Анатоль Абрагам - Время вспять, или Физик, физик, где ты был

• Название: Время вспять, или Физик, физик, где ты был
• Автор: Анатоль Абрагам
• Издательство: "Наука". Физматлит
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1991
• ISBN: 5-02-014712-5

Автобиография Анатолия Абрагама — французского ученого-физика, внесшего немалый вклад в развитие физики, в особенности послевоенной, в области исследований по ядерному магнетизму. А. Абрагам был научным руководителем физических исследований в Комиссариате атомной энергии, вел курс ядерного магнетизма в Колледж де Франс; награжден медалью Лоренца и первым удостоен премии Макса Планка. Автор пишет остро, яркими красками, без желания кого-нибудь обидеть, однако называя вещи своими именами.

Книга читается с большим интересом и предназначена широкому кругу физиков.

---

В области динамической ядерной поляризации (ДЯП) есть одна забавная вещица, которую я придумал во время пребывания в Оксфорде зимой 1962–1963 года. Вот что это такое. Если быстро вращать в магнитном поле кристалл, погруженный в жидкий гелий, через пару минут ядерная поляризация, скажем у протонов кристалла, увеличивается в сто раз или больше по сравнению с ее величиной при тепловом равновесии. Забавно, не правда ли? Почему? — «Элементарно, дорогой Ватсон»: кристалл легирован очень анизотропными парамагнитными примесями. Когда магнитное поле параллельно известной оси А кристалла, их ларморова частота Ω сравнима с частотой свободного электрона, т. е. на три порядка выше, чем у протона. Благодаря своей быстрой релаксации спины примесей быстро достигают своей равновесной поляризации, которая тоже на три порядка выше, чем у протонов. Вдоль другой оси В, ортогональной оси к А, ларморова частота примесей равняется нулю (в редкоземельной группе есть несколько таких парамагнитных ионов).

При вращении кристалла от А к В найдется промежуточная ориентация (фактически гораздо ближе к В, чем к А), где ядерные и электронные частоты равны и где между электронами и ядрами происходят флип-флопы, сохраняющие энергию и уравнивающие их поляризацию. Если бы было одинаковое число электронов и ядер, после одного поворота ядра были бы значительно поляризованы. Но так как электронов гораздо меньше, после первого поворота электроны почти совсем деполяризованы, а ядра лишь немного поляризованы. Кристалл снова приводят в положение А, где электроны опять быстро поляризуются, а поляризация протонов, чья релаксация очень медленна, не меняется. Затем приводят кристалл в положение В и т. д.

Благоприятным является тот факт, что электронная релаксация, очень быстрая вдоль оси А, где электроны с ядрами «не разговаривают», гораздо медленнее около В, где они «общаются» между собой. Поляризация накачивается, как насосом. Конечно, поступая как бережливая дама, которая махала головой вместо веера, вместо кристалла можно вращать магнитное поле.

Невиль Робинсон (Nevile Robinson), экспериментатор из Кларендона (пожалуй, ловчее самого Соломона), стибрив у своего сына мотор от игрушки, смастерил за два дня нечто, что я не решаюсь назвать аппаратом, с помощью которого он продемонстрировал правильность моей идеи, получив увеличение протонной поляризации в несколько раз. Мы решили отложить публикацию до сооружения менее кустарного аппарата. Но в Кларендоне гостил тогда американский физик, сотрудник Джефриза, который, услышав о нашей работе (трудно было о ней там не услышать — мы рассказывали о ней всякому, кто не отказывался слушать), сообщил нам, что он только что получил письмо от Джефриза с той же самой идеей, что тот еще не поставил эксперимента, но послал для публикации письмо с описанием принципа в журнал низких температур «Cryogenics». Нельзя было терять ни минуты с публикацией. К счастью, главным редактором «Cryogenics» был специалист по низким температурам Курт Мендельсон (Kurt Mendelssohn), чей кабинет был рядом с моей комнатой в Кларендоне. Я отнес ему написанную за ночь статью, и она появилась в том же номере «Cryogenics», что и статья Джефриза.

Позже высокие протонные поляризации, до 80 %, были получены бывшим учеником Джефриза с помощью маленькой турбинки для быстрого вращения кристалла. Главное преимущество метода «магического кристалла» для поляризованных мишеней заключалось в том, что, так как в нем не использовался резонанс, он не требовал очень однородного магнитного поля. Но более серьезным недостатком была невозможность менять знак поляризации часто и быстро, как в методе «солид-эффекта».

