© "Семь искусств"
  ноябрь 2018 года

Наталия Завойская: История открытия ЭПР, или Резонанс в мировом интерьере

Вначале Е.К. Завойскому удалось убедить начальство КГУ, чтобы работы по парамагнитной релаксации были продолжены, и его лаборатория существовала вплоть до её разгрома комиссией, состоявшей из физиков эвакуированного в Казань института академика А.Ф. Иоффе. Этот разгром произвёл на моего отца такое сильное впечатление, что и через тридцать лет со дня события помнились детали.

Наталия Завойская 

История открытия ЭПР,
или
Резонанс в мировом интерьере

Наталия ЗавойскаяAs a young physicist I regarded an interest in the history of physics as an unmistakable sign either incompetence or beginning senility. Today I am inclined to regard a lack of interest in the history of our science as a mark of deplorable immaturity. Perhaps my attitude has not really changed.
B. G. Casimir [1]

The history of nuclear magnetic resonance is a history of surprises!
Ch. P. Slichter [2]

В 2014 г. исполнилось 70 лет с того времени, когда в г. Казань, в одной из лабораторий государственного университета на самодельной установке доцентом Евгением Константиновичем Завойским (1907—1976) было сделано открытие нового фундаментального физического явления — электронного парамагнитного резонанса — ЭПР, которое оказало значительное влияние на развитие современных наук — от физики до археологии.

Мы не будем вникать в детали явления, именуемого парамагнитным резонансом, а ограничимся небольшим интервью академика АН СССР Е.К. Завойского, которое в 1957 г. он дал корреспонденту журнала «Советский Союз»:

«Представьте себе, что вы настраиваете радиоприёмник, т. е. ловите нужную вам волну. Вы вращаете ручку настройки, меняя при этом частоту приёмника. Когда она совпадает с частотой работающей радиостанции, вы слышите передачу. Так и в магнитных телах. Их атомы обладают собственными частотами. Если воздействовать на атомы соответствующими радиоволнами, то они отзовутся определёнными колебаниями, иначе говоря, будут резонировать.

Посредством парамагнитного резонанса оказалось возможным изучать разнообразные особенности веществ, недоступные наблюдению другими способами, даже рентгеновскими лучами и оптическими методами. Радиоспектроскопами можно исследовать вещество в дозах, исчисляемых одной стомиллионной грамма. Это примерно в тысячу раз меньше веса точки, сделанной отточенным карандашом.

Наблюдая ПР, учёные исследуют ход сложных химических реакций, процессы обмена веществ в живых организмах, определяют некоторые свойства атомного ядра»[3].

Считается, что среднее время активной жизни научного открытия обычно не превышает 15–25 лет, а затем ему на смену обязательно приходит что-то новое. С магнитным же резонансом всё оказалось по-иному, что прекрасно выразил нобелевский лауреат Ричард Р. Эрнст (1991 г.):

«Кроме магнитного резонанса я не знаю другой области науки, которая предоставляла бы так много свободы для творческого ума, чтобы изобретать и применять новые экспериментальные схемы, которые могут плодотворно применяться во множестве научных дисциплин»[4].

А вот что о парамагнитном резонансе сказал лауреат Международной премии им. Завойского Джек Фрид (Корнелльский университет, США): «Никто и мечтать не мог об огромной сфере применений этой техники сегодня в химии, физике, биологии, материаловедении и медицине».

Теперь невозможно установить, сколько учёных во всём мире — физиков, химиков, биологов, медиков, геологов, археологов и др. — занимается вопросами, связанными с магнитным резонансом. Их, вероятно, тысячи. А началось это с «трёх казанских мушкетёров», молодых физиков — С.А. Альтшулера, Е.К. Завойского и Б.М. Козырева…

С.А. Альтшулер, Е.К. Завойский и Б.М. Козырев.

С.А. Альтшулер, Е.К. Завойский и Б.М. Козырев. Казань, 1968 г. Фото М.Л. Блатта

Сейчас в разных странах действует великое множество обществ магнитного резонанса, сообществ, ассоциаций и групп. Есть они во Франции, в Германии, Великобритании, Дании, Норвегии, Испании, Италии, Португалии, Японии, Китае… Кроме национальных, существуют международные сообщества. В 1984 г. было основано МОЭ — Международное общество ЭПР. С разной периодичностью эти общества, сообщества, ассоциации и группы проводят конференции, совещания, симпозиумы и т. п. Словом, каждый год новая информация по магнитному резонансу идёт огромным потоком. Кроме того, издаются десятки журналов, посвящённых магнитному резонансу, не говоря о книгах. Не могу не упомянуть, что в 2009 г. под редакцией члена-корреспондента РАН, директора Казанского физико-технического институтата имени Е.К. Завойского К.М. Салихова вышла в свет великолепная книга «Электронный парамагнитный резонанс: от фундаментальных исследований к перспективным приложениям и премия имени Завойского»[5] — настоящий шедевр книжного искусства XXI века. Не говоря о превосходном художественном исполнении, это действительно — истинный шедевр, так как книг по науке такого плана сейчас вообще не издают. Она написана и издана с любовью к замечательной науке физике и к одному из самых крупных открытий в физике ХХ века — к ЭПР. Cейчас эта книга должна появиться и на русском языке.

Надо сказать, что человечество в целом — довольно неблагодарное творенье божье. Оно быстро забывает тех, кому обязано продвижением к своему благополучию. Помнит ли кто-то теперь, например, об изобретателе колеса? Молодёжь, не задумываясь, скажет, что колеcо было всегда, что, конечно, неправда. О зачинателе магнитного резонанса вспоминают, но, к сожалению, не так, как он того заслуживает…

AB OVO

Москва, как известно, начинается с Кремля. И никому в голову не придет оспаривать это.

Парамагнитному резонансу — одному из мощных инструментов познания тайн строения материи — повезло в этом отношении меньше.

Открытый в 1944 году доцентом Казанского государственного университета Евгением Константиновичем Завойским электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), а с ним и его автор пережили множество «приключений». Об этом-то и пойдёт здесь речь.

Казанский государственный университет

Казанский государственный университет

КАК ВОЗНИК МОЙ ИНТЕРЕС К ПРОБЛЕМЕ

Я благодарна академику Российской академии наук А.Ю. Румянцеву (тогда одному из директоров Российского научного центра «Курчатовский институт») за то, что он натолкнул меня на идею поразмышлять над причинами неприсуждения нобелевской премии моему отцу. В 1995 г. мне была заказана статья для нашей институтской газеты «Курчатовец»[6], главным редактором которой была в то время М.Е. Хализева. Тогда я попыталась вникнуть в суть проблемы, имея под рукой только несколько документов из архива отца. Мне представлялось, что вся «тайна» сокрыта в недрах Нобелевского комитета, а он, как известно, хранит свои тайны полвека.

Академики РАН Салихов и Румянцев

Академики РАН Салихов и Румянцев

 Я благодарна также члену-корреспонденту РАН Кеву Минуллиновичу Салихову, что он, невзирая на моё нефизическое (филологическое) образование, в течение многих лет приобщал меня к физическим проблемам, дарил превосходные книги, не прочитать которые было невозможно, познакомил со многими выдающимися учёными-физиками и терпимо относился к моему максимализму.

