Кванты и музы

Какие же явления происходят при этом в недрах кристаллов? Некоторые атомы, входящие в кристаллы, ведут себя как маленькие магнитики, стремящиеся, подобно стрелке компаса, повернуться в направлении внешнего магнитного поля. Но хаотическое тепловое движение не даёт им послушно следовать велению магнитного поля. Ведь случайные толчки мешают и стрелке компаса правильно указывать на север.

Ещё сильнее, чем случайные толчки, на крошки-магни тики могут действовать толчки регулярные, особенно если они попадут в резонанс с их колебаниями. Кому неизвестна катастрофа, вызванная тем, что шаги отряда солдат попали в резонанс с колебаниями моста и разрушили его! Вспоминаются и случаи, при которых вибрации двигателей вызывали разрушения морских судов и самолётов. Резонанс, столь приятный в музыке, может оказаться весьма опасным в одних случаях и очень полезным в других, если суметь им разумно воспользоваться.

Читатель, наверное, уже догадался, что такие толчки в кристаллах могут создаваться радиоволнами. Тогда-то и происходит то внезапное, бурное поглощение энергии радиоволн атомами вещества, которое и названо резонансным поглощением.

Теоретики были убеждены, что, изменяя настройку генератора радиоволн, можно легко обнаружить эти резонансы.

Что могло быть проще — вращай ручку настройки лампового генератора и наблюдай!

Дело было за экспериментаторами.

И не только Гортер, многие экспериментаторы пытались обнаружить эти загадочные резонансы, но тщетно. Никто не понимал, в чём была причина неудач… Гортер подошёл почти вплотную к открытию, но… прошёл мимо, хотя шёл к нему тем путём, что и советский учёный Евгений Завойский.

Обратимся теперь к научным событиям, происходившим в первой половине 30-х годов XX в. в Казани. Этот древний город с устоявшимися культурными традициями славится своим университетом.

В нём учился великий Ленин. В его стенах работали замечательные математики, в том числе один из создателей неевклидовой геометрии Лобачевский, один из крупнейших химиков прошлого Бутлеров и наши современники, замечательные химики — отец и сын Арбузовы.

Победное окончание Великой Отечественной войны совпало с одним из величайших достижений современной физики, незадолго до этого ещё раз прославившим Казанский университет.

Евгений Константинович Завойский со студенческих лет вынашивал идею об использовании электромагнитных волн для изучения строения и свойств веществ. Его, как и Лоренца, завораживали тайны, скрытые в оптических спектрах атомов.

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

Ещё в предвоенные годы стало ясно, что исследование спектров не должно ограничиваться оптической областью. Многое могли бы поведать спектры в радиодиапазоне. Но лишь прогресс в радиотехнике дециметрового и сантиметрового диапазона, связанный с созданием радиолокации, открыл возможности для успешных спектроскопических исследований в этом диапазоне. Рождалась радиоспектроскопия.

Зарубежные учёные использовали новые возможности для исследования газов. Теория предсказывала, а опыт раз за разом подтверждал, что именно в газах можно наблюдать возникновение резонансов при поглощении радиоволн. Расшифровка этих резонансов позволяла узнавать всё новые детали строения молекул. И эта область экспериментальной работы привлекала всё большее число исследователей.

Теоретики, пролагая путь экспериментаторам, ставили всё более интересные задачи в радиоспектроскопии газов. Многие из учёных обращались к загадке неуловимых резонансов в магнитных кристаллах. Проблемы, возникавшие здесь, были нелёгкими. Но недаром физики шутят: был бы факт, а теория найдётся. Появились расчёты, показывающие, что резонансы, которые искал Гортер и его последователи, вообще не должны наблюдаться.

Большинство физиков, занимавшихся радиоспектро скопией, спокойно восприняли эти результаты. Учёные, работавшие в других областях, просто не обратили на них внимания. Завойский же, глубоко обдумывавший сущность процессов взаимодействия радиоволн с веществом, не мог согласиться с подобными выводами.

Он восстал против авторитета теоретиков. Он понял, что неудачи попыток Гортера и других исследователей могут объясняться тем, что расчёты, на основе которых велись эксперименты, не опирались на правильные опытные данные. В эти расчёты помимо универсальных констант, таких, как постоянная Планка и некоторые другие, входили величины, ранее полученные из опытов, основанных на применении постоянного магнитного поля.

Постоянное магнитное поле! А если?..

Говорят, что не меньше, чем открытием Америки, Колумб прославился решением знаменитой задачи о крутом яйце. Чтобы поставить его вертикально, он просто надбил его. Как «немного» нужно, чтобы стать знаменитым!

Теперь нам кажется, что Завойский сделал очень небольшой шаг. Но этот шаг шёл в сторону от проторенной дороги. И он привёл молодого физика к успеху.