В группе Юлия Михайловича Гершензона, занимающейся ЭПР (Электронный парамагнитный резонанс) спектрометрией химических реакций в газовой фазе, тогда состояли инженер Леша Дементьев и лаборант, студент-заочник МИФИ, Саша Спасский.
Мне поручили тему - изучение реакции атомарного кислорода с озоном, С этого все и началось!
Гершензон стал маститым ученым несколько позже. А тогда в 1970 году он был ещё молодым, но многообещающий учёным, так как имел в своём арсенале хороший инструмент измерения концентрации всевозможных атомов и химических радикалов, методом электронного парамагнитного резонанса. Ему разрешили набор в свою группу молодых специалистов из МИФИ и Физтеха. После меня пришёл Володя Розенштейн из МИФИ и Серёжа Броуде из Физтеха.
11 июля 1970 года Юлию Михайловичу исполнилось 32 года и мы решили отметить это событие в химфизическом спортивном лагере Робинзон. Собралась весёлая компания из сотрудников института и друзей Гершензона по Физтеху, Володя Егоров, Олег Саркисов, Жорж Тарасян, Валера Балахнин и другие. Так получилось, что в этот же день справляла свой день рождения, 23 года, моя первая жена Елена и это совпадение усиленно обыгрывалось в тостах в столовой и на пленэрах около Робинзона, «23 и 32».
Робинзон был прекрасно организованным и обеспеченным спортивно-оздоровительным лагерем для сотрудников нашего института, с отличным руководителем и персоналом. Палаточный городок, несколько коттеджей, отличная столовая с полноценным питанием, и все это за гроши, т.к. дотировалось профкомом ИХФ. Лодочная станция, несколько небольших польских яхт «Мева» и байдарок «Нептун» с парусом, катание на водных лыжах, не считая настольного тенниса, футбольного поля и волейбольной площадки. Отличный пляж и прекрасная июльская погода. До недавнего времени там был начальником наш лучший горнолыжник и тренер институтской команды Володя Богословский.
Нас с женой поместили в палатку с двумя раскладушками. Утром подъем под музыку, зарядка, уборка территории лагеря, плотный завтрак с «подъеданием остатков» вчерашнего обеда, «там вот осталось сметанки на донышке огромного бака». Мы с Сашей Спасским и Валерой Булатовым наладили «Меву», а потом и байдарку, и каждое утро отправлялись на прогулки по заводям Истринского водохранилища. Спортивные турниры, игра в «козла» с финишем в теплой воде озера, песни у костра…
«За свободу надо платить», при мизерном окладе в 120 рэ мы за отпуск ухитрялись подработать в стройотряде или, по старой памяти, проводниками, теперь уже на Павелецкой железной дороге.
Однако недостаток заработной платы при работе в Академии наук компенсировался интересной работой, сотрудниками, не имеющими необходимости в конкурентной борьбе, и вообще порядочными людьми. Интересные и увлекательные институтские и отдельские семинары, с привлечением лучших ученых нашей страны. Наладились тесные связи с учеными из Физического института Академии Наук (ФИАН), Института органической химии (ИОХ), Нефтехимического синтеза и другими. Появились первые работы по "лазерной химии", организованные «Папой Карло» из ФИАН’а, Николаем Васильевичем Карловым. Наши группа также присоединилась к этим исследованиям, первый лазер на CO2 в ИХФ был создан мною. Однако его использование для целей лазерной химии удалось осуществить только через несколько лет, когда я научился создавать перестраиваемые CO2 лазеры.
Мои экспериментальные результаты по заданной теме оказались чреваты побочными эффектами, которые впоследствии оказались основными в моей дальнейшей научной работе. Дело в том, что чувствительность метода ЭПР для атомов кислорода была недостаточна. Мне для измерений приходилось давать начальную концентрацию атомов гораздо большую, чем у западных авторов. В результате была обнаружена не простая тенденция уменьшения концентрации атомов кислорода в реакции с озоном, которого давалось, конечно, гораздо больше, чем атомов. Через некоторое время в проточном реакторе проявлялся серьезный рост количества атомов. Это указывало на то, что сам озон начинал распадаться на атомы кислорода и молекулярный кислород.
Природа такого протекания реакции могла, конечно, быть связана с присутствием всевозможных примесей. Например, водорода или окислов азота, которые, могли появиться в смеси из-за присутствия в разряднике, генерирующем атомы кислорода, атмосферного воздуха. К этому могло также привести присутствии любых других органических примесей. Однако и после принятия всевозможных мер по устранению примесей, эффект возрастания концентрации атомов кислорода оставался в наличии. Тепловой режим распада озона исключался многократным разведением реакционной смеси гелием.
После проведения большого количества экспериментов для выяснения и проверки всевозможных гипотез, объясняющих такое поведение реакции, на что ушло 3 года, пришло, наконец, понимания того что в действительности происходит.
