы обычно мгновенны, отнимают что-то около 1/12 секунды. Но длительность их резко возрастает с уменьшением энергии переходов (а стало быть, и жесткости гамма-квантов). В некоторых случаях процесс завершается через часы, дни, месяцы, годы, десятилетия.
      Иначе говоря, из одинаковых ядер иные могут существовать в основном, иные - в возбужденном состоянии. Вот их-то и называют изомерами (от греческого "изос" - "равный" и "мерос" - "доля"). И тут начинается самое интересное.
      Оказывается, у многих из них переход к устойчивости не сопровождается столь заметным внешне эффектом, как "пушечный залп" гамма-квантами, покидающими атом. Возбужденное ядро может избавиться от избыточной энергии иначе, на внутриатомном уровне.
      Передать ее своим же спутникам-электронам. Те, в свою очередь, переходят в неустойчивое состояние, возбуждаются. И один из них вылетает вон из атома.
      Это так называемая внутренняя конверсия (от латинского "изменение", "преобразование"). Нас интересует не сама она, а ее следствие: вместо гамма-излучения (первичного, ядерного) наблюдается рентгеновское (вторичное, орбитальное). Как же оно рождается?
      Когда один из электронов покидает их компанию навсегда, на освободившееся место тотчас перескакивает другой. Возможна и последующая "перетасовка", поскольку заполнение одной вакансии влечет за собой появление другой. А каждый прыжок с орбиты на орбиту сверху вниз сопровождается испусканием кванта энергии, который тем мощнее (жестче), чем значительней разница между верхним и нижним уровнями. Но в любом случае эта вторичная радиация мягче первичной, не состоявшейся. Она может быть видимой, световой, и незримой, рентгеновской.
      Так генерируют ее и радиоизотопы, которые вкраплены в любую горную породу... - в Антарктиде ли, в Сахаре или Сибири. Для этого им не нужна высокая температура, не требуется тепло, подводимое извне. Напротив, они сами нагревают земную кору и лежащую под ней мантию, выделяя энергию в процессе распада.
      А в недрах Солнца, которые раскалены до многих миллионов градусов? Там, как мы знаем, доминирует именно рентгеновская радиация. Порождается они опять-таки электронами, но свободными, оторванными от своего атома, ставшего ионом. При той несусветной жаре они наделены огромной энергией. Ошибаясь, тормозясь, они теряют ее, испуская жесткие кванты. Возможны, конечно, и другие механизмы. Например, ион, сталкиваясь со сверхскоростными частицами, возбуждается и, переходя в более спокойное состояние, выбрасывает избыток энергии сгустками - рентгеновскими квантами. Он действует как пулемет: подзарядка, стрельба. И так далее.
      Нечто подобное происходит с плазмой и на Земле, при ядерных взрывах например.
      Электроны работают и в рентгеновской трубке. Разогнанные внешним электрическим полем, они с силой ударяются в антикатод. Замедляясь в плотной среде металла, то есть опять-таки теряя энергию, они высвобождают ее в виде жестких квантов. Тормозом служит внутреннее электрическое поле, создаваемое ядра"- ми бомбардируемого вещества. Пролетая поблизости от них, быстрые заряженные частицы вынуждены преодолевать это препятствие, на что и расходуют свои силы.
      Наконец, в ускорителе электронов они излучают в том же диапазоне при взаимодействии с магнитным полем (синхротронный эффект).
      Итак, куда ни посмотришь, первоисточники икслучей - не что иное, как электроны, самые многочисленные и самые миниатюрные рентгеновские трубки, сконструированные самой природой, действующие как внутри атома, так и вне его.
      А как с гамма-радиацией? Когда разобрались, что к чему, ей стали приписывать особое происхождение.
      Какое же еще? Конечно, ядерное! Но со временем восклицательный знак сменился вопросительным.
      Обнаружилось, что и гамма-излучение может быть тормозным, то есть не ядерным, а электронным по своей природе. Оно рождается, например, когда заряженные частицы, разогнанные ускорителем, бьют в мишень и как бы "вязнут" в ней. Оно же может возникнуть, когда сверхбыстрые электроны сталкиваются со своими двойниками-антиподами - позитронами. Когда частица соударяется с античастицей, обе они способны аннигилировать, как бы исчезнуть, оставив вместо себя сгусток энергии - гамма-квант. Полагают, такое нередко случается в просторах вселенной. Не исключено, что именно этим обусловлена гамма-радиация, которая идет от всего космического океана равномерно (диффузный фон). Она же регистрируется при распаде некоторых элементарных частиц, к примеру, нейтральных пи-мезонов.
