Сквозь магнитные очки

Ирина Радунская| опубликовано в номере №1101, Апрель 1973
  • В закладки
  • Вставить в блог

Вокруг меня — взволнованные лица, горящие глаза. Это все молодые и уже немолодые ученые, физики. Они жадно слушают докладчика. Сквозь уравнения и формулы, написанные на доске, они видят будущее...

В городе Черновцы в удивительной по красоте и архитектуре старинной резиденции митрополитов, отданной Советской властью молодежи — университете, собрались ученые со всей страны, чтобы обсудить одну из таинственных проблем современной физики.

Один за другим физики поднимались на кафедру, чтобы рассказать о том, что они увидели в недрах вещества через «магнитные очки». Это были самые последние открытия, о которых их авторы даже не успели написать научные статьи, о которых еще, конечно, не упоминает ни один учебник.

...Но прежде чем продолжить наше повествование, нам придется перенестись из двадцатого столетия в девятнадцатое, из Советской Буковины в Голландию.

Маленькая страна Голландия известна большинству как страна тюльпанов и сыра. Но истинную ее славу создал скромный молодой человек, впоследствии один из величайших физиков — Г. Лорентц. Он объединил непонятную тогда большинству ученых и почти неизвестную массе людей электромагнитную теорию Максвелла с не родившимся еще электроном. Он создал электронную теорию вещества. И на ее основе не только сумел объяснить ряд непонятных эффектов, но и предсказал явления, о существовании которых не подозревал ни один человек.

Тайне отношений электромагнитного поля и материи посвятил свою жизнь младший соотечественник Лорентца, его ученик и наш современник Гортер.

Он играл в простую игру. Брал самодельный магнит, между его полюсами всовывал кусочки различных материалов — металлов, кристаллов, ампул с жидкостями. И смотрел, что с ними происходит. Как реагируют они на включение в цепь магнита электрического тока и на исчезновение его. Гортер как бы просвечивал вещества электромагнитными волнами. Игра простая, но привела она Гортера к важным законам строения вещества.

Казалось, само время шло навстречу Гортеру. Родилась электронная лампа. Из рук связистов она перешла в лаборатории физиков, и все большему числу ученых становилось ясно, что, наблюдая поглощение радиоволн в веществе, можно проникнуть в тайны его строения, может быть, более успешно, чем при помощи рентгеновских лучей.

Физики-теоретики, опираясь на уравнения квантовой механики, предсказывали, что, пробираясь сквозь дебри веществ, радиоволны разных частот ведут себя по-разному. Они поглощаются веществом, и это поглощение сильно зависит от частоты радиоволны.

И где-то, на какой-то одной частоте должен возникнуть особый эффект — пик поглощения, резонанс, таинственное явление, которое обещало пролить свет на многие непонятные стороны поведения веществ.

Не только Гортер, многие экспериментаторы пытались обнаружить эти загадочные резонансы, но тщетно. Никто не понимал, в чем была причина неудач... Гортер подошел почти вплотную к открытию, но... прошел мимо, хотя шел к нему тем же путем, что и советский ученый Евгений Завойский.

Обратимся теперь к научным событиям, происходившим в первой половине 30-х годов в Казани. Этот древний город с устоявшимися культурными традициями славится своим университетом. Победное окончание Великой Отечественной войны совпало с одним из величайших достижений современной физики, еще раз прославившим Казанский университет.

Евгений Константинович Завойский со студенческих лет вынашивал идею об использовании электромагнитных волн для изучения строения и свойств веществ. Как и любой физик, он отлично знал, что каждое вещество имеет свою особую фотографию. На ней нет ничего, кроме светлых и темных полосок. Не посвященному в тайны науки человеку эти полосы не скажут ничего. Но физик, взглянув на фотографию, многое может рассказать о веществе, которое может находиться от него даже на расстоянии многих световых лет. Так люди узнали о составе звезд и планет, об еще не открытых элементах. Эти фотографии называют спектрами, а светлые и темные полоски — линиями спектра. И эти линии спектра отражают многие тайны жизни микромира.

Сочетание этих линий, их расположение в спектрах, появление и исчезновение стали предметом раздумий Завойского.

Вместо того, чтобы вращать ручку своего генератора, перестраивая его частоту, как это делали остальные исследователи, облучая различные кристаллы радиоволнами, Завойский оставил генератор в покое. Он решил искать резонанс, меняя величину магнитного поля, того магнита, между полюсами которого располагался кристалл. Для этого он плавно изменял величину электрического тока, протекающего по обмотке электромагнита. При этом Завойский непрерывно наблюдал за тем, как радиоволны поглощаются в веществе.

Так четверть века назад, в 1944 году, был впервые обнаружен замечательный эффект, долго ускользавший от самых опытных экспериментаторов, носящий несколько непонятное для непосвященных наименование — электронный парамагнитный резонанс. Теперь мы с уверенностью относим открытие Завойского не только к самым замечательным открытиям XX века, но и самым плодотворным.

После открытия Завойского можно сказать, что «магнитные очки» стали более сильными, более резкими, и ученые, став более зоркими, сквозь них разглядели в микромире то, о чем даже не подозревали. «Магнитные очки» стали модным методом физического исследования. С их помощью сделано много ценнейших открытий относительно строения вещества и особенно твердого тела и полупроводников. Они изменили лицо радиотехники, сверхчувствительные усилители недавно приняли сигналы при радиолокации далеких планет Венеры, Меркурия, Марса.

Но существовала еще одна тайна, тревожившая воображение физиков-экспериментаторов, изучавших магнитные свойства вещества. Теория предсказывала, что резонансное поглощение радиоволн должно быть связано не только с магнитными свойствами электронов, но с магнитными свойствами многих атомных ядер.

И опять, хотя опыты с атомными пучками подтверждали предсказания теории, при наблюдении твердых тел и жидкостей никак не удавалось обнаружить эти резонансы. Пытался обнаружить их и Завойский, но безрезультатно. Здесь оказался бессилен его новый метод. Сколь ни плавно он изменял поле своего магнита, резонансы не появлялись.

Эта страница истории физики — одна из наиболее драматичных и поучительных. Она рассказывает о том, как теория, которая обычно является путеводной звездой эксперимента, может сбить его с правильного пути и завести в тупик.

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 8-м номере  читайте о «Фаусте петровской эпохи» загадочном Якове Брюсе, об Александре Ланском - одном из фаворитов Екатерины II, о жизни и творчестве Михаила Лермонтова, о русском и американском инженере-кораблестроителе Владимире Ивановиче Юркевиче, о популярнейшем актере Андрее Мягкове. О жизни и творчестве русского художника Ореста Кипренского и многое другое



Виджет Архива Смены