Особую благодарность выражаю Г.А.К отельникову, Г.В. Яковлеву, А.Ю. Гагаринскому, К.Н. Стасю, Л.И. Пономарёву и Л.Л. Соколовскому. Благодаря их содействию к 100-летию со дня рождения моего отца в Российском научном центре «Курчатовский институт» была издана книга «История одного открытия»[7], исправленной и дополненной версией которой является это издание.

Новый импульс я получила от совершенно неожиданного телефонного звонка из Шведского посольства в Москве, которое пригласило меня 5 декабря 2001 года в Российский государственный гуманитарный университет на заседание, посвящённое 100-летию нобелевских премий. Тогда в конференц-зале был показан фильм об Альфреде Нобеле, после чего выступили посол Швеции в РФ Х.С. Хирдман и ректор Ю.Н. Афанасьев. Затем слово было предоставлено детям нобелевских лауреатов С.П. Капице и Е.Б. Пастернаку, а также автору только что вышедшей книги «Советский Союз в интерьере нобелевских премий» А.М. Блоху. В тот вечер я вручила господину послу книгу «Чародей эксперимента» со словами, что она о том учёном, которого отверг Нобелевский комитет. В один из последующих дней я отправилась в богатейшую библиотеку «Курчатовского института» с целью познакомиться со статьями нобелевских лауреатов Ф. Блоха и Э.М. Пёрселла, которым в 1952 году была присуждена премия за открытие ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Почему именно на них пал мой выбор? Нобелевское неприсуждение в моей семье не обсуждалось, во всяком случае, в моём присутствии, но при подготовке к изданию сборника «Чародей эксперимента» я несколько раз наталкивалась на эти имена. Авторы статей упоминали их в связи с несправедливостью, что американцы, опубликовавшие свои результаты позже моего отца, были удостоены самой престижной в мире нобелевской премии, а мой отец нет.

Все участники событий тех далёких 1940–1950-х годов, имевшие отношение к первым работам по магнитному резонансу, ушли в мир иной. В 1949 г. скончался тяжело больной В.В. Хэнсен. 9 октября 1976 г. не стало академика Е.К. Завойского, моего отца. Осенью 1979 г. скончался коллега и друг Евгения Константиновича. Б.М. Козырев. В 1980 г. не стало К.Я. Гортера, директора всемирно известной лаборатории имени Камерлинга Оннеса. В январе 1983 г. не стало самого молодого из «казанских мушкетёров» — С.А. Альтшулера. В том же году не стало и Ф. Блоха, которого соратники называли «отцом физики твёрдого тела». В 1996 г. умер член Президентского научно-консультационного комитета США Э.М. Пёрселл. Через два года не стало Г.К. Торри. В 2007 г. не стало М. Паккарда, а в мае 2010 г. Р.В. Паунда. Всех их уравняла смерть. Lux perpetuа luceat eis[8].

Нам же в наследство остались их труды. Истина, так и не родившаяся из неявного, подспудного спора, длиною более полувека, должна, наконец, начать жить полной, естественной жизнью. Она состоит в следующем: ЭПР был открыт в 1944 г. в Казани Е.К.Завойским и никем другим, а «естественным продолжением изучения парамагнитного резонанса, обусловленного магнитными моментами электронов, явилось открытие аналогичного эффекта на атомных ядрах, сделанное Парселлом[9] и Блохом с сотрудниками через два года после опубликования работы   Е.К. Завойского» [10].

ПИСЬМА Н. БЛУМБЕРГЕНА И Р. ПАУНДА

В 1990-е годы, собирая материал для книги «История одного открытия», я занялась изучением научного творчества обоих нобелевских лауреатов по физике 1952 г. — Пёрселла и Ф. Блоха, возглавлявших две группы исследователей на американском континенте. Мне удалось получить тексты их лекций и статьи о них в многочисленных изданиях в семи библиотеках Москвы. Меня заинтересовало, что ни в одной из своих ранних работ по ЯМР, ни в нобелевских лекциях, ни в более поздних статьях они не упоминали о работах Е.К. Завойского, словно их и не существовало.

Здесь я должна повторить, что родители в моём присутствии никогда не обсуждали вопросы, связанные с нобелевской премией. Так что никаких «директив» от старшего поколения мне завещано не было. О трёх выдвижениях от отечественной Академии наук (1959, 1964 и 1976 гг.) я узнала уже много лет спустя после смерти отца, когда разбирала его архив. Но этот вопрос, как оказалось, вовсе не держался в секрете в самой Академии наук. Так, в письме к моему отцу от 14 апреля 1959 г. его соратник Б.М. Козырев сообщал: «От Семёна Александровича (Альтшулера. — Н.З.) я слышал, что Академия представляет Вас к нобелевской премии. Это более чем справедливо, если вспомнить Блоха и Пёрселла, и дадут её или не дадут (тут, понятно, очень много зависит от политики), но Академия наук должна была сделать это представление, и уже сам этот факт нас всех глубоко радует»[11].

Мне захотелось узнать мнение по этому вопросу у американских учёных. По совету академика Б.П. Захарчени я написала письмо лауреату нобелевской премии Николаасу Блумбергену с вопросом: «Почему нобелевские лауреаты 1952 г. Э.М. Пёрселл и Ф. Блох никогда не упоминали работ моего отца?»[12]. Н. Блумберген был соавтором Э.М. Пёрселла в трёх статьях 1947 —1948 гг.[13].

И вот что он ответил:

Н. Блумберген. 2001 г. Фото подарено мне самим учёным

Н. Блумберген. 2001 г. Фото подарено мне самим учёным

«Я родился в Нидерландах и в 1946 г. был первым аспирантом профессора Э.М.Пёрселла в Гарварде. Пёрселл и Блох впервые продемонстрировали ядерный магнитный резонанс в 1945 г. совершенно независимыми методами. Я уверен, что Пёрселл не был знаком с публикациями Завойского, которые, возможно, прибыли в физическую библиотеку Гарвардского университета в 1946 г. Полагаю, что Пёрселл и я впервые узнали о работе Завойского из серии лекций, которые профессор К.Я. Гортер читал в Гарварде летом 1947 года. Гортер упомянул как примечание, сделанное в сноске его книги о парамагнитной релаксации, опубликованной в 1947 г., что он сожалеет о том, что не смог включить работу Завойского в книгу, но сделал это в лекциях 1947 г. Область ядерного магнитного резонанса в 1947 г. была уже хорошо развита и расширилась в то время независимо от ЭПР. Полагаю, что это было причиной, почему Пёрселл и Блох никогда не ссылались на работу Завойского. Ясно, что историческое описание всех магнитных резонансных явлений всегда должно обязательно упоминать работы Завойского и Гортера (выделено мной. — Н. З.[14].

В конце декабря 2003 года я задала тот же вопрос, что и Н. Блумбергену, коллеге Э.М. Пёрселла, Роберту Вивиану Паунду.