Так как тепловой механизм распада озона исключался, то с очевидностью был привлечен механизм протекание реакции через внутренние энергетические каналы молекул. В первую очередь это колебательные степени свободы молекулы озона. В результате в 1975 году были выпущены три статьи на тему об этом феномене. Вдогонку, в следующем году, были опубликованы ещё три или четыре научных работы во всевозможных химических и физических журналах. Итак, к 1977 году я уже подготовил текст своей диссертации на соискание степени кандидата физико-математических наук. Однако, в связи с перерывом в работе высшей аттестационной комиссии ВАК мне удалось защититься только в 1979 году. К этому времени я провёл серию экспериментальных работ по лазеро-химии, по влиянию лазерного излучения на скорость химической реакции О + О3. Эти работы прозвучали в докладах на 12 и 13 конференции по лазеро-химии, приводящихся в горнолыжном курорте Бакуриани.
Взрыв - дело тонкое
В семье существовало множество баек о случаях со взрывами. О том, например, как дед остался в живых при взрыве вагона с динамитом, вблизи которого он находился, станцию же разнесло. Или как отец обезвреживал объекты, заминированные дедом, который отвечал за инженерную оборону Ленинграда и Беломоро-Балтийского канала. Я, в свою очередь, после распределения в Институт химической физики АН СССР занимался чистой химией, однако взрывы сопровождали всю мою деятельность и в институте. Как я уже писал, был распределен в группу Э1-06 - "Химическая физика", где готовят специалистов по взрывному делу. Специальность называлась "Химия быстропротекающих процессов". На Химфизике изучал реакции озона, который в жидком состоянии имеет скорость детонации близкой к таковой для гексогена, и азотисто-водородной кислотой (HN3) – тоже неустойчивым соединением, подобным озону. В двух случаях из трех жидкий озон взрывался при его синтезе в лаборатории.
Как говорил наш Зав.Кафедрой Станислав Михайлович Когарко: «Была бы взрывная смесь, а источник зажигания найдется!» Он был признанным экспертом по авариям со взрывом.
Где-то в семидесятых годах произошел можно сказать «смешной» случай, когда моего коллегу Мишу Кошелева спас от гибели автомобиль последний марки и болгарский дипломат. Случилось это так. Миша изучал горение (тление) таёжный подложки в лаборатории горения газов ИХФ С.М.Когарко.
Для этого он поехал в Красноярскую область, набрал там образцы подложки — это иголки со мхом. Надо было измерить некоторые параметры этой смеси. Для этого Миша сделал бомбу, у нас так называется сосуд, в который помещается горючая смесь, в данном случае это была именно таёжная подложка. В бомбу, перпендикулярно к ней вводились несколько термопар, с помощью которых можно было измерить профиль температур волны горения. Бомба представляла собой трубу диаметром 10 см и длиной порядка 30 см, с толщиной стенки порядка 3 или 4 мм, по бокам были расположены фланцы для закладки этой смеси. Смесь горела или тлела плохо, не всегда воспламенялась и поэтому её пришлось пропитать калийной селитрой (KNO3) как это делают с гильзами в сигаретах. Миша ошибся с концентрацией калийной селитры в растворе и она оказалась скажем не 1%, а 10%, что привело к тому что пропитанная этой смесью подложка оказалось взрывчатым веществом (как смесь угля с селитрой – дымный порох).
Где-то в начале рабочего дня я зашёл к Михаилу в лабораторию. Он как раз запустил процесс, поджег с одной стороны эту горючую смесь и ожидал, что часа два он будет снимать профиль температуры в волне горения этой подложки. Однако в это время мне позвонил один знакомый болгарин и предложил осмотреть его новую машину, французский Citroen, на предмет ее ремонта. Так как Михаил был страстным любителем автомобилей, он не отказался отойти от запущенной аппаратуры (показания термопар регистрировались самописцем) и осмотреть эту машину. Рядом со зданием института был прекрасный гараж академика Эммануэля - там и нашли мы эту машину. Михаил осмотрел салон, цокал языком и восхищался гением французского автомобилестроения. В это время раздался звук отдалённого взрыва. Первый корпус института химической физики находился где-то метрах в 100 и Михаил с усмешкой предположил, что «кто-то там взорвался». Оказалось, что взорвался именно его аппарат, бомба, так, что один из фланцев пробил стену в соседнюю комнату. Стёкла в лаборатории вылетели, осколками были побиты все стены помещения. В поддоне горела положенная для просушки горючая смесь. Таким образом Миша избежал гибели. ну в общем-то и я в том числе.