      Мало того, она может возникать из... рентгеновской.
      И еще более мягкой - ультрафиолетовой, даже видимой. Сталкиваясь со сверхбыстрыми электронами, ускоренными магнитным полем межзвездного пространства, и отбирая у них энергию, кванты становятся намного более мощными, жесткими. Так обычный свет превращается в гамма-лучи.
      Словом, гамма-лучи отнюдь не всегда связаны с ядром генетически. Если же они так похожи на рентгеновские, то почему те и другие столь четко отграничиваются нами на непрерывном спектре? Почему увековечено их различие вместе с традиционными обозначениями - буквами "икс" и "гамма"?
      Так снова возникает старый, но не стареющий вопрос: где начало того конца, которым оканчивается начало? Как тут не вспомнить легенду о гордиевом узле, который не могли распутать, несмотря на все старания. Что делать? Разрубить его мечом - такое решение, ничтоже сумняшеся, принял и осуществил Александр Македонский. Рассечь же непрерывный спектр на рентгеновскую и гамма-область со всей определенностью значило бы уподобиться великому полководцу, блистательно продемонстрировавшему примитивный подход к непростой задаче.
      12.
      - Вопросов о "начале того конца..." можно напридумывать сколько угодно. Например: где пределы всех диапазонов невидимого излучения, начиная с ультрафиолетового и кончая областью самой жесткой гаммарадиации? Где ее самая дальняя граница, что потом?
      И т. д., и т. п.
      - Браво, прекрасная мысль! Особенно "и т. д., и т. п.". Почему бы и впрямь не продолжить, скажем, так: а нельзя ли преобразовать одно излучение в любое иное?
      Начнем с такого конца: нельзя ли покончить с неуправляемостью звезд? Не торопитесь со скепсисом:
      речь ведь не о звездах сцены или спорта, которые порой бывают абсолютно неуправляемыми, а о настоящих небесных созданиях, подобных нашему дневному светилу.
      Вот картина, нарисованная воображением не писателя-фантаста, а ученого-астрофизика. Почему бы не представить, что когда-то удастся (а может, уже и удалось какой-нибудь внеземной цивилизации) контролировать течение ядерных реакций в звездах? Естественно, не потехи ради, а с тем, чтобы противопоставить слепой стихии дальновидный разум. Предупреждать, например, самовольные вспышки и угасание солнц, лучше удовлетворять энергетические потребности человечества.
      Так рассуждает профессор И. Шкловский. Физическая основа этой его действительно фантастической идеи - гипотетическая пока возможность создать сверхлазер, работающий на волне длиной около 10^-10 сантиметра, что соответствует одновременно рентгеновскому и гамма-диапазону. (Здесь как раз тот участок спектра, где они перекрывают друг друга на стыке.)
      Если на Земле такой луч будет иметь поперечник в 10 метров, то на расстоянии в 10 световых лет - всего лишь 10 километров. При столь малой расходимости поток радиации сохранит такую плотность, концентрированность энергии, что проникнет в глубь термоядерной топки звезды и сможет, если надо, стимулировать горение.
      Хорошенькое дело: шуровать этак в небесной "печке" сверхдлинной рентгеновской или гамма-"кочергой"!
      Ну а если не замахиваться на столь грандиозную затею, которая скептикам наверняка покажется прожектерской? Идея остается заманчивой и при гораздо меньших масштабах ее реализации.
      Когда (если, конечно) появятся термоядерные электростанции, их, как уже говорилось, будет целесообразно размещать в космосе. Не только потому, что там в готовом виде есть сверхглубокий вакуум, необходимое условие их работы. Дело еще и в другом: нужно предотвратить перегревание земной поверхности, чреватое катастрофическими последствиями. Энергию оттуда придется передавать по необычному "прямому проводу" - лучу, как бы с помощью электромагнитной рапиры, пронзающей атмосферу. При этом 4/з тепловых отходов останутся за пределами воздушного щита.
      Рукотворные солнца, зажженные в межпланетном пространстве, тоже потребуют регулировки. Ясно, что они окажутся источниками мощной рентгеновской радиации, которая будет уносить тепло из их недр. А там должна поддерживаться температура в сотни миллионов градусов, не опускаясь ниже определенного критического уровня. Кто знает, может, и здесь понадобится лазерная "кочерга", чтобы мгновенно вводить ее в глубь топки и подогревать в нужных местах хрупкое облако плазмы.
