Чтение онлайн

Еще позже, как мы увидим, метод трех уровней найдет чрезвычайно широкое применение, и мы еще не раз убедимся в его возможностях.

Создатели стандартов частоты с оптической накачкой, да и все с ними соприкасавшиеся, не могли не заметить глубокой общности метода оптической накачки и метода трех уровней.

И колесо истории (конечно, не главное колесо, а малое, управляющее лишь одной областью науки) начало новый оборот. Во многих лабораториях нашлись энтузиасты, пожелавшие заставить стандарты частоты с оптической накачкой стать генераторами. Их не пугала обескураживающая работа Канторовича и Прохорова. Они четко сформулировали задачу. Создать стандарт частоты более удобный, простой и дешевый, чем другие, пусть за счет несколько меньшей точности.

Однако создание активной среды еще не достаточно для генерации. Необходимо, как мы знаем, достичь того, чтобы запас энергии в активной среде, способность атомов к усилению были достаточными для компенсации всех потерь энергии в системе, в том числе потерь в системе обратной связи.

Это требование в течение долгого времени стояло на пути всех исследований. Здесь возникало множество трудностей. Долго не удавалось создать достаточно мощного источника света накачки, дающего необходимо узкую спектральную линию. Источник не обеспечивал нужной стабильности излучения. После того, как эти трудности были преодолены, пришлось бороться с тем, что в рабочих колбочках было слишком мало атомов рубидия — наиболее подходящего для этой цели металла. Попытки увеличить их количество приводили к их более частым столкновениям, то есть к уширению спектральной линии, а это, в свою очередь, делало генерацию невозможной. Необходимость улучшить качество резонатора вступала в противоречие с тем, что внутрь него должен был проходить свет накачки.

Успех пришел к американскому ученому Давидовичу и его сотрудникам. Он пришел к тем, кто сумел взглянуть на задачу новыми глазами — от чего-то, ставшего, казалось, обязательным, отказаться, что-то добавить. Как тут не вспомнить великого Родена, который сказал, что камень превращается в скульптуру тогда, когда с него удалено все лишнее. Здесь излишней оказалась колбочка, стенки которой поглощали часть радиоволн. Ведь стенки этой колбочки, справедливо рассуждал Давидович, вносят в резонатор потери, делающие генерацию невозможной. Зачем же она тогда нужна? Но, отказавшись от колбочки, исследователи должны были изготовить резонатор из материала, не реагирующего с рубидием и имеющего малое электрическое сопротивление. Обычно применяемые для покрытия резонаторов серебро и золото поглощают рубидий, образуя с ним род амальгамы, и поэтому не подходят. Давидович не поленился и провел большую работу по изысканию новых веществ, он испытал кучу материалов. Удачным оказался резонатор из нержавеющей стали, покрытый изнутри слоем меди. Так Давидовичу и его коллегам удалось сконструировать очень хороший резонатор, имеющий весьма малые потери. Новшества не ограничились лишь отказом от колбочки. В приборе были применены другие усовершенствования. Одна из стенок резонатора была ажурной. Ведь она должна хорошо пропускать свет! Особенно остроумно была решена задача настройки резонатора и его изоляции от внешнего воздуха.

Настойчивость и изобретательность привели к успеху. При включении газоразрядной лампочки, освещавшей пары рубидия, находящиеся в резонаторе, в нем начали возбуждаться радиоволны. В отличие от молекулярного и водородного генераторов здесь не было пучков молекул или атомов. Здесь в чистом виде работала система возбуждения вспомогательным электромагнитным полем.

Новый генератор уже сейчас излучает примерно в тысячу раз большую энергию, чем водородный, и является самым монохроматическим генератором радиоволн. Это значит, что относительная ширина излучаемой им спектральной линии меньше, чем во всех существующих приборах. Рубидиевый генератор моложе своих квантовых коллег. Его возможности еще недостаточно изучены. Однако уже теперь ясно, что в некоторых областях техники он вытеснит своих старших братьев.

