Время вспять или физик, физик где ты был - Абрагам А.
Скачать (прямая ссылка):
Оставалось доказать экспериментально физическую сущность псевдомагнитного поля, которого пока еще никто не видел. Для поляризованной протонной мишени это выглядело просто. Псевдомагнитный момент протона ц'(1 Н) огромен и псевдомагнитное поле Я* внутри водородной мишени будет порядка двух-трех тесла (!) для стопроцентной поляризации.
Экспериментальная установка была стандартной. Пучок нейтронов со стопроцентной поляризацией проходит через поляризованную протонную мишень, которая погружена в жидкий гелий внутри криостата. При выходе из мишени нейтроны падают на анализатор, который настроен так, чтобы допускать до нейтронного счетчика лишь нейтроны с поляризацией, обратной поляризации пучка. Счетчик, понятно, считает очень мало нейтронов. Радиочастотная катушка, намотанная вокруг образца, создает внутри мишени вращающееся поле с амплитудой Н\. Если частота вращающегося поля равна ларморовской частоте нейтрона внутри мишени, поле резонансно поворачивает спины нейтронов и анализатор допускает к счетчику большее число нейтронов. Скорость счета увеличивается. По значению резонансной частоты, при которой это происходит, можно определить смещение Afin и измерить псевдомагнитное поле Я*.
Все это проще простого, но возникла экспериментальная трудность, преодоление которой сделало эксперимент гораздо более интересным и, осмелюсь сказать, более красивым. Чтобы перевернуть спин нейтрона в одну микросекунду (таково было время пролета нейтрона через мишень), требовалось вращающееся поле с амплитудой в сто гауссов, что было немыслимо с катушкой, купающейся в жидком гелии.
Постараюсь объяснить, как мы выбрались из этого тупика, что нелегко описать словами. Да простит мне читатель, которому объяснение покажется тарабарщиной. Накладываем на образец вращающееся радиочастотное поле с амплитудой Н\ в один гаусс (вместо требуемых ста). Частота его сдвинута на небольшую величину Д (соответствующую сотне гауссов) от ларморовской частоты протона (не нейтрона!!). Эффективное поле He, которое тогда "видят" протоны, наклонено по отношению к главному внешнему полю Я на малый угол 0= (Ні/А) fts (1/100). Вдоль эффективного поля He ориентируется ядерная намагниченность М, а также ядерная псевдонамагниченность М* и псевдомагнитное поле Я* = 4тгМ*, которое в нашем эксперименте было приблизительно 304
Во рослые годы
10000 гауссов! Ввиду малой величины угла ? продольная слагающая вектора Я* практически не меняется, но Я* теперь имеет поперечную слагающую, равную H'^?H" и (1/100) х 10000 « 100 гауссов. Таким образом, мы одарили псевдомагнитное поле поперечной вращающейся слагающей Я* величиной 100 гауссов, как и требовалось.
"Ужель загадку разрешили? Ужели слово найдено?" - Нет, не совсем. Правда, мы создали вращающееся псевдомагнитное поле с амплитудой 100 гауссов, но вращается оно с частотой, близкой к ларморовской частоте протона, которая в вакууме отличается от нейтронной множителем порядка —(3/2), т.е. не только величиной, но и знаком. Что делать? Протон (как и все остальные ядерные спины мишени) "видит" только внешнее магнитное поле Я, а нейтрон видит вдобавок и продольное псевдомагнитное поле Я*. Припомним пир в "Макбете", где призрак Банко один видит Макбет. Легко подогнать внешнее поле Я так, чтобы ларморов-ская частота нейтрона П„ =7„(Я+ H*) равнялась внутри образца ларморовской частоте протона Clp = ~fTH.
Все сработало! Спин нейтрона под действием резонансного вращающегося псевдомагнитного поля Я* в 100 гауссов переворачивается, как миленький. Физическая реальность псевдомагнитного поля была доказана с блеском. Добавлю, что я не знаю другого примера, где чисто ядерное поле модулируется как электромагнитное. Забавно, не правда ли?
Кроме доказательства физической реальности псевдомагнитного поля, этот акробатический эксперимент позволил измерить, конечно, Ц* протона, но это представляло мало интереса, так как он был давно известен. Для измерения р,* ядер других изотопов этот метод не подходит, потому что он основан именно на очень большой величине /і* протона.
Я придумал вариант, основанный на методе, который Рамзи предложил много лет тому назад для очень точного измерения магнитных взаимодействий в двухатомных молекулах и с помощью которого он по сей день тщетно пытается "насыпать щепотку соли на хвост" неуловимого электрического дипольного момента нейтрона. Не стану здесь излагать мой вариант, который подходит для всех /і*, даже самых малых. Его изложение можно найти в нашей монографии с Гольдманом. Скажу только, что мы измерили этим способом /і* приблизительно для сотни изотопов. Результатами наших измерений широко пользуются нейтронщики всего мира.
Чтобы покончить с псевдомагнетизмом, я должен сообщить, что через некоторое время после нашего опыта с вращающимся псевдомагнитным полем я обнаружил, не без немалого неудовольствия Ядерный магнитный порядок
305
(как сказал бы немец), что на несколько лет раньше два советских теоретика из Дубны - Подгорецкий и Барышевский - предсказали теоретически существование нейтронной прецессии в поляризованной мишени. Их подход во многом отличался от моего, но результат, конечно, был тот же. Хотя Дубна располагала тогда лучшими нейтронными пучками в СССР, а также сильной группой, работающей над поляризованными мишенями, их статья не содержала ни одного реалистичного указания, как обнаружить прецессию, и экспериментов в Дубне не было проведено. Это свидетельствует о качестве контактов в СССР между экспериментаторами и теоретиками. Хочу надеяться, что они тоже перестраиваются.