      А если не понадобится, она пригодится в других случаях на Земле. Для того, например, чтобы влиять на технологические процессы в обычном реакторе - химическом, не термоядерном. Могут возразить: но и так уже сегодня на них воздействуют рентгеновскими лучами! Притом успешно: стимулируют полимеризацию, крекинг и другие важные превращения веществ. Нужны ли здесь квантовые генераторы этой радиации?
      Подобный скептицизм вроде бы небезоснователен:
      подобных генераторов пока нет, и неизвестно, изобретут ли их вообще. Однако такой же точно была ситуация с обычными лазерами незадолго до того, как они стали реальностью не только теории, но и практики за несколько лет - с 1956 по 1961 год. А ныне прочно вошли в наш обиход.
      Создать такие приборы, работающие в рентгеновском диапазоне, не менее заманчиво. Но конечно, и не менее сложно. Какими, например, должны быть для них резонаторы? В обычном лазере это обычные зеркала, расположенные лицом к лицу, параллельно друг другу. Многократно отражаясь от них и умножаясь лавинообразно, кванты света все больше пополняют и уплотняют свои ряды, пока не увеличат ударную мощь настолько, чтобы вырваться наружу через полупрозрачный экран. Но рентгеновскую радиацию недаром называют всепроникающей: она пройдет сквозь такие резонаторы, словно Алиса в Зазеркалье...
      Тем не менее положение небезнадежно. Вспомним:
      плоский камень, с силой брошенный по касательной к водной глади, отскакивает рикошетом, хотя потонул бы незамедлительно, если бы упал отвесно. Мы уже знаем, как действуют рентгеновские телескопы с зеркалами скользящего падения. Там достигается практически полное отражение от тщательно отполированной металлической поверхности. Тот же принцип используется и в рентгеновских микроскопах, дающих увеличение в 100 тысяч раз.
      Есть и иные трудности, притом немалые. Недооценивать их нельзя, но и переоценивать тоже не стоит.
      А вот другая перспектива - она уже становится реальностью. Можно взять обычный квантовый генератор и преобразовать его радиацию в ультрафиолетовую. Если делать ее все более жесткой, то вполне вероятно превратить и в рентгеновскую.
      Лазерное излучение монохромно, как сказал бы художник, или монохроматично, как поправил бы физик. Согласимся и поспорим с обоими: оно действительно одноцветно (от "моно" - "единый" и "хрома" - "окраска"), но так или иначе это не вполне корректно, как заметил бы математик. Оно ведь может быть невидимым (скажем, инфракрасным).
      Вот почему в таких случаях говорят: излучение характеризуется одной частотой. И опять-таки это не вполне точно. Ему на спектре соответствует не линия, а полоска, правда, сравнительно узкая. Примерно так же, как на шкале радиоприемника каждой станции отведен свой мини-диапазон пусть небольшой, но уловимой ширины.
      Лишь после таких оговорок можно, наконец, сказать главное. В 1961 году выяснилось, что лазерное излучение способно удваивать свою частоту, проходя "через некоторые специально подобранные кристаллы".
      Иными словами, вдвое укорачивать свою волну. Вскоре обнаружилось, что сократить ее длину можно и втрое и вчетверо...
      Один из самых мощных лазеров - неодимовый.
      Он работает на волне 1,06 10^-4 сантиметра. Если ее уменьшить вдвое (до 0,53 10^-4 сантиметра), незримая радиация (инфракрасная) превратится в видимую (зеленую). А если втрое (до 0,35 10^-4 сантиметра), - то в ультрафиолетовую.
      Между тем возможно гораздо большее сокращение.
      Скажем, в 9 раз. Тогда получится 0,12 10^-4 (или, что то же самое, 1,2-10^-5 сантиметра). А это уже у самой границы с рентгеновским диапазоном, который начинается с 10^-5 сантиметра.
      Спрашивается: чем плохи обычные рентгеновские кванты, нужны ли еще и лазерные? При такой постановке вопроса придется ответить: рассматриваемые индивидуально, порознь, они ничем не отличаются друг от друга. Иное дело их поток в целом. Вместе взятые в такой компании они отличаются разительно.
