Время вспять, или Физик, физик, где ты был - [142]

— поздний ребенок

Та работа, о которой я сейчас расскажу, не имеет ничего общего с предыдущим, и что меня в ней забавляет, это каким образом она появилась на свет. Она является моей последней чисто научной публикацией (1984) и, несомненно, моим первым и последним вкладом в μSR, область, в которую я въехал, так сказать, задним ходом.

Прежде всего, что такое μSR? Давно известно, что у электрона есть тяжелый брат, так называемый мюон, масса которого в двести раз больше электронной. Согласно законам квантовой электродинамики, которым мюон рабски подчиняется, у него есть магнитный момент меньший электронного в точно таком же отношении. Мюон — неустойчивая частица, которая распадается в среднем через 2,2 микросекунды на электрон (или позитрон, так как заряд мюона может быть положительным или отрицательным) и на две нейтральные частицы — нейтрино и антинейтрино. Принцип μSR (muon spin rotationon или resonance) основан на двух фактах: 1)когда быстрый положительный мюон останавливается в мишени, он поляризован на все сто процентов по направлению своего импульса, 2)когда он распадается, существует сильная корреляция между направлением его спина и импульсом позитрона. Эти два факта позволяют следить за прецессией спина мюона или вообще за любой его дезориентацией внутри мишени, считая число позитронов, излучаемых в данном направлении. Таким образом, спин мюона, так же как и спин нейтрона (и, как мы видели раньше, ядерный спин ⁴³Са), является микроскопическим зондом для тонкого изучения магнитных свойств сплошной материи. Тот факт, что мюон вооружен электрическим зарядом и не может, как нейтрон, блуждать инкогнито внутри материи, имеет последствия, положительные или отрицательные в зависимости от изучаемой проблемы. Прибавим еще, что положительный мюон может захватить электрон и сформировать с ним водородоподобный атом, так называемый мюоний.

В 1984 году более полтысячи физиков занимались μSR в разных частях света, и я решил ознакомиться с этим предметом. Считая самым верным средством освоить предмет — это его преподавать, я выбрал μSR темой моего курса в Коллеже на 1984 год.

Один факт привлек мое внимание. При отсутствии внешнего магнитного поля неподвижный мюон быстро теряет поляризацию через флип-флопы (или флип-флипы) со спинами ближайших ядер. Деполяризацию мюона можно отвратить с помощью внешнего, так называемого удерживающего, поля, направленного вдоль начальной поляризации мюона. В этом поле ларморовская частота мюона гораздо выше, чем частота любого ядерного спина, флип-флопы запрещены, так как при них энергия не сохраняется, и поляризация мюона не изменяется. Все это было широко известно.

Однако, и в этом заключалась моя идея, если внутри образца существует уже ядерное расщепление в отсутствие внешнего поля, обусловленное, например, квадрупольным взаимодействием или сверхтонкой структурой свободного радикала, то, подбирая подходящее значение внешнего поля, можно заставить это расщепление совпасть с зеемановским расщеплением спина мюона. При таком значении поля могут произойти резонансные флип-флопы спина мюона со спинами ядер мишени, что можно наблюдать через резонансную деполяризацию мюона. Метод легко распространить на тот случай, когда мюон захватил электрон и сформировал мюоний. Он широко известен в ЯМР под названием пересечение уровней.

Мне казалось, что эта идея открывала новые возможности для спектроскопии сплошной материи с помощью μSR. Однако она была так проста, чтобы не сказать очевидна, что я не мог понять, почему ее до сих пор не пустили в ход. Наверное, думал я, ее испробовали и отбросили по какой-то причине, о которой я не догадываюсь. Я попросил нашего библиотекаря Мадлен Порнеф (Madeleine Porneuf) разыскать с помощью компьютера все статьи, где ключом являлись одновременно muon и level-crossing. Были тысячи с muon, сотни с level-crossing, но ни одной с обоими. В тот же день я поместил краткую заметку в «Доклады» нашей Академии и разослал препринты по всем лабораториям, занимавшимся этим делом. Результат превзошел все мои ожидания, так как метод распространился молниеносно.

В 1986 году на международной конференции по μSR в Швеции более трети всех докладов были основаны на этой технике, и при подведении итогов конференции было сказано, что это самый важный вклад со времени предыдущей международной конференции по μSR три года тому назад. Это лишний раз доказывает то, о чем я не раз говорил читателю, а именно, что издали порой виднее, чем вблизи. Во всяком случае, это мой первый и последний опыт с компьютером (если не считать писания моих воспоминаний).

IV. ЗАПАД И ВОСТОК

Oh, East is East and West is West and never the Twain shall meet.[18]

Kipling

Долго ль мне гулять на свете …

Оксфорд. — Россия. — Америка. — Дальний Восток. — Голландия. — Женева. — Израиль. — Юпап

До 1947 года я ни разу не выезжал за границу (хотя въехал из-за границы в 1925 году, как я предлинно рассказал в начале этой книги). За исключением восьминедельного путешествия по Азии в 1964 году мои поездки ограничились Европой и Северной Америкой (поправка: в 1987 году я побывал в Новосибирске, который, я полагаю, нужно считать Азией).