И через несколько дней получила по электронной почте его ответ:

Р.В. Паунд (Phys. Perspect. 2000. Vol. 2. P. 256)

Р.В. Паунд (Phys. Perspect. 2000. Vol. 2. P. 256)

«Дорогая миссис Завойская, простите, что не смог сразу ответить на Ваш вопрос об отсутствии признания открытия ЭПР, сделанного Вашим отцом в Казани в 1944 г. К сожалению, когда мы начали работу по регистрации ЯМР-абсорбции, которая отличается от ЯМР в атомных и молекулярных пучках, с которыми мы хорошо были знакомы, так как многие из нас, работавших в военное время в лаборатории, исходили из результатов работы за шесть лет, когда мало что другое, за исключением микроволновых радаров, находилось в поле нашего зрения. К советской научной литературе не было  доступа ещё какое-то время после этого. Полагаю, что такая центральная организация, как Библиотека Конгресса получала журнал. Мы действительно думали, что фундаментальная наука почти целиком зачахла на долгое время, как это было здесь и в Великобритании с 1940 года. Мы действительно считали сначала, что наш бывший коллега тех лет Дэвид Хэллидей начал в Питтсбурге работы по ЭПР, по аналогии с нашим ЯМР, пока, наконец, мы узнали о приоритете Вашего отца. Не знаю, были ли какие-то упоминания сделаны моим коллегой Пёрселлом или же Блохом, но я помню, что я был разгневан, когда Патентное ведомство США позволило заменить формулу патента Блоха и Хэнсена по ЯМР и были добавлены в (1950-е гг.)[15] формулы, где слова «ядра» были заменены словами «части атома» с тем, чтобы расширить патент и включить также технологию ЭПР, как и ЯМР. Я потратил значительное время, чтобы проконсультировать юристов по поводу Завойского, что весь патент должен быть аннулирован. Однако никто не захотел тратить деньги, чтобы довести аннулирование патента до конца.

Также мы не знали вначале и о более ранних попытках Гортера по ЯМР в 1937 г., а, вернее, в 1942 г. Это также было из-за ослабленности связей во время войны. Действительно, в 1930-е гг. Гортер близко подошёл к ЭПР, когда он изучал абсорбцию радиочастотных полей в парамагнетиках в нулевых и слабых стационарных полях.

Меня приглашали в Казань на 50-летний юбилей работы Вашего отца, и я сожалел, что не смог присутствовать. Через несколько лет я встретил того, кто организовал ту юбилейную встречу и пригласил меня, это было в Кентербери (Великобритания)[16], во время следующего конгресса общества АМПЕР[17].

Я надеюсь, что Вы найдёте эту информацию полезной. Мои лучшие пожелания в Новом году. Роберт В. Паунд»[18].

WHO WAS WHO?

Имя Евгения Константиновича Завойского вошло в историю науки благодаря открытию им электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и ряду блестящих работ по ядерной физике, управляемому термоядерному синтезу и физической электронике.

Е.К. Завойский родился 28(15) сентября 1907 г. в Могилёве-Подольском на реке Днестре в семье военного врача. В 1908 г. семья переехала в Казань, где Е.К. Завойский, окончив среднюю школу-девятилетку, поступил в 1926 г. на математическое отделение физико-математического факультета Казанского государственного университета.

Ещё в старших классах школы у него пробудился интерес к экспериментальной физике: он стал страстным радиолюбителем. Будучи студентом, он разработал устройство для управления механизмами на расстоянии и получил авторское свидетельство на изобретение[19]. В то время он активно участвовал в работе студенческого физико-математического кружка.

Уже в студенческие годы у Е.К. Завойского зародилась идея об использовании электромагнитных излучений радиодиапазона для исследования вещества. После окончания Казанского университета в 1930 г. Е.К. Завойский был зачислен в аспирантуру. Его научным руководителем должен был стать профессор В.А.Ульянин. Однако 16 марта 1931 г. Всеволод Александрович скончался. Согласно плану, составленному Ульяниным, Евгений Константинович был командирован в Ленинград в Центральную радиолабораторию, где начал работать под руководством Н.Н. Циклинского. В ЦРЛ он приступил к разработке нового способа генерирования ультракоротких волн. Ему удалось значительно повысить частоту генерирования и в несколько раз увеличить КПД по сравнению с известными в то время устройствами.

В 1933 г., после защиты кандидатской диссертации, Евгений Константинович был утверждён доцентом кафедры экспериментальной физики с исполнением обязанностей заведующего кафедрой.

В то время в СССР повсюду создавались лаборатории ультракоротких волн. Такая лаборатория была создана и в КГУ. Завойский приступил к исследованию физических и химических действий УКВ на вещество. Первое время он возлагал надежды на успех, исследуя электрический резонанс в радиочастотном диапазоне. Эти работы, однако, не принесли желаемых плодов. Но сама идея поиска резонанса, резонансного поглощения в области радиоволн и создание им метода сеточного тока подготовили основу для открытия электронного парамагнитного резонанса.

Стимулом для перехода к изучению магнитного резонанса послужило знакомство Е.К. Завойского с работами по парамагнитной релаксации голландского физика Корнелиса Якобуса Гортера.

Как вспоминали члены-корреспонденты АН СССР Б.М. Козырев и С.А. Альтшулер[20], Евгений Константинович вначале узнал о публикации американского физика И.И. Раби[21], в которой тот ссылался на одну из статей Гортера[22]. Услышал он о ней от своего бывшего сокурсника Л.В. Грошева, работавшего с 1933 г. в ФИАНе и писавшего в ту пору докторскую диссертацию, посвящённую образованию пар в газах под действием γ-лучей. Это произошло в конце 1939 — начале 1940 гг.

Статьи К.Я. Гортера были опубликованы в журнале «Physica» за 1936–1941 гг. В библиотеках Казани этот журнал отсутствовал, и Е.К. Завойский, ездивший в командировки в Москву, познакомился и с ними в богатой библиотеке ФИАНа. Кроме статей Гортера казанцы — Е.К. Завойский, С.А. Альтшулер и Б.М. Козырев — изучили статьи Дж.Х. Ван Флека, И. Валлера, Ф.К. Дю Пре, В. Гайтлера и Э. Теллера, Х.Б.Г. Казимира, Р. де Кронига в том же журнале, а также в журналах «Physical Review» и «Zeitschrift für Physik».

Вот что рассказывал в этой связи Б.М. Козырев:

«Работа Раби впервые показала существование резонансных явлений. Через комбинацию магнитных полей он пропускал пучок молекул или пучок атомов в зависимости оттого, что он хотел изучать, и у него получалось перевёртывание спинов. У Раби тоже была радиочастота. Только речь шла не о поглощении, не об изучении конденсированного вещества, а о потоке свободных молекул или атомов. Поэтому никакие взаимодействия между парамагнитным центром или магнитным центром и окружающими соседями не могли изучаться, т.е. вся суть парамагнитного резонанса там отсутствовала, и поэтому, после того как они измерили большое количество магнитных моментов или спинов атомных ядер, на этом и работа закончилась.

Евгений Константинович предложил Семёну Александровичу сделать сообщение об этой работе Раби, чтобы мы втроём обсудили, не разумно ли попытаться вместо метода молекулярных пучков, необычайно сложного и трудного, использовать магнитные резонансы (ядерные), которые наблюдал Раби, для изучения свойств веществ в конденсированных системах. Речь шла о магнитном резонансе. Причём первоначально (тогда, вообще, мы все были загипнотизированы важностью ядра как такового) речь шла не об электронном парамагнитном резонансе, а о ядерном резонансе (выделено мной. — Н.З.). Вот с этого момента и начались наши поиски ядерного магнитного резонанса в конденсированных средах.