      Начнем с "одноцветности". Ее не обеспечивают рентгеновские трубки. Их "продукцию" приходится делать менее широкополосной с помощью специальных фильтров-монохроматоров, которые отсекают лишнее по краям, ограничивая остаток обычно пределами от 2-10^-8 до 6-10^-10 сантиметра. Можно сузить рамки, но это значит, что аппаратура, притом дорогостоящая, будет в еще большей степени работать на "отходы производства", изнашиваясь и потребляя электроэнергию высокого вольтажа Точь-в-точь как токарный станок, когда он снимает стружку в таком количестве, что от громадины-болванки остается фитюлька-заготовка.
      И это еще полбеды.
      Беда в том, что излучение от обычных источников (не исключая и радиоизотопных) никогда не превзойдет лазерное по своей плотности и остронаправленности. В первом случае кванты разлетаются веером, как дробь при выстреле из охотничьего ружья. Во втором они бьют в цель кучно, словно шрапнель, донесенная до мишени упакованной в пушечное ядро.
      Допустим, там и тут одинаковы и калибр (монохроматичность), и количество (первоначальная интенсивность). Все равно качество будет неодинаковым.
      В первом случае кванты движутся как бы рыхлой хаотической россыпью, во втором - тесно сомкнутыми рядами, которые до конца напоминают связку прутьев.
      Отсюда и различные эффекты.
      Можно ли увидеть на Луне "зайчик" от зеркальца, отразившего пламя разом вспыхнувшей коробки спичек? Казалось бы, чушь, не хватит ни дюжины, ни тысячи коробок, зажженных одновременно! Даже если сфокусировать свет от такого костра лучшей оптической системой. Между тем на лазерную локацию нашего естественного спутника затратили столько энергии, сколько выделяется десятком горящих спичек.
      Известно, что на советском луноходе был установлен французский уголковый отражатель. Он стал мишенью для квантового генератора, с помощью которого точнее, чем когда-либо, измерено расстояние до Луны.
      Световое пятно оказалось достаточно ярким. Именно потому, что его "посадил" концентрированный луч, какого не даст ни один обычный прожектор, даже нзимощнейший. Но даст прибор гораздо меньших размеров- лазер. В его вспышке, длящейся триллионную долю секунды, сконденсирована энергия в 100 миллиардов киловатт. Это в тысячи раз больше, чем у кругинейшей в мире электростанции - Красноярской ГЭС (6 миллионов киловатт).
      От такого "подмигивания" становится жарко даже тугоплавким металлам и другим жаропрочным материалам. Собственно, их так и долбят теперь, прожигая отверстия нужного диаметра сгустками электромагнитных волн, действующими как бронебойные снаряды, выпускаемые очередями из скорострельной пушки.
      Не менее удивительные вещи обнаружились, когда сфокусированное лазерное излучение направили в газовую среду.
      Могло почудиться, будто сверкала молния и громыхал гром. С характерным звуком, напоминающим щелканье бича, проскакивала длиннющая, в десятки метров, искра. А в ней возникало миниатюрное подобие тому огненному шару, который образуется при атомном взрыве. Выяснилось: так можно получать термоядерную плазму. Уже достигнуты температуры в 20 миллионов градусов (выше, чем в недрах Солнца).
      Они все ближе к тем, которые необходимы, чтобы "пошел термояд", управляемый синтез легких ядер.
      Эти и многие другие поразительные эффекты открыты и изучены в Физическом институте Академии наук СССР, где работают "отцы" квантовой радиоэлектроники - академики А. Прохоров и Н. Басов.
      Ну а где же все-таки рентгеновская радиация, о которой мы не вправе забывать ни на миг? Ее тоже порождает удар лазерного "копья". Кстати, именно по ее характеристикам измеряются температуры плазменных сгустков, гибельные для любых термометров.
      Пробуя в качестве испаряемых мишеней различные вещества, получили необычный источник рентгеновских лучей. Во-первых, сверхкомпактный, практически точечный. Во-вторых, весьма интенсивный: его мощность миллион киловатт! Правда, она опять-таки кратковременна (на миллиардные доли секунды). Впрочем, это может оказаться чрезвычайно полезным. Скажем, в медицине. Именно такие импульсы (огромной силы, но ничтожной длительности) позволяют проводить ювелирную операцию: приваривать отслоившуюся сетчатку на самом дне глаза. Нежный орган зрения нимало не повреждается световым "уколом".