Страница 99 из 161
В то время старались увеличить рабочую частоту радаров. Военно-воздушные силы просили спроектировать радар с частотой 2400 МГц. Такой радар работал бы в неосвоенном диапазоне и обещал более точное бомбометание.
Однако Таунс, прочитав неопубликованный меморандум ван Флека по теории поглощения в водяных парах, отметил, что излучение на такой частоте сильно поглощается водяными парами. Тем не менее военные заказчики настаивали попробовать это. �так, Таунс построил такой радар и убедился, что он не работает. В результате этой работы Таунс стал интересоваться микроволновой спектроскопией (радиоспектроскопия).
Р’ 1947 Рі. Р�СЃРёРґРѕСЂ Раби предложил Таунсу перейти РёР· Bell Labs РІ Колумбийский университет для работы РІ его РіСЂСѓРїРїРµ. Рта РіСЂСѓРїРїР° продолжала исследования программы военных лет РїРѕ магнетронам для генерации миллиметровых волн, Рё эти исследования поддерживались военными. Таунс быстро стал авторитетом РІ области радиоспектроскопии Рё РІ использовании микроволн для изучения свойств веществ. Р’ эти РіРѕРґС‹ Таунс интересовался созданием атомных часов СЃ использованием поглощения микроволн РІ аммиаке для стабилизации частоты.
В 1950 г. он стал профессором физики. В это же время военные организовали специальный исследовательский комитет по изучению миллиметровых волн и предложили Таунсу быть председателем. Таунс проработал на этом посту почти два года и не был удовлетворен его деятельностью. В один из дней, когда он был по делам комитета в Вашингтоне, как он вспоминал:
По совпадению, я был в номере отеля с моим другом и коллегой Артуром Шавловым, который позднее занялся лазером. Я проснулся рано и, чтобы не беспокоить его, вышел, сел на скамейку в парке и стал ломать голову над тем, почему мы терпим неудачи (в создании генератора миллиметровых волн). Было ясно, что требуется найти способ сделать очень маленький, прецизионный резонатор с возможностью связать энергию, заключенную в нем, с электромагнитным полем. Но это наводило на мысль о молекуле, а техническая трудность создания такого маленького резонатора и обеспечения его энергией означала, что надо найти способ использовать молекулы! Пожалуй, свежий утренний воздух побудил меня внезапно увидеть, как это можно сделать. За несколько минут я набросал схему и рассчитал требования к молекулярно-пучковой системе, с помощью которой можно отделить молекулы с высокой энергией от молекул с низкой энергией, и затем пропустить их через резонатор, в котором заключено электромагнитное излучение, стимулирующее дальнейшее излучение от молекул. Тем самым обеспечивалась обратная связь и непрерывная генерация[5].
РћРЅ думал, что был малый шанс РЅР° успех, Рё РЅРµ РіРѕРІРѕСЂРёР» РѕР± этом РЅРёРєРѕРјСѓ РЅР° собрании комитета. Осенью 1951 Рі., РІ Колумбии, Рє нему обратился Джеймс Гордон Р·Р° темой для своей диссертации. Рљ проекту, связанному СЃ темой диссертации Гордона, Таунс РїРѕРїСЂРѕСЃРёР» присоединиться Херба Цайгера, поскольку Таунс понимал, что будет полезным участие эксперта РїРѕ молекулярным пучкам, который уже закончил диссертацию. Обучение Рё работа Цайгера РІ Колумбийском университете финансировалось корпорацией Юнион Карбайд. Двумя годами РґРѕ начала работы над мазером, РѕРґРёРЅ сотрудник компании, обладающий пророческим даром, СѓРіРѕРІРѕСЂРёР» руководство дать 10 000 $ тому, кто сможет установить, как получить интенсивное Р�Рљ-излучение, СЃ целью выяснить возможности использования этого излучения для иницирования специфических химических реакций. Несмотря РЅР° то, что Таунс настаивал, что РѕРЅ РЅРµ знает, как это сделать, хотя это Рё очень интересно, корпорация предоставила ему деньги для оплаты ассистентов (РїРѕСЃС‚-РґРѕРєРѕРІ). Рто дало возможность для работы Шавлова Рё Цайгера РІ РіРѕРґС‹ перед запуском мазера. Таким образом, Цайгер присоединился Рє проекту, предложенному Таунсом.
Р’ конструкции Таунса резонатор был очень важен. Действительно, требовалось удерживать РІ нем электромагнитную энергию как можно большее время для взаимодействия СЃ молекулами (С‚.Рµ. потери РІ нем должны быть минимальными). Детальные расчеты, сделанные осенью 1951 Рі., показали, что очень трудно сделать резонатор для длин волн РІ половину миллиметра, как первоначально полагал Таунс, надеясь использовать дейтерированный аммиак. Поэтому РѕРЅ решил сосредоточить СЃРІРѕРµ внимание РЅР° излучении СЃ длиной волны 1,25 СЃРј обычного аммиака, поскольку для такой длины волны уже существовали компоненты (резонатор), требуемые для успеха. Рто решение означало, переключить проект СЃ цели добиться успеха РІ области миллиметровых волн РЅР° демонстрацию РЅРѕРІРѕРіРѕ принципа генерации РІ уже известной спектральной области.