Юный техник 1965-10, страница 14

4 „ВЗВЕШЕННЫЙ" ФОТОН

УЧЕБНИКА,

Можно ли «взвесить» электромагнитную волну — фотон, который никто никогда не держал в руках, не пробовал на ощупь? Я думаю, до недавнего времени подобная мысль никому бы не пришла в голову. Влияние гравитационного поля (то есть тяготения) на электромагнитное настолько мало, что прибор, способный замерить изменение частоты волны, должен быть чрезвычайно точным. Таких «весов» до 1958 года в руках ученых не существовало. Лишь открытие физином Мессбауэром ядерного резонанса (точнее, опытное его подтверждение) позволяет сегодня поставить подобный эксперимент. Самый точный эксперимент нашего времени!

Резонанс no-латыни означает «откликаюсь». В физике под ним понимают такое явление, ногда в какой-либо системе под влиянием внешних воздействий резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний. Классический пример: мост и рота солдат, которая его переходит. Если она держит строевой шаг, ему грозит разрушение. Может случиться так, что частота шага совпадет с частотой собственных иолебаний моста и амплитуда их возрастет настолько, что конструкция не выдержит нагрузки. Это простейший случай резонанса.

Однако свойствен он не только таким весомым сооружениям. Подобное явление, оказывается, можно наблюдать и в атоме. Впервые это было обнаружено в 1904 году известным американским ученым Робертом Вудом.

Каждый атом в тпх или иных условиях излучает св И определенной длины волны. Говоря языком радиотехники, он является передатчиком. Вуд установил, что те же атомы могут играть и роль приемников. Тогда они поглощают волну своих возбужденных собратьев, а затем излучают ее снова. Это явление было названо атомной резонансной флуоресценцией. Открытие его дало толчок дальнейшим исследованиям. И поиск, как всегда, начинался с предположений.

Вопрос стоял так. Если резонанс наблюдается в атомах, то почему бы не считать, что он свойствен и ядрам? Догадка, казалось бы, сама просилась в руки. Некоторые радиоактивные ядра при распаде испускают электромагнитные волны, подобные световым, — гамма-кванты. Можно даже указать ядра-«передатчики» — например, ядро Со⁵' (нобальта-57). Распадаясь, оно превращается в ядро Fe" (железа 57), а то, в свою очередь, испускает гамма-ивант. Очевидно, рассуждали физики, и в роли приемника должны также выступать ядра!

Но это было только догадкой. Доказать ее правильность мог опыт. И поиск экспериментального подтверждения отодвинул на многие годы открытие ядерного резонанса.

В чем же дело? Разве так уж трудно при современных достижениях техники проверить мысль ученых? Оказывается, трудно. Требовался эксперимент самый точный, какого не существовало на свете. Его надо было придумать. Но прежде всего предстояло определить, с кем придется иметь дело, с каким «противником» столкнутся ученые на пути к истине.

Вот одна важная особенность, которую надо было учесть. Если частота электромагнитной волны отклонится от той, при которой происходит резонанс, всего лишь на 10~^1J4 она не будет принята «приемником», не будет поглощена. Физики говорят в этом случае, что очень мала ширина линии поглощения ядра. Впрочем, так же мала и ширина линии испускания. Смысл этих терминов иллюстрирован художником (рис. 1). Передатчик, настроенный на некоторую частоту, испускает волны не только этой частоты, но и побочные — целый спектр. Ширина его обозначена на рисунке буквой «Г» (слева — спектр частот радиоприемника, справа — ядра). Это и есть то, что физики называют шириной линии.

Условие резонансного поглощения — строгое равенство частот передатчика и приемника. Теоретически оно всегда выполнимо. На практике же физики столкнулись с таким явлением.

Предположим, что ядро перед испусканием гамма-кванта находилось в поиое. Но вот квант испущен — он