Техника - молодёжи 1988-04, страница 14

В Государственный реестр СССР занесены...

-на переднем крае науки-

Владимир Лаговский,

наш спец. корр.

ЛЕД И ПЛАМЕНЬ

Необычен рубин в оправе из проводов, зажимов, датчиков, приборов. Впрочем, в данный момент ученые Института радиотехники и электроники АН СССР изучают не призрачную игру граней, а всевозможные эффекты, которые рождает внутренняя структура драгоценного кристалла. Им удалось обнаружить столь необычные явления, что поначалу показалось — они противоречат здравому смыслу.

— Вот, вы,— спрашивает меня доктор физико-математических наук В. Ацаркин,— можете поверить, что температура этого рубина

сов? И одновременно этот же кристалл... охлажден почти до абсолютного нуля.

— Трудновато — камень чуть теплый на ощупь.

— Когда наш коллега Б. Прово-торов,— продолжает ученый,— стал утверждать, что предмет можно охладить, нагревая его, многим эта мысль показалась фантастикой. А когда обосновал ее теоретически, посчитали, что он покушается — ни много ни мало — на фундаментальные законы физики. Лишь после того, как мы подтвердили теорию экспериментами и основы термодинамики при этом не поколебали, удалось побороть вполне естествен-

Тут необходимо пояснение. Когда физики говорят: «Вещество горячее», совсем не обязательно, что об него можно обжечься. Понятие «температура» они связывают со скоростью движения частиц — молекул, атомов, электронов, ядер. Чем быстрее они движутся или колеблются, скажем, внутри кристал

ла, тем они горячее. Высокая температура соответствует «хаосу», низкая — «порядку». Раньше полагали, что может существовать либо то, либо другое, «порядок» и «хаос» несовместимы. Но авторы открытия — московские ученые Б. Прово-торов, В. Ацаркин, А. Мефед, С. Моршнев и М. Родак — доказали, что в одном и том же теле-парамаг-нетике могут одновременно уживаться два состояния — «лед и пламень». Каким же образом?

— Электроны в молекуле парамагнетика можно сравнить с микроскопическими элементарными магнитиками,— объясняет В. Ацаркин.— Стоит поместить, к примеру, рубин в магнитное поле, как большинство заряженных частиц, словно стрелки компаса, развернет в одну сторону. Кристалл намагнитится. Теперь, если облучить его радиоволнами определенной частоты, «стрелки» начнут раскачиваться и кувыркаться в резонанс с электромагнитным полем, поглощая его энергию. Наступит «хаос». Такое движение с точки зрения термоди-

градусов, будто бы кристалл и в самом деле раскалили до чудовищных температур.

Это явление — парамагнитный резонанс — впервые в мире было обнаружено в нашей стране академиком Е. Завойским. Потом нашли, что свойство резонансно поглощать энергию электромагнитных волн присуще не только электронам, но и ядрам — был открыт ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Значение этих двух работ для современной науки трудно переоценить. Исследуя спектры поглощения, ученые научились проникать в глубь вещества, изучать его строение на атомарном уровне. Методом ЯМР были измерены моменты атомных ядер. С его помощью можно разобраться в структуре сложных органических молекул, проследить за механизмом и кинетикой химических реакций. В арсенале медиков

появился ЯМР-твмограф, проникающий даже в святая святых —

— Правда,— продолжает ученый,— долгое время считали — парамагнитный резонанс приводит только к хаосу. Казалось, «стрелки»-моменты кувыркаются беспорядочно. А мы показали — в этом и суть открытия,— что они тесно взаимодействуют друг с другом, словно следят за своими движениями, как акробаты, синхронно выполняющие

нему магнитному полю «стрелки» теряют порядок. Кристалл как бы нагревается до миллионов градусов. Но взаимный порядок у магнитных моментов такой, будто бы это же вещество охлаждено почти до абсо-

Впрочем, абстрактное, казалось бы, понижение температуры можно вполне реально ощутить. В экспериментах ученые подбирали такие условия, когда радиоволны действительно охлаждали кристалл. Вот и разгадка парадокса — рубин, который нагревали, словно бифштекс, в СВЧ-печи, становился на ощупь холоднее.

Но это еще не все. «Трюк» с электронами рождает и другое явление — низкие «температуры» моментов передаются не только окружающему веществу, но и ядрам. Они все начинают вращаться в одну сторону.

На первый взгляд практического смысла в этом явлении мало. Но физики, взяв его на вооружение, словно прозрели. Ведь в экспериментах с элементарными частицами необходимо знать, куда отскочит та или иная из них при бомбардировке ядер. Если ядра вращаются как попало, то и отскок, соответственно, непредсказуем. Обнаруженное явление дало возможность достаточно просто создать так называемые поляризованные ядерные мишени, без которых сейчас не обходятся многие эксперименты в физике высоких энергий. Теперь можно точно рассчитать, где искать следы

12