Кванты и музы
Шрифт:
На обложке программы черновицкой конференции были изображены две кривые: плавная спектральная линия в виде равносклонной горы, отражающая прежний взгляд на процесс, и причудливая несимметричная горка. Эта картина — более детальная и истинная, чем прежняя, которую иллюстрировала приглаженная горка.
Организаторы не случайно избрали эти графические кривые эпиграфом программы. Совокупность их символизирует эволюцию знаний. Скачок от одной к другой является не только первым бесспорным доказательством неполноты теории Блумберхена — Парсела — Паунда, но и новым торжеством советской науки.
Такие кривые были получены Ацаркиным и Родак не только в опытах с атомными ядрами, но и с электронами. На
Серия экспериментов Ацаркина была столь впечатляюща, что их повторили и полностью подтвердили в Лейденской лаборатории, а затем и в других научных центрах.
Блумберхен, побывав в Москве и ознакомившись с работами Родак и Ацаркина, высоко оценил их и признал эффективность провоторовского подхода к исследованию парамагнитных веществ. Поехав после этого в Грузию, он рассказал о новых работах грузинским физикам. Так бывает в науке: личное общение даёт много больший эффект, чем чтение статей. Может быть, тбилисские теоретики и были знакомы со статьями москвичей. Но понастоящему заинтересовались новой областью лишь после беседы с Блумберхеном. Толчок был дан, грузинские физики связались с московскими и включились в развитие провоторовских идей. Группа физиков во главе с членом-корреспондентом АН Грузинской ССР Хуцишвили сумела глубоко развить многие аспекты теории, подход к которым без использования идей Провоторова был невозможен. Им так же, как и московским физикам, удалось предсказать и наблюдать в этой области несколько тонких эффектов, придавших явлению более общее значение. Особенно привлекло внимание учёных математическое изящество дополнений, которые сделали тбилисские физики. Эта группа особенно сильна благодаря плодотворному влиянию прославленной школы грузинских математиков. Их сложные физические исследования обычно оформлены с безукоризненной математической аккуратностью. Своей главной задачей в данном вопросе они сочли создание более простой математической модели явления и более простого эксперимента, облегчающего исследования.
Хуцишвили вместе с Буишвили и другими учениками и сотрудниками и раньше успешно развивали направление, которое учёные называют динамикой спиновых систем, по существу описывающей движение атомных магнитиков под влиянием различных воздействий. Им удалось многого достичь при помощи традиционных методов. Но провоторовский подход позволил продвинуться значительно дальше, туда, где прежние оказываются неэффективными.
В последнее время в этом коллективе появились и экспериментаторы, сумевшие в сотрудничестве с теоретиками исследовать ряд тонких эффектов, ускользавших от других учёных.
Идеи Провоторова получили отзвук и на родине парамагнитного резонанса — среди казанских физиков, и во многих зарубежных лабораториях. В работе над физическими следствиями, вытекающими из провоторовских идей, открывалось большое поле деятельности.
На этом провоторовский подход не исчерпал скрытых в нём возможностей. Родак и Ацаркину удалось совершить ещё один прорыв в прочно устоявшейся и ставшей традиционной области физики.
Речь идёт о важной ветви экспериментальной ядерной физики, о создании так называемых поляризованных ядерных мишеней, которые физики обстреливают пучками частиц высоких энергий, получаемых при помощи ускорителей, или пучками нейтронов.
Цель обстрела: изучить процесс столкновения частиц «снарядов» с частицами-«мишенями». Ведь между ядрами атомов, образующих мишень, и пучками частиц, падающих на неё, возникают разнообразные ядерные реакции, начиная от простых взаимодействий, при которых лишь меняется характер движения сталкивающихся частиц, до сложнейших, сопровождающихся рождением новых элементарных
Но и без того сложную картину таких взаимодействий ещё более усложняет хаос, царящий в глубинах материи. Этот хаос вызван естественными причинами, это результат непрерывного теплового движения частиц. Чтобы избавиться от него или хотя бы ослабить естественный фон, учёные идут на всякие ухищрения. В частности, понижают температуру мишени как можно ниже, в область, близкую к абсолютному нулю. Но и этого мало. Хотя тепловые движения при этих температурах существенно ослабляются, всё равно оси частиц мишени располагаются по всем направлениям случайно, хаотично. Так выглядят туловища муравьёв, зафиксированных моментальным фотоснимком. И если «нападающие» частицы что-то меняют в этом беспорядке, понять, что же именно изменилось, очень трудно.
Для того чтобы извлечь максимум информации из ядерных экспериментов, нужно, чтобы ядерные частицы на воображаемой фотографии в начале процесса напоминали не хаос муравейника, а строй солдат, выровненный по команде. Вот тогда изменения в расположении частиц будет легко зафиксировать.
Что же предпринять для установления порядка среди частиц мишени? Вот над чем думали экспериментаторы. И решили использовать для этой цели тот факт, что многие атомные ядра являются маленькими магнитиками. Может быть, попытаться ориентировать их при помощи сильного магнитного поля? Так возникла идея «магнитного кнута».
Но и это не очень дисциплинировало частицы. Тогда кроме «магнитного кнута» французские учёные Абрагам и Проктор применили «радиотехническую плётку». И действительно, магнитное поле плюс радиоволны определённой частоты позволили добиться большей упорядоченности ядер. Наилучший эффект при этом достигается, если радиоволны действуют непосредственно не на ядра, а на электроны парамагнитных атомов, вводимых в небольшом количестве в состав вещества мишени. Дело в том, что магнитные свойства электронов примерно в 2000 раз сильнее, чем магнитные свойства ядер, и поэтому воздействие радиоволн на них оказывается во столько же раз более эффективным. Электроны же, в свою очередь, очень хорошо передают полученную упорядоченность ядрам атомов мишени.
Все эти тончайшие манипуляции с микрочастицами придали вес французским экспериментам. Метод, теоретически и практически разработанный Абрагамом и Проктором, нашёл широкое применение в ядерной физике и вошёл в учебники и методические пособия.
Каково же было недоумение и даже возмущение специалистов, когда московские физики Ацаркин и Родак выдвинули возражения против этого замечательного метода. Какие основания? Что заставило их сомневаться? Оказывается, возражения основывались на анализе явления, который они провели, применив провоторовский подход, с таким успехом использованный ими ранее.
Ацаркин и Родак уже не могли опереться на представление о единой температуре, якобы характеризующей поведение всех частей атома, — представление, лежащее в основе метода Абрагама и Проктора. Теперь московские физики были убеждены, что теория, базирующаяся на идеях Провоторова, и опыт свидетельствуют о том, что такая единая температура устанавливается в веществе далеко не мгновенно. Нужно было заново проанализировать всё происходящее в опытах, отказавшись от устаревших догм. Нужно было решиться признать и необходимость новых математических методов для расчёта взаимодействия частиц с электромагнитными полями.