Страница 95 из 161
Н. Рамси, который в нескольких работах (даже философских) обсуждал смысл отрицательной температуры, писал:
Паунд, Парселл и Рамси выполнили серию экспериментов с кристаллами LiF, которые имеют очень большое время релаксации. Они обнаружили, что спиновая система существенно изолирована в течение времени, которое изменяется от 15 с до 15 мин, и что за времена, короткие по сравнению с этим временем, спиновая система может находиться в состоянии с отрицательной температурой. В этом состоянии уровни с более высокой энергией заселены более полно по сравнению с уровнями с низкой энергией. Такая система характеризуется тем, что когда на нее падает внешнее излучение, то вынужденное излучение превосходит поглощение.
В эксперименте Парселла и Паунда они наблюдали сигнал, который получался из-за распада инверсной населенности зеемановских уровней. Никто не придал значения тому, что это метод, который позволяет получить инверсию, или тому факту, что система с отрицательной температурой, связанная с микроволновым резонатором или волноводом, может дать когерентное усиление благодаря процессу вынужденного излучения. Вероятно, это было из-за того факта, что этот метод получения инверсии давал только краткосрочное существование инверсной населенности. Лишь позднее методы получения инверсии были использованы для создания мазеров.
Глава 10
РњРђР—Р•Р
Теперь мы готовы рассказать, как был изобретен мазер или, лучше сказать, как он был открыт, имея в виду, что во Вселенной существуют звездные мазерные источники, и поэтому человек эффективно воспроизвел в лаборатории то, что уже существовало в природе.
Чтобы сделать ярче картину, окружающую создание сперва мазера, Р° потом Рё лазера, полезно рассмотреть состояние исследований РїРѕ физике Рё РґСѓС…, СЃ которым эти исследования выполнялись РІ РіРѕРґС‹ после Второй РјРёСЂРѕРІРѕР№ РІРѕР№РЅС‹. Перед Первой РјРёСЂРѕРІРѕР№ РІРѕР№РЅРѕР№ исследования проводились персонально или малыми группами, РЅРµ имеющими связей СЃ промышленностью Рё РЅРµ предвидящих каких-либо применений. Ученые старались удовлетворить СЃРІРѕРµ любопытство путем открытия Рё объяснения новых явлений. Открытие радия Марией РљСЋСЂРё (18671934) СЏСЂРєРёР№ пример. РћРЅР° начала СЃ наблюдения, что некоторые минералы, РёР· которых извлечен уран, элемент, радиоактивность которого была открыта РђРЅСЂРё Беккерелем (18521908), показывают радиоактивность большую, чем можно было приписать содержанию урана. Поэтому внутри этих минералов должны быть РѕРґРЅР° или более субстанций СЃ радиоактивностью большей, чем Сѓ урана. Рто заставило ее изучить эти субстанции. Рти исследования были проведены РІ сарае СЃ огромными трудностями, без какой-либо помощи, РєСЂРѕРјРµ ее мужа Пьера (18591906). Финальным результатом было открытие полония Рё радия (1898). Р’СЃРєРѕСЂРµ было обнаружено, что излучение, испускаемое радиоактивными веществами, обладает биологическими эффектами, Рё РёС… стали использовать РІ Р±РѕСЂСЊР±Рµ СЃ раком. Таким образом, открытие радия привело Рє важному практическому применению, хотя этого никто РЅРµ предполагал вначале исследования
Во время Второй мировой войны ситуация изменилась радикально, особенно в США, где были получены самые важные результаты, относящиеся к нашей истории. Разработка радара, который существенно повлиял на исход войны, ядерные исследования, кульминацией которых явилось создание атомной бомбы всё это показало огромные возможности, заключенные в физических исследованиях, и сколь экстраординарные применения могут быть получены. К концу войны физика предстала как важнейшая наука для будущего.
В 1948 г. изобретение транзистора и последующая революция в электронике предстали еще одним революционным шагом. Теперь исследования не кончались сами по себе с единственной целью получить чистые знания, но они стали способом получить новые знания, ведущие к конкретным применениям со значительным социальным последствием.
Оказалось, что физика не является абстрактной наукой для немногих избранных, но представляет инструмент, способный дать существенные элементы для развития общества или, в зависимости от того, что желают иметь, для его уничтожения. Ядерные исследования и разработка ядерных реакторов для получения энергии (сегодня рассматриваемое с некоторым скепсисом) после Второй мировой войны рассматривались с огромной благосклонностью как средство решения энергетической проблемы для человечества.