Евгений Константинович применял множество всяких радиотехнических методов, делал самые разнообразные экспериментальные попытки обнаружения магнитного резонанса в конденсированных средах. Априори мы уже были знакомы: 1) с работой Раби, т. е. что резонансы, лежащие в области радиочастот, вообще существуют; 2) с теоретическими предсказаниями относительно времён релаксации, которые должны были бы иметь место в конденсированных средах, — Гайтлер и Теллер получили абсолютно обезнадёживающие результаты: по их мнению, времена ядерной релаксации в ионных кристаллах и диэлектриках должны были исчисляться миллионами лет. А раз это так, то равновесие не могло установиться миллион лет, значит, никакого эффекта наблюдать нельзя. Единственное исключение они сделали для металлов».

Кроме того, неудача в наблюдении магнитных резонансов постигла и К.Я. Гортера, который применял для этого калориметрический метод.

«Вот какими данными, — продолжал Б.М. Козырев, — располагал Евгений Константинович, когда он решил предпринять натиск на ядерный магнитный резонанс. Он решил пытаться исследовать, вернее сказать, экспериментально открыть ядерный магнитный резонанс. Эта работа тянулась в течение сорокового года, вплоть до начала войны. В ней участвовали Евгений Константинович, Семён Александрович и я.

Почему вообще Евгений Константинович перешёл на магнитный резонанс? Произошло это после того, как он убедился, что в радиочастотной области электрические резонансы найти не удаётся…

Прежде всего, встал вопрос, с какого ядра надо начинать. Естественно, мы начали с протона, потому что у протона самый большой магнитный момент. Больше всего мы опасались за чувствительность прибора. Мы вообще не знали, какая она должна быть, потому что ничего не было известно. Ведь чувствительность прибора определяется не только интенсивностью линии, но и её шириной. Если линия широкая, чувствительность требуется гораздо выше. А мы не знали ничего и о ширине линии, потому что не знали времени релаксации. Если бы оно составляло миллион лет, то ширина была бы бесконечной, и никакой линии не было бы. Всё было загадкой. Но мы знали, что нам надо стремиться изучать ядро с максимальным ядерным моментом. Таков протон, у него момент много больше, чем у всех остальных ядер. Мы должны были также максимально закорачивать время релаксации. Евгений Константинович догадался: в качестве объекта была, естественно, взята вода. Надо было брать не чистую воду, а парамагнитный раствор, так как у парамагнетиков между атомами очень сильные магнитные взаимодействия, они должны действовать и на ядро, на его магнитный момент. Вместо чистой воды мы делали крепкие концентрированные растворы парамагнетиков. Мы брали медные соли, марганцевые соли (то, что было под руками). Принципиально роли не играет, какой парамагнетик.

Второй способ, с помощью которого мы закорачивали время: теперь он кажется немножко наивным, но в своё время, уже после нас и независимо от нас, он был употреблён, — это мы делали не в стационарной системе, а в проточной, благодаря чему вода сменялась всё время, поэтому эффект накапливался…

Тут же Евгений Константинович изобрёл метод модуляции, а метод сеточного тока был им изобретён ранее, тогда, когда он занимался электрическими поглощениями.

Совсем незадолго до начала войны Евгению Константиновичу удалось действительно наблюсти и неоднократно, а многократно сигналы ядерного магнитного резонанса в водных растворах парамагнетиков (выделено мной. — Н.З.). И дальше наступило взаимодействие двух отрицательных факторов: появилась Академия наук[23] и выбросила всю аппаратуру. Даже не поинтересовались, что там за работы ведутся. Увидели, что в нашей комнате стоят кустарные приборы (все приборы у нас были кустарные, чрезвычайно грубые), было распоряжение выбросить. Распоряжение дала Академия наук. А у нас уже были достаточно уверенные данные. Что нам мешало? Этот сигнал поглощения наблюдался не абсолютно всегда. Тут могут быть многие причины, в частности, у нас был очень плохой магнит. Поле было неоднородное, магнит был середины XIX века[24], он у Семёна Александровича и сейчас хранится.

Но главной причиной была наша скромность, точнее сказать, осторожность. Из-за того, что не всегда получались результаты, мы побоялись их опубликовать, зная теоретические прогнозы о том, что времена релаксации исчисляются миллионами лет и что никакого эффекта быть не должно. Вероятно, если бы можно было поработать ещё несколько месяцев, мы бы всё-таки опубликовались, и тогда уже нобелевская премия Евгения Константиновича, наверняка, не миновала бы… В 1943 г. он впервые наблюдал сигналы электронного парамагнитного резонанса».

А вот что рассказал профессор С.А. Альтшулер:

«С Евгением Константиновичем мы были знакомы ещё студентами, в физическом кружке… Я знал, что он работает над чем-то, но мне даже и в голову не могло прийти, чем он занимается. И вот когда он высказал идею, чтобы попробовать наблюдать, определять магнитный момент ядер, но не в пучке, как Раби, а в конденсированном веществе по поглощению радиоволн, меня это очень заинтересовало. Тогда он привлёк Бориса Михайловича, и мы втроём очень много работали. Оказалось, что мы были первыми.

Что было причиной, побудившей Евгения Константиновича заняться ЭПР? Электронным парамагнитным резонансом он занялся не сразу. Сначала были занятия ядерным магнитным резонансом (выделено мной. — Н.З.). А ЯМР он занялся вот почему. Я был с 1933 г. аспирантом у И.Е. Тамма. Мне было поручено проверить его теорию магнитных моментов ядер. С этим вопросом я был хорошо знаком. И поэтому, когда появилась знаменитая работа Раби, то я сделал доклад об этой работе на нашем семинаре.

Раби впервые применил метод магнитного резонанса. Метод Раби — это метод с молекулярными пучками. Это продолжение работы Штерна и Герлаха: пучок атомов или молекул пропускали через постоянное магнитное поле. При таком поле происходило перевёртывание, т. е. можно было определить магнитный момент ядер.

И вот тут-то, по-моему, у Евгения Константиновича возникла мысль, а нельзя ли эти магнитные моменты ядер измерять по поглощения радиоволн. Именно после этого семинара и сформировалась наша группа, и он решил использовать свой метод сеточного тока для измерения поглощения, обусловленного ядерным резонансом — поглощением переменного электромагнитного поля, т. е. тот же резонанс.

Затем мы нашли работу К.Я. Гортера, который пытался это сделать в 1936 г., но его результат был отрицательным. Его статья так и называлась «Отрицательный результат эксперимента по обнаружению ядерного магнитного резонанса»[25]. Но Евгений Константинович сделал по сравнению с Гортером ряд усовершенствований. Он имел генератор, позволявший получать более высокие частоты, а главное — очень чувствительный метод, косвенный, а не калориметрический, прямой, каким пользовался Гортер, по измерению поглощения энергии.

Вот тут была очень интересная и приятная пора, когда ставились и обсуждались всякие возможности. Мы придумали методы по укорачиванию времён релаксации, подмешивая парамагнитные примеси. Была даже придумана некая проточная система, чтобы текла вода. В воде присутствуют протоны, на них можно было мерить протонный резонанс. Раби делал опыты на протонах. Он точно определил магнитный момент протона. Он оказался маленьким. Это была сенсация. Раби за это получил нобелевскую премию.