«Магический кристалл» никогда не смог вытеснить «солид-эффекта», но по-моему трудно найти лучший пример из забавной физики.*

Одной из причин моего приглашения в Оксфорд было отсутствие Блини, уехавшего в саббатический отпуск. Я дал серию лекций об ЭПР в полупроводниках и снова погрузился в атмосферу парамагнетизма переходных элементов, с которой я был так хорошо знаком, когда работал в Оксфорде над диссертацией, и затем снова, когда заинтересовался эффектом Мёссбауэра. Классическая монографиия Ван Флека, посвященная этим проблемам, была написана тридцать лет тому назад, задолго до открытия ЭПР. Мне казалось, что весь материал, экспериментальный и теоретический, накопленный за двадцать лет в работах Блини и его сотрудников и в теоретических работах Прайса, Стивенса, Элиотта и других, в том числе и моих, заслуживал, чтобы ему была посвящена монография. Я поговорил об этом с Блини, которому понравилась мысль написать со мной такую монографию. Результатом нашего сотрудничества стал увесистый трактат более чем в восемьсот страниц о парамагнитном резонансе соединений переходных элементов от железа до актиноидов, включая группы редкоземельных элементов, палладия и платины.

Я описывал теорию, а он — экспериментальные методы и результаты; хотя иногда, желая описать некоторые части теории своим языком, он вторгался на мою «территорию». Как и можно было ожидать от книги, писавшейся в сотрудничестве двумя авторами в разных странах, каждый со своей культурой и индивидуальностью, она страдала некоторым недостатком единства. Один злой критик (не я ли?) сказал, что это две книги в одном переплете, но это несправедливое преувеличение (для красного словца не пожалеешь и близнеца?). Мы согласовали обозначения и установили перекрестные ссылки между частями. Собранные экспериментальные данные в его части, против которых я возражал вначале (я до сих пор не знаю, против чего он возражал в моей), оказались драгоценным источником информации для специалистов ЭПР и большим плюсом для книги. Что касается меня, я приложил главные усилия к выяснению и объяснению наиболее трудных вопросов теории, часто неверно толкуемых. Был сделан перевод на русский язык с тем же редактором, как для «Ядерного магнетизма», а на французский — группой французских физиков из Гренобля. Книга имела более чем приличный успех и недавно была переиздана в дешевом издании (paperback). Израильские физики зовут ее «Новым Заветом».

Во французское и английское издания этой автобиографии я включил в знак признания и дружбы перечень сотрудников (увы, далеко не всех), которые чередовались в моей лаборатории. Я полагал, что большинство, прочитав одну или другую версию, увидят, что я о них не забыл. Так как по-русски они не читают, кроме, может быть, одного из них, сначала я хотел пропустить эту часть. Но потом мне это показалось маленькой изменой, и я эту часть сохраню, заранее извиняясь перед русским читателем и приглашая его пропустить то, что вряд ли может его заинтересовать. Этот перечень я разобью на две части. В другой главе я напишу специально о тех, кто участвовал в многолетней работе по изучению ядерного магнитного порядка, которую я считаю главным своим достижением и опишу подробно.

*Моя лаборатория увидела свет, если я могу так выразиться, в подвале Ecole Normale Парижа в 1954 году. На следующий год она была перенесена в Сакле, где просуществовала до 1968 года. Затем она была перенесена в другой центр, так называемый Orme des Merisiers, в трех километрах от Сакле (об основании которого я расскажу в следующей главе), где она находится по сей день. В течение первых лет численность сотрудников мало менялась: десяток физиков, которые в КАЭ звались инженерами; от трех до пяти аспирантов, работающих над диссертацией, от пяти до десяти техников, и от двух до пяти физиков из-за границы — немало для легкой науки, но жидковато для тяжелой.

Первые подручные

Я уже писал об Ионеле Соломоне, который оставил меня в 1962 году, чтобы основать собственную лабораторию в Политехнической школе. С самого начала работа этой лаборатории была замечательно успешной. Главной темой ее исследований были полупроводники, а методом исследований — магнитный резонанс. В длинной серии исключительно изящных экспериментов, пользуясь всеми возможностями магнитного резонанса, оптики и электрических измерений, он открыл немало новых эффектов. Это он посвятил трех из моих первых сотрудников — Мориса Гольдмана, Андре Ландесмана и Жозе Эзратти (Maurice Goldman, Andre Landesman, José Ezratty) — в тайны экспериментальной техники магнитного резонанса.

О Жане Комбрисоне я уже говорил и вернусь к нему в будущей главе, где расскажу, как я стал директором отделения физики.

Жак Винтер (Jacques Winter) пришел ко мне после защиты очень интересной диссертации у Бросселя. Его обширные познания в физике твердого тела и в атомной физике, а главное, его прекрасно развитый критический ум были полезны всем и в первую очередь мне. Я охотно говорил (полушутя), что, какой бы я ни предлагал новый эксперимент, Винтер убедительно доказывал, что, во-первых, это невозможно, во-вторых, не представляет интереса и, в-третьих, уже давно было сделано. Пробиться через этот тройной барьер (что мне иногда удавалось) было тонизирующим упражнением. Винтер покинул на время КАЭ, чтобы занять должность научного директора в НЦНИ (CNRS), служил несколько лет вице-директором в ИЛЛ и снова вернулся в КАЭ, где он теперь заведует научным департаментом в Гренобле.