— Снимите, пожалуйста, часы, — сказал молодой человек и положил мои часики в ящик стола.

Идя за ним по залитой асфальтом дорожке, я вспоминала о таком же ритуале, свято выполняемом на горе Арагац, в Дубне и Новосибирске, — словом, всюду, где сильные магнитные поля применяются для исследования элементарных частиц.

В вестибюле магнитного павильона мой спутник весьма критически посмотрел на мои ноги.

— На шпильках нельзя, — проворчал он, — придется надеть тапочки.

Ни с чем подобным я еще не встречалась, но покорно сунула ноги в огромные шлепанцы.

— Готово, — бодро заявила я.

Но мой спутник не сдвинулся с места. На его лице я заметила недовольство, столь естественное для человека, которого оторвали от важного дела, и смущение, которое я отнесла за счет угрызений совести. Вдруг он отчеканил:

— А еще что-нибудь железное на вас есть? Тут, признаться, смутилась и я. Но, подумав, с облегчением сказала:

— Нет, только пластмасса.

И мы вошли. Однако огромного магнита, способного сорвать с ног туфли, я не увидела. В центре небольшого зала располагались лишь тонкие катушки, похожие на пересекающиеся гимнастические обручи, которые иногда называют хула-хуп. Внутри и вокруг них располагались приборы. Жгуты проводов исчезали в каком-то подобии шкафа.

Заметив дверь в противоположной стене, я уверенным шагом направилась к ней.

— Вы куда? — спросил мой спутник.

— К магниту, — ответила я.

— У нас здесь нет магнитов.

— Так куда вы меня привели?

— В магнитный павильон.

— ?

Впоследствии, знакомясь с работами молодых сотрудников Института земного магнетизма, я частенько вспоминала о первом визите в магнитный павильон, который, по-моему, следовало бы называть немагнитным. Ведь при его строительстве не применялись не только стальные балки, но не использован ни один железный гвоздь.

Дверные ручки, оконные шпингалеты, система отопления — словом, все в них изготовлено из немагнитных материалов.

Входя в эти павильоны, нужно вынимать из карманов ключи, снимать часы и даже ботинки, если подошва на них прибита железными гвоздями. Словом, на любой кусочек железа здесь наложен запрет более строгий, чем «табу» аборигенов Новой Зеландии.

При работе в магнитном павильоне возникают головоломные задачи, никогда не встречающиеся в других местах.

Например, как проверить и отградуировать прибор, предназначенный для измерения магнитных полей в космосе? Ведь эти поля в тысячи раз слабее магнитного поля Земли, поворачивающего стрелку компаса!

Представьте себе, что вы должны взвесить никель, которым покрыта штанга тяжеловеса. Можно, конечно, попытаться снять слой никеля, но, если он наложен добросовестно, это очень и очень трудно. Можно измерить толщину слоя и определить вес расчетным путем, но ведь слой может иметь неодинаковую толщину. Словом, измерить малую величину, объединенную с большей, всегда очень трудно.

Трудно измерять и малые магнитные поля, если земное поле превосходит их в десятки тысяч раз. В магнитном павильоне для этой цели применяются громадные катушки, по которым циркулирует электрический ток. Этот ток создает магнитное поле, которое выполняет задачу посложнее подвигов Геракла. Оно противопоставляет свою силу магнитной силе Земли. Подбирая его величину, можно с большой точностью скомпенсировать магнитное поле Земли в небольшом объеме внутри катушек. Чем больше компенсирующие катушки, тем больше и тот участок пространства, в котором магнитное поле практически равно нулю. Здесь магнитологи и проводят свои исследования.

Измерение слабых магнитных полей и небольших изменений магнитного поля Земли — дело не новое.

Миноискатель — прибор, спасший не одну человеческую жизнь, — один из таких приборов. Он обнаруживает мину, если в ней содержится стальная деталь весом всего в несколько граммов.

Но квантовая электроника открыла путь к созданию магнитометров нового типа, отличающихся еще большей точностью и чувствительностью. Особенно привлекательным была возможность надежной и удобной автоматизации измерения.