Магнит за три тысячелетия

Владимир Карцев

ЭПР

И вновь рассказ про П.Л. Капицу; про «открытого» им физика, в свою очередь сделавшего открытие, связанное с электромагнетизмом электронов.

О применении магнетизма можно рассказывать много, но никак нельзя умолчать об открытии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Дело было так.

После революции магнитная лаборатория Московского университета, которой было присвоено имя Максвелла, вписала яркие главы в теорию магнетизма. Еще в 1913 г. ученик П.И. Лебедева В.К. Аркадьев заметил первый магниторезонансный эффект – поглощение ферромагнетиками высокочастотных электромагнитных колебаний.

«Исследования полного спектра вещества, – писал Аркадьев, – открывают перед нами возможность проникнуть в геометрическое распределение зарядов отдельных атомов и молекул, изучить строение их и подойти к решению самых разнообразных физико-химических вопросов, Эта огромная задача, которую электронная теория материи ставит спектральному анализу, открывает спектроскопии широкое поле интересной и плодотворной работы, но она требует для своего решения ряда систематически проведенных исследований в разных частях спектра... Ближайшей задачей является определение полос поглощения по всей доступной нам шкале электромагнитных волн...»

Это все та же великая лебедевская программа изучения процессов взаимодействия излучения с веществом. Работы Аркадьева вызвали большой интерес. П. Эренфест писал ему в Москву 20 июня 1913 г.: «Я вчера рассказывал о Ваших магнитных работах Вейссу и Эйнштейну. Оба проявили большой интерес к Вашим опытам и к Вашим идеям».

Е.К. Завойский начал свои исследования еще до войны, в 1939 г., и уже в мае 1941 г., экспериментируя на протонах, впервые с группой коллег наблюдал странные сигналы, которые из-за старого, то и дело замыкающего электромагнита, носили нерегулярный характер. Война прервала работы, провести контрольные опыты не удалось, материалы не были опубликованы. А эти сигналы подавала им природа, готовая поведать ученым об одном из заветнейших ее секретов. За открытие ядерного магнитного резонанса американские физики Ф. Блох, Р. Паунд и Е. Пэрселл были удостоены в 1946 г. Нобелевской премии по физике.

Во время войны Завойский, изучая поглощение радиоволн парамагнетиками, обратил внимание на явно выраженный максимум поглощения, смещавшийся в сторону более сильных магнитных полей при повышении частоты волн, – это определенно указывало на резонансную природу эффекта.

В 1943 г. из эвакуации в Москву возвращается П.Л. Капица (опять Капица, патриарх магнетизма XX века!). Он привез с собой Е.К. Завойского, который в ту пору заведовал кафедрой физики Казанского университета имени В.И. Ульянова-Ленина. Без сильных сотрудников, с плохеньким оборудованием ему удалось открыть ЭПР! Парамагнетик мог поглощать энергию, когда при некоторых частотах поля электроны «переворачивались» другим, высокочастотным полем. Как тут не вспомнить про исследования Столетова, изучавшего намагничивание мягкого железа!

Капица предложил Завойскому продемонстрировать эффект на оборудовании Института физических проблем в Москве и исследовать эффект при низких температурах. Вместе с Завойским над созданием экспериментальной установки работал будущий академик А.И. Шальников.

В 1974 г., когда праздновали восьмидесятилетие П.Л. Капицы, Е.К. Завойский преподнес ему в качестве подарка макет своей знаменитой теперь установки. Вот какой текст сопровождал подарок:

«Глубокоуважаемый Петр Леонидович!

Вы – первый физик, оценивший электронный парамагнитный резонанс. В день Вашего юбилея в память об этом прошу принять Вас то, что сохранилось... 1946 г. Институт физических проблем. Подвал. Установка по изучению ЭПР в диапазоне длин волн 10 см на клистроне, собранная из деталей: клистрон – американский, высокочастотный кабель – немецкий. Остальная аппаратура была отечественной. Не все сохранилось. Но в памяти осталась атмосфера дружелюбия. Вы и Александр Иосифович Шальников во многом определили счастливую судьбу ЭПР. 1974 г.

Ваш Е.К. Завойский»

Открытие Завойского сильно продвинуло исследования, которые позднее привели к созданию мазеров и лазеров, а также способствовали обнаружению новых, близких по природе к ЭПР, физических эффектов – ядерного парамагнитного резонанса, ферромагнитного и антиферромагнитного резонанса, акустического парамагнитного резонанса и др. За свое открытие Завойскому в 1957 г. была присуждена Ленинская премия.

Пирамиды ядерного века

Оглавление

Дата публикации:

24 ноября 1999 года

Текст издания:

Владимир Петрович Карцев. «Магнит за три тысячелетия».
4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

Дата обновления:

27 июня 2011 года