Но это были совсем разные вещи: у Раби — в пучках, а у нас — в веществе по поглощению энергии. И как будто бы эффект был найден Евгением Константиновичем и нами, но уверенности не было. Совсем недавно я попросил взять магнит, на котором мы делали опыты в 1939 г., и посмотреть, виден ли эффект или не виден. Он виден, но на грани[26]. Может быть, всё дело заключалось в том, что поле очень неоднородное, магнит-то маленький, поэтому эффект то виден, то нет, в зависимости от того, куда поместить вещество. Поле было неоднородным, вот эффект и не получился. И надо сказать, что начавшаяся война — это было просто несчастье. Она прервала эти работы по ЯМР.

С начала войны я ушёл в армию. В 1944 г. была опубликована работа “Новый метод исследования парамагнитной релаксации”. Я к ней отношения не имел, хотя моя фамилия там стоит даже первой: Альтшулер, Завойский, Козырев.

В статье описывался метод парамагнитного поглощения. Евгений Константинович занялся уже изучением парамагнитного поглощения, и говорилось о том, что этот метод предполагалось использовать для определения ядерного магнитного резонанса. В это время я был в армии. Метод этот был настолько чувствительным, что он мог обнаружить даже при комнатной температуре в растворе резонанс на атомных моментах.

И вот, исследуя парамагнитную абсорбцию в перпендикулярных полях, когда частота была достаточно высокой, он обнаружил там тоже резонанс, но резонанс, обусловленный не ядрами, а электронами, электронными магнитными моментами на высокой частоте, потому что магнитный момент электрона в 1840 раз больше, чем магнитный момент ядра, и частота должна быть больше»[27].

Статьи Гортера были тщательно изучены, обдуманы, и вскоре появился рукописный «Отчёт по научно-исследовательской работе по кафедре экспериментальной физики Казанского государственного университета за январь-июнь 1941 г.»:

«В конце первого квартала 1941 г. основные темы по разделу колебаний были изменены. Причиной к этому послужили результаты работы Гортера и др. по парамагнитной релаксации и определению магнитных моментов атомных ядер. Неудачную попытку Гортера определить магнитные моменты ядерных спинов мы объяснили малой чувствительностью принятой им калориметрической методики измерения. Имея в распоряжении более точный метод измерений (метод сеточного тока), мы решили сделать попытку определить магнитные моменты ядер. С целью оценки чувствительности метода были повторены измерения Гортера парамагнитной релаксации в некоторых квасцах и других соединениях. Результаты этих измерений позволяют утверждать, что чувствительность установки достаточна для измерения магнитных спинов ядер, если справедливы вычисления, проведённые согласно теории Гайтлера и Теллера.

На основании этого все темы по разделу колебаний… были заменены на тему по парамагнитной релаксации и определения ядерных спинов, и к разработке её привлечены Завойский, Альтшулер и Салихов. В перспективе можно ожидать включения в эту тему и других работников кафедры…» И в другой, несколько более поздней записи: «За это время мы смогли только провести предварительные испытания предложенным нами методом измерения парамагнитной абсорбции, для контроля повторив измерения Гортера» [28].

Из этих архивных записей вполне понятно, что тема «Парамагнитная релаксация» была взята неслучайно, что статьи из Голландии стали перстом судьбы, позволившим соединить юношеское увлечение Завойского радио с его исследованиями последних лет. Он сразу же оценил свои возможности и чувствовал себя на коне. Уже весной 1941 г. он вполне осознавал размах будущих работ… Через неделю после составления этого отчёта началась война.

Вначале Е.К. Завойскому удалось убедить начальство КГУ, чтобы работы по парамагнитной релаксации были продолжены, и его лаборатория существовала вплоть до её разгрома комиссией, состоявшей из физиков эвакуированного в Казань института академика А.Ф. Иоффе.

Этот разгром произвёл на моего отца такое сильное впечатление, что и через тридцать лет со дня события помнились детали:

«Война; появление комиссии из Москвы (Л.А. Арцимович, М.С. Соминский, С.Ю. Лукьянов), разгром установки как “кустарного сооружения”. Эта комиссия была назначена вице-президентом (О.Ю. Шмидт. — Н.З.) с целью определить, есть ли в КГУ работы или оборудование, которые могла бы поддержать или использовать АН СССР[29]. Комиссия вошла в лабораторию № 5 без стука в момент, когда я наблюдал ядерный магнитный резонанс, сидел за установкой и с помощью реостата изменял силу тока в электромагните Дюбуа. Эта установка ничем не отличалась от используемых теперь, но в них применяются электромагниты с существенно более однородным магнитным полем. Комиссия пересекла луч света от гальванометра до шкалы и остановилась, не обращая внимания на мои жесты: она стояла полминуты, и затем прозвучала фраза: “Здесь всё самодельное и не имеет никакой научной ценности” (я, очевидно, подпадал тоже под это определение, и в этом была значительная доля истины). Я хотел было заговорить, но комиссия уже шла к двери. Всё… Мне было сказано: “Если вы завтра не вытряхнете всё из этой комнаты, то будут поставлены к двери часовые с приказом не пускать вас в комнату”. Разрушить установку я не мог, так как мы потратили на её сооружение более полутора лет, а подготовка нашей картины ЯМР продолжалась более двух лет, и с ней была спаяна целая жизнь троих (С.А. Альтшулер, Б.М. Козырев и я). Но угроза была приведена в исполнение, комната разгромлена, оборудование как мусор выброшено за дверь, а …в комнате № 5 (площадью около 80 кв. м.) более полутора лет взвешивался и раздавался хлеб для сотрудников ФТИ А.Ф. Иоффе. Комната так и осталась пуста. Впоследствии в ней произошёл пожар, и она долго стояла как мрачный памятник былого… Проходя мимо этого места, я и теперь чувствую себя как на кладбище, где лежат близкие…»[30].

Военные впечатления тех дней остались и в памяти учёного секретаря ФИАНа Н.А. Ирисовой, тогда молоденькой студентки МГУ, приехавшей в эвакуацию в Казань и работавшей лаборанткой в группе Б.М. Вула. Она рассказала, что Евгений Константинович не раз просил её принести из шкафа, в который попал так называемый «мусор» (установка, на которой уже был наблюдён ядерный магнитный резонанс — 1941 год!), — то одно, то другое. Шкаф стоял за контрольно-пропускным пунктом (КПП), который водрузила эвакуированная Академия наук. Пропуска на «чужую» территорию у Евгения Константиновича быть не могло: другое ведомство.

В конце 1943 г. началась реэвакуация академических институтов, и Завойский, наконец, смог продолжить свои исследования. За сентябрь-октябрь[31] он собрал очень чувствительную установку для изучения релаксации в парамагнитных металлах и ферромагнитных веществах (введя низкочастотную модуляцию статического магнитного поля, благодаря чему чувствительность метода возросла на несколько порядков).

В начале 1944 г. Евгений Константинович изучал парамагнитную абсорбцию в безводном MnSO4, CrCl3, CuSO4·5H2O и в водных растворах многих солей двухвалентного марганца в перпендикулярных полях с частотами от 5·106 до 1,5·107 Гц. Ему удалось зарегистрировать в слабых полях максимум абсорбции, который смещался почти линейно в направлении более сильных магнитных полей с ростом частоты осциллирующего поля, но не удалось обнаружить сложную картину зеемановского рассеяния магнитного иона. Последнее обстоятельство было приписано тому факту, что время релаксации имеет величину, сравнимую с периодом поля высокой частоты. Оказалось необходимым произвести измерения с более высокими частотами. Экспериментальные данные были описаны с учётом абсорбции в области частот 1,55·108–1,55·109 Гц для ряда твёрдых и жидких парамагнетиков, и их обсуждение было представлено в соответствии с теорией магнитоспинового резонанса Френкеля[32].