Однажды, я был в гостях в ФИАН’е. Там живут физики и с химией они не очень дружат. Мы уже собирались в столовую на обед, как один из сотрудников предложил нам посмотреть на феномен – баллончик для кислорода, пускающий пузыри! Он наполнил этот баллон метаном, но, чтобы его было побольше - сморозил метан, поместив его в «сосуд Дьюара» с жидким азотом. Метана там накопилось, конечно, много, но в отличие от бутана, метан не сжижается при комнатной температуре! И при нагревании баллона, уже без жидкого азота, в нем стало подниматься давление гораздо выше 200 атмосфер, разрешенного для данного баллона. Мы все склонились над ним и высказывали каждый свое мнение об этих пузырях. Но тут нас позвали в столовую, наша очередь подходила. Как только мы вышли из помещения и закрыли за собой дверь, баллон взорвался как граната на многочисленные осколки! Выйди мы чуть позже – все были бы мертвы…
Немного мистики. Как я уже говорил жидкий озон во время его синтеза представлял собой сильную взрывчатую смесь. За 10 лет работы в институте, грубо говоря, каждый месяц, я синтезировал новую порцию озона. Применялись разные методы превращения кислорода в озон, например, СВЧ генератор, газовый разряди и, наконец, шипящий разряд при атмосферном давлении и высоком напряжении. Последний метод оказался наиболее безопасным. Однако и при этом методе озон взрывался через 2 раза на 3, за исключением тех случаев, когда синтез проводил наш лаборант Саша Спасский. Он даже сетовал, что ещё ни разу не присутствовал при взрыве газообразного или жидкого озона. Наконец Александр закончил учебу в ВУЗе, получил диплом, и его пригласили на работу в одну из лабораторий нашего отдела. Однако приказ ещё не был подписан, и я попросила в очередной раз заняться синтезом этого вредного вещества. Саша начал работу, благополучно синтезировал озон до жидкого состояния и, наконец, стал перепускать испаряющийся газ в колбу, где после разведения его аргоном он был уже не взрывоопасен. Перёд разведением аргоном следовало закрыть кран, соединяющий установку синтеза с колбой. Саша потянулся к крану и тут раздался мощный взрыв озона в этой колбе. Саше поранила руку, колба рассыпалась в прах, я же только успел сесть на пол около магнита ЭПР и на меня посыпалась стеклянная пыль. Саша с раненой рукой побежал в медсанчасть, а я заглянул в отдел кадров узнать, подписан ли приказ о его переводе. Оказалось, что приказ был подписан в момент взрыва.
Научное сообщество
Работа в АН СССР позволила мне ощутить себя как члена научного сообщества. Не всякий, оказавшийся в АН становится ученым. Здесь требуется от человека собранность, полная отдача делу, помощь и понимание от членов семьи и, в коне-концов, удача в выборе научного руководителя и благодатной темы исследования. Не говоря уже о том, что каждые пять лет от младшего научного сотрудника (мнс) требуют отчет о своей научной деятельности, список опубликованных работ и тезисов докладов на научных конференциях. Не прошедших это сито переводят в инженеры или предлагают уволится.
В результате ученый обрастает связями, приобретет некоторую известность и вес в научном мире. Например, я начал свою преподавательскую деятельность, не считая работы в школе еще будучи студентом, в МЭИ на кафедре спецкурсов высшей математики. Ее заведующий Сергей Александрович Ломов задал мне единственный вопрос: Где вы учились и где работаете? Я ответил: МИФИ, а работаю в ИХФ АН, и я был безоговорочно принят на работу. Позднее я преподавал физику в ВЗЭИС’е. Оказалось, что ранее заведующим кафедрой физики здесь был мой заведующим лабораторией окисления углеводородов на Химфизике Арам Багратович Налбандян. Здесь же в долгие зимние вечера во время выполнения студентами лабораторных работ я с удовольствием беседовал с Астрой Фридриховной Цандер, дочерью одного из основополагателей нашей космонавтики, участника Группы изучения реактивного движения (ГИРД).
Я уже не говорю о наших футбольных баталиях на небольшом поле за отделом кадров, где собирался цвет советской науки из ИХФ, ФИАН’а, ИОХ’а и «Керосинки». Игра начиналась во время обеденного перерыва, а заканчивалась к концу рабочего дня. Здесь завязывались дружбы и знакомства.
Когда я переквалифицировался в акустики, работая в качестве СНС во Всесоюзном электротехническом институте, эти связи позволили мне через цепочку: ФИАН - Институт акустики – ВНИИФТРИ – Зеленоград получить подходящие гидрофоны и провести летом следующего года натурные исследования установки по реализации оптико-акустического эффекта с неодимовым лазером. Эти исследования проводились в акватории Рижского залива на научно-исследовательской яхте Конрад-43, 15-ти тонн водоизмещения под названием «Ярило».
Результаты работы были доложены на семинарах в Институте Акустики и в ФИАНЕ у Басова и Контробасова (Прохорова). После чего меня пригласили на должность начальника сектора, с существенной добавкой в зарплате, в НПО «Астрофизика». Но это уже относится к следующей главе моей научной карьеры.