4 февраля 1944 г. в редакцию «Журнала экспериментальной и теоретической физики» поступила статья С. Альтшулера, Е. Завойского и Б. Козырева «Новый метод исследования парамагнитной абсорбции». Она явилась продолжением довоенных исследований, поэтому в ней стоит имя С.А. Альтшулера, который в то время находился на фронте. Разработанный метод исследования парамагнитной абсорбции был основан на очень высокой чувствительности тока сетки генератора к величине абсорбции высокочастотных колебаний и поэтому был назван методом сеточного тока. Статья была опубликована в сдвоенном октябрьском-ноябрьском номере ЖЭТФ[33]. Последний этап перед открытием ЭПР был закончен.

СОРОК ЛЕТ СПУСТЯ

Об установке Е.К. Завойского, на которой он впервые в мире наблюдал сигналы электронного парамагнитного резонанса (а до этого и ядерного магнитного резонанса), рассказал хранитель музея-лаборатории учёного в Казани И.И. Силкин:

«В конце 1943 г. Завойским была воссоздана установка для наблюдения парамагнитного резонанса, которая была разгромлена эвакуированной в Казань Академией наук. Им были воспроизведены эксперименты К.Я. Гортера по магнитной релаксации, но с помощью нового, разработанного им, Завойским, метода сеточного тока, который имел значительно более высокую чувствительность, чем применявшийся голландцем Гортером калориметрический метод. Метод Е.К. Завойского был основан на очень высокой чувствительности тока сетки генератора к величине абсорбции высокочастотного тока парамагнетиком. В качестве веществ, на которых проводили свои эксперименты и Гортер, и Завойский, были взяты соли меди, марганца и др. И на этих веществах в январе 1944 г. Евгений Константинович наблюдал первые сигналы электронного парамагнитного резонанса».

Установка Е.К. Завойского для наблюдения парамагнитного

Установка Е.К. Завойского для наблюдения парамагнитного резонанса, реконструированная И.И. Силкиным.

Установка Е.К. Завойского, — писал И.И. Силкин, — состояла из трансформатора, катушки-соленоида, амперметра, автодинного генератора, профилометра Аббота, осциллографа. В катушке соленоида, имевшей шесть витков диаметром 12 см, создавалось переменное магнитное поле низкой частоты (50 Гц). Эта катушка питалась от вторичной обмотки сварочного трансформатора, а первичная обмотка подключалась к сети переменного напряжения через реостат. Величина магнитного поля, которое создавалось соленоидом, измерялась по величине переменного тока, для чего последовательно с соленоидом включался амперметр Гартмана-Брауна на 200 А. Коэффициент пропорциональности между магнитным полем и током определялся экспериментально.

В магнитное поле соленоида помещалась радиочастотная катушка генератора высокой частоты (10 МГц, длина волны 30 м), собранного на лампе Р-5 по схеме, аналогичной схеме Эзау. В эту катушку помещался исследуемый парамагнетик, запаянный в герметичную целлулоидную ампулу.

Магнитные моменты ионов парамагнетика, помещённого в низкочастотное магнитное поле Н соленоида, прецессируют вокруг направления магнитного поля с частотой ν, пропорциональной величине поля: ν (МГц) = 2,8· Н(Э). Если одновременно с этим парамагнетик поместить в переменное магнитное поле радиочастотного генератора, ориентированного перпендикулярно полю соленоида, то парамагнетик может поглощать высокочастотную энергию, поступающую в катушку от генератора, но только в том случае, если частота генератора совпадает с частотой прецессии измеряемых магнитных моментов. Это явление и называется электронным парамагнитным резонансным поглощением, или коротко: электронным парамагнитным резонансом (ЭПР).

Зафиксировать сигнал ЭПР можно либо по изменению амплитуды колебаний генератора в момент, когда переменное поле соленоида проходит через резонансное значение, либо, как это делал Завойский, по изменению тока сетки лампы генератора. В последнем случае использовался усилитель низкой частоты из американского профилометра Аббота. Сигнал с выхода усилителя регистрировался либо с помощью теплового миллиамперметра Вестона, либо на экране осциллографа. В архиве учёного сохранились целлулоидные плёнки, на которых Е.К. Завойский в 1944 г. впервые зафиксировал сигналы ЭПР с экрана осциллографа.

Как понятно из сказанного выше, в первоначальной установке Завойского ничего от радарной техники не было. И по логике времени это было совершенно исключено: университетский доцент не мог иметь никакого доступа к закрытым разработкам военных заводов.

В 2000 г. мной на основе диссертации Е.К. Завойского была реконструирована первая установка, на которой он впервые в мире наблюдал сигналы ЯМР и ЭПР. Сейчас она является действующим экспонатом в музее-лаборатории, который создан в той самой комнате, где производились первые эксперименты по обнаружению этих явлений».

Как мы видели, установка для наблюдения парамагнитного резонанса была очень проста. Позднее в Москве в конце 50-х годов мой отец собрал из приборов, купленных им в городских магазинах «Учколлектор», домашнюю установку для наблюдения ЭПР. В институте у И.В. Курчатова тематика была другой, а любимое дитя, ЭПР, таило еще столько тайн. В качестве резонатора служила большая жестяная коробка из-под печенья. Также были использованы жестяная коробочка из-под чая и крышка от первого отечественного пылесоса. Установка исправно работала, и отец с гордостью показывал всем сигналы ЭПР. Как тут не вспомнить слова Н.Дж. Хопкинса из университета МакДжилля о ЯМР: «Мы вообще не представляли себе, что для демонстрации ЯМР требуется очень простая аппаратура»[34].

В неопубликованном послесловии к статье «Электронный парамагнитный резонанс» (1975 г.) Е.К. Завойский писал: «Если школьный учитель физики или юный радиолюбитель прочтёт написанное здесь, и им покажется, что демонстрация ЭПР и тем более изучение вещества этим методом возможно только безумно сложными аппаратами, то я должен ответить им словами физика из Швейцарии, который сказал на одной конференции: “ЭПР — это демократичный метод, так как он доступен малым странам, например, такой, как моя!” Это, конечно, шутка, которая, правда, мне очень нравится, но она означает гораздо больше: ЭПР доступен любому радиолюбителю, который может собрать, например, радиогенератор на длину волны в несколько метров и приёмник на эту же частоту, а всё остальное он уже понял или ему поможет понять учитель физики»[35].

НАКАНУНЕ ЗАЩИТЫ ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Е.К. Завойский. 1944 г.

Е.К. Завойский. 1944 г.

Весной 1944 г. Евгений Константинович подал докторскую диссертацию в Физический институт Академии наук (ФИАН). Однако понимания там не нашёл. Известно, что его работа была отклонена М.А. Леонтовичем (позднее он сам признался, что считал ЭПР следствием грязи[36]). Евгений Константинович не вспоминал этот факт из-за деликатности ситуации: в дальнейшем он работал и с Арцимовичем, отдавшим распоряжение разгромить лабораторию, и с Леонтовичем в Институте атомной энергии, где позднее и тот, и другой ополчились на открытый им турбулентный нагрев плазмы (но это другая история — она описана в моей документальной повести «Современники[37]»). В 1976 г., уже после кончины моего отца, в газете «Комсомольская правда» появилась статья академика П.Л. Капицы, где он как очевидец событий писал: «Когда Е.К. Завойский открыл в 1944 г. парамагнитный резонанс, то, приехав из Казани в Москву, он пришёл в ФИАН. Его прогнали оттуда, сказав, что этого не может быть. Тогда я предложил ему у нас сделать прибор. За неделю сделали. Позвали фиановцев и показали: «Смотрите, вот ведь, штучка работает»[38].

12 июля 1944 г. в редакции журналов «J. of Phys. Acad. of Sci. of the USSR» и ЖЭТФ соответственно поступили другие статьи Е.К. Завойского[39].

В октябре того же года он предполагал опубликовать в первом из вышеназванных журналов свою статью «Magnetic Radiofrequency Spectra of Paramagnetics», которая вошла как введение в его докторскую диссертацию, но почему-то не опубликовал.

27 декабря 1944 г. в Москве в Институте физических проблем у П.Л.Капицы состоялся семинар, на котором Е.К.Завойский представил свою докторскую диссертацию. Семинар Петра Леонидовича был одним из самых авторитетных в стране. Включая докладчика, на нём присутствовали пятьдесят человек, среди них: П.Л. Капица, А.И. Шальников, Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Н.Н. Семёнов, А.Ф. Иоффе, Я.И. Смородинский, Г.Н. Флёров, Э.В. Шпольский, Э.Л. Андроникашвили, Я.Б. Зельдович, короче, почти весь цвет советской физики[40]. И весь этот цвет должен был, собственно говоря, противостоять мнению М.А. Леонтовича — рецензента диссертации Завойского, который как теоретик решил, что эффекта нет, а есть только грязь[41]. Пётр Леонидович даже предложил Евгению Константиновичу защищаться не в ФИАНе, а у него в ИФП[42], однако мой отец отказался, посчитав это неэтичным.

П.Л. Капица

П.Л. Капица (J. of Appl. Phys. 1943. Vol. 13. No. 8. P. 475)

 В архиве Института физических проблем сохранился «Краткий отчёт о работе Е.К. Завойского в ИФП за период 02.01 — 28.01.1945»: «По предложению П.Л.Капицы мной было проведено предварительное изучение парамагнитной абсорбции при низких температурах в хлорной меди с двумя молекулами гидратной воды.

Схема установки. Осциллятором частоты 1,33·108 Гц (длина волны 2, 25 м) служила американская триодная лампа марки 6L5G с подогревным катодом в режиме генератора тормозящего поля (рис. 1)[43]. Внешний контур генератора, содержащий измерительную катушку L, не был настроен на частоту колебаний лампы 6L5G, которая задавалась внутренними частями конструкции лампы, а также напряжением на сетке её. Катушка L имела два витка диаметром 1,9 см медной проволоки. Радиус провода катушки равнялся 2мм. Длина фидера Ф составляла ~ 10 см. Дроссели высокой частоты имели ~ 70 витков каждый, диаметром 1,0 см из проволоки 0,15 мм в диаметре. Магнитное поле Н создавалось двумя катушками. Зависимость Н от силы тока в этих катушках была определена путём сравнения с баллистической установкой с известным соленоидом и давалась уравнением

Н = 169,8 · J amp эрстед.

Длина волны измерялась системой Лехера с длиной проводов 1,5 м и расстоянием между ними 1,5 см. Абсолютная точность измерений длины волны не превышала ± 0,5 см, т. е. ± 0,4%. Волна промерялась абсорбционным методом после монтажа генератора и всех других частей установки (соленоидов, экранов, аккумуляторов).

Предварительные контрольные измерения. Метод измерений основан на линейной связи между изменениями тока анода (или сетки) и изменениями ваттной нагрузки на генератор. Были поставлены контрольные эксперименты для проверки этой зависимости. Идея контроля сводилась к следующему: коаксиально катушке L проходила стеклянная трубка диаметром 0,8 см, через которую могли протекать водные растворы электролита (KCl) разной проводимости. Известно, что при условии малого скин-эффекта в электролите (при наших частотах и концентрациях KCl глубина проникновения по расчётам значительно превышала радиус трубки) потери в нём пропорциональны удельной электропроводности. При этих условиях надо ожидать линейной связи между изменениями электропроводности растворов и соответствующими изменениями тока анода при введении раствора в катушку L. Надо заметить, что для водных растворов KCl дисперсия проводимости лежит в области частот выше 109 Гц. Измерения вполне подтвердили эти соображения (рис. 2). Здесь по оси абсцисс отложены удельные электропроводности δ растворов KCl, а по оси ординат — изменения тока анода ΔJа генераторной лампы в делениях потенциометра. Надо заметить, что здесь пределы изменения тока анода значительно превосходят те изменения его, которые наблюдались в дальнейшем при изучении парамагнитной абсорбции.

Результаты измерений.

а) Зависимость от температуры. Чувствительность установки позволила наблюдать максимум абсорбции в хлорной меди даже при комнатных температурах, но максимальные отклонения гальванометра при этом не превышали 15 — 20 мм шкалы. При охлаждении этого препарата до температуры жидкого воздуха эффект заметно возрастал и уже создавались удобные условия для измерений. Так, на рис. 3 изображены результаты измерений. Здесь кривая I относится к Т=88 оК, а кривая II к Т=20 оК для хлорной меди при длине волны 2,25 м. На этом рисунке по оси абсцисс отложены значения тока (в амперах) в соленоидах, создающих постоянное магнитное поле Н, а по оси ординат — отклонения гальванометра в миллиметрах его шкалы. Надо заметить, что обе кривые сняты не одновременно, а с промежутком в несколько дней, а поэтому ординаты кривых несравнимы за счёт изменения режима питания генератора. С другой стороны, ориентировочные измерения показали, что абсорбция в максимуме увеличивается при переходе от Т 80 К до 20 оК. Аналогично, качественно, замечено, что переход Т=20 К к Т =14 оК (твёрдый водород) эффект в максимуме продолжает возрастать.

Измерения в жидком гелии (от Т=4,2 оК до 1,2 К) показали существенное уменьшение (не менее как в 20 раз по сравнению с эффектом при Т=88 оК) или даже полное его исчезновение. Последний вопрос не мог быть решён установкой из-за её относительно малой чувствительности.

б) Положение максимума абсорбции и «ширина» кривой. Кривые рис. 3 позволяют сделать два основных вывода:

1) напряжённость постоянного магнитного поля в максимуме абсорбции не зависит от температуры и отвечает J=0,28А, т. е. Н=169,8=47,6 Э.

Если разделить частоту генератора ν = 1,33·108 на это значение Н, то

ν/Н=1,33·108/ 47,6 = 2,79·106. Это значение точно совпадает с частотой прецессии спина S=1/2 в поле 1 Э.

2) Форма кривой абсорбции, в пределах точности измерений, не зависит от температуры вплоть до водородных температур».

(продолжение следует)

Примечания

[1]«Когда я был молодым физиком, я считал интерес к истории физики безошибочным признаком или некомпетентности, или начинающейся старости. Сегодня я склонен рассматривать отсутствие интереса к истории нашей науки как знак прискорбной незрелости. Видимо, моя позиция на самом деле не изменилась». Х.Б.Г. Казимир. 1976 г.

[2] «История ядерного магнитного резонанса – это история сюрпризов!». Из: Slichter Ch. P. The Golden Anniversary of Nuclear Magnetic Resonance. NMR – Fifty Years of Surprises // Proc. of Amer. Philos. Soc. 1998. Vol. 142, no. 4. P. 533-553.

[3] Советский Союз. 1957, № 11 (93). С. 22.

[4] Ernst R. // Bulletin of Magnetic Resonance. 1994. Vol. 16, no. 5.

[5] Electron Paramagnetic Resonance. From Fundamental Research to Pioneering Application & Zavoisly Award. AXAS Publisching Ltd. Villington, 2009.

[6] Курчатовец. 1995, № 3 (930). С. 2.

[7] Завойская Н.Е. История одного открытия. Москва. ООО «Группа «ИДТ», 2007. 207 с.

[8] Да сияет им вечный свет (лат.).

[9] В современном написании Пёрселл.

[10] Альтшулер С.А., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. М., Наука. 1972. С. 30.

[11] Личный архив Е.К. Завойского.

[12] Справедливости ради надо сказать, что одна статья Е.К. Завойского (J. Phys. USSR. 1945. Vol. 9. P. 211) всё же была включена в одну из сносок к статье, известной как «БПП» (см. ниже), но не как первая в этой области, а как одна из многих.

[13] Bloembergen N., Pound R.V., E.M. Purcell. The Width of the Nuclear Magnetic Resonance Absorption Line in Gases, Liquids and Solids // Phys. Rev. 1947. Vol. 71. P. 466.

 Bloembergen N., Purcell E. M., Pound R.V. Nuclear Magnetic Relaxation // Nature. 1947. Vol. 160. P. 475-476.

 Bloembergen N., Purcell E.M., Pound R.V. Relaxation Effects in Nuclear Magnetic Resonance Absorption // Phys. Rev. 1948. Vol. 73. P. 679-712 (физики называют её «БПП» по первым буквам фамилий авторов).

[14] Личный архив Н.Е. Завойской. Письмо от 8 ноября 2002 г.

[15] Bloch F.and Hansen W. Method and Means for Chemical Analysis by Nuclear Inductions. Patented July 24, 1951. Reissued February 22, 1955.

[16] Это был директор Казанского ФТИ член-корреспондент РАН К.М. Салихов (ныне академик РАН).

[17] Atoms et Molécules Par Études Radio-Électriques – объединение учёных-радиоспектроскопистов, образованное во Франции в 1952 г. с целью координации исследований в европейских лабораториях. Девиз общества – «Знать, понимать и помогать другим».

[18] Личный архив Н.Е. Завойской.

[19] Патент на изобретение. Описание устройства для управления механизмами на расстоянии. Класс 21с, 47. № 10003. 1927.

[20] Запись беседы с Б.М. Козыревым сделана доктором физ.-мат. наук В.К. Завойским 24-26 мая 1978 г., расшифрована О. И. Силкиным. Запись беседы с С.А. Альтшулером сделана им же в конце 1982 г., когда Семён Александрович находился в Онкологическом центре (Москва).

[21] Rabi I. I., Zacharias J. R., Millmann S., Kusch P. A New Method of Measuring Nuclear Magnetic Moment // Phys. Rev. 1937. Vol. 53. P. 318.

[22]Gorter C.J. Negative Result of an Attempt to Detect Nuclear Magnetic Spins // Physica. 1936. Vol. 3, no. 9. Р. 995-998.

[23]  В начале войны в Казань были эвакуированы многие академические институты из Ленинграда и Москвы.

[24] Уточнение: согласно каталогу Музея истории КГУ, магнит Дюбуа фирмы Hartmann-Braun, 1894 г.

[25] Gorter C.J. Negative Result of an Attempt to Detect Nuclear Magnetic Spins // Physica. 1936. Vol. III, no 9. P. 995-998.

[26] Интересно, что и нобелевский лауреат Н. Блумберген, обнаруживший позднее в лаборатории К Я. Гортера его кристалл, также смог наблюдать ядерный резонанс!

[27] Народный архив (Москва). Ф. 423. В.К. Завойский. Этот архив как самостоятельная единица давно прекратил свое существование. Слышала, что документы нашли приют в РГАСПИ.

[28] ГА РТ. Ф. Р-1337. Оп. 3. Д. 1. Л. 7-8; там же. Ф. Р-1337. Оп. 29. Д. 113. Л. 10.

[29] Профессор А.Л. Литвин (КГУ) сообщил мне в 2010 г., что, работая в архиве КГУ, он видел приказ о закрытии лаборатории Е.К. Завойского, подписанный ректором К.П. Ситниковым.

[30] Чародей эксперимента. Сборник воспоминаний об академике Е К. Завойском. Москва. 1993. С. 224.

[31] На мой вопрос, сколь времени требуется физику, чтобы собрать и отладить установку по наблюдению магнитного резонанса, зная сам принцип, мне были даны такие ответы: месяц, три недели, а в 1976 г. академик П.Л. Капица писал всего об одной неделе. Причём, конечно, имелось в виду, что установка будет «самодельной», т. е. без всякой радарной техники.

[32] Френкель Я.К теории релаксационных потерь, связанных с магнитным резонансом в твёрдых телах //ЖЭТФ. 1944. Т. 15, вып. 8. С. 409-415 (поступило 01.08.1944).

[33] ЖЭТФ. 1944. Т. 14, вып. 10-11. С. 407-409.

[34] Hopkins N.J. The Demonstration of Nuclear Magnetic Resonance // Amer. J. Phys. 1949. Vol. 17, no. 8. P. 518.

[35] Личный архив Е К. Завойского.

[36] Чародей эксперимента… С. 223.

[37] Завойская Н.Е. Современники // Семь искусств. № 6-9. 2012.

[38] Комсомольская правда. 1976, 28 ноября.

[39] Парамагнитная абсорбция в растворах при параллельных полях // ЖЭТФ. 1945. Т. 15, вып. 6. С. 253-257.

The Paramagnetic Absorption of a Solution in Paralell Fields // J. of Phys. USSR. 1944. Vol. VIII, no. 6. P. 377-380; Парамагнитная релаксация в жидких растворах при перпендикулярных полях // ЖЭТФ. 1945. Т. 15, вып. 7. С. 344-350; Paramagnetic Relaxation of Liquid Solution for Perpendicular Fields // J. of Phys. USSR. 1945. Vol. IX, no. 3. P. 211-216.

[40] Протокол семинара был выявлен и любезно предоставлен мне референтом П.Л. Капицы П.Е. Рубининым (ИФП).

[41] Из моего глубокого детства помню, что папа любил повторять строки про «упрямого Галилея», а также о князе Дундуке, который заседает в Академии наук. Ни о Галилее, ни о Дундке в Академии я, конечно, ничего не знала.

[42] Чародей эксперимента…С. 225.

[43] Рисунки здесь не воспроизводятся.

Именной указатель  

Share

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

(В приведенной ниже «капче» нужно выполнить арифметическое действие и РЕЗУЛЬТАТ поставить в правое окно).

AlphaOmega Captcha Mathematica  –  Do the Math