Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрагам А. -> "Время вспять или физик, физик где ты был" -> 136

Время вспять или физик, физик где ты был - Абрагам А.

Абрагам А. Время вспять или физик, физик где ты был — М.: Наука , 1991. — 391 c.
Скачать (прямая ссылка): vremyavspyatilifizikgdetibil1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 183 >> Следующая


Легкомысленную аналогию между системой спинов и римской толпой можно провести немного дальше. Внешнее "папское поле" действует на взоры, а не на носы римлян и ориентирует носы лишь косвенно, ввиду их вынужденного анатомического параллелизма со взорами. Внутренний порядок в "чесноковой модели", наоборот, обусловливают сами носы. Нечто подобное происходит в электронном ферромагнетизме. Там каждый спин является носителем параллельного ему магнитного момента, напоминая параллелизм между носом и взглядом римлян. Внешнее магнитное поле ориентирует не спины, а магнитные моменты, за которыми спины следуют из-за своего вынужденного параллелизма с ними. За внутренний порядок ферромагнитного вещества отвечают сами спины благодаря немагнитному квантовому обменному механизму Ядерный магнитный порядок

289

связи, как было объяснено раньше в другой главе, а магнитные моменты лишь послушно следуют за ними.

В ядерном порядке обменная связь между спинами не встречается (за исключением 3He, к которому я еще вернусь). Между ними существует лишь магнитная связь, которая, по крайней мере для легких ядер, имеет вполне определенную математическую форму так называемого дипольного взаимодействия и силу, обусловленную величиной магнитных моментов и междуатомных расстояний, - все вещи хорошо известные. В дипольном магнитном упорядочении все может быть подсчитано из первых принципов: это "чистая" задача. Именно эти два свойства - чистота и трудность (нечто вроде недоступной белизны Гималайской вершины) -влекли меня к ядерному магнитному порядку в течение двадцати лет, меня и тех, которые согласились проделать со мной хоть часть этого пути. Хорошо, но "Как и Кто, и Когда", - сказал Киплинг. "Вот вопрос", - сказал некто другой.

* Ключи к задаче

Ключи к задаче были в моих руках: это динамическая ядерная поляризация (ДЯП) и спиновая температура. Первая создает почти совершенный зеемановский порядок спинов; вторая - "охлаждение" спинов до температур, потребных для появления дальнего ядерного порядка (до микрокельвина или меньше), при которых зеемановский порядок переходит во внутренний, дипольный.

На самом деле вместо понятия спиновой температуры удобно пользоваться понятием энтропии, о которой здесь достаточно напомнить, что она является количественной мерой беспорядка, царствующего в системе. Энтропия равняется нулю при совершенном порядке и принимает максимальное значение при полном хаосе. Создавая почти совершенный зеемановский порядок, мы приводим энтропию почти к нулю или, по крайней мере, к значению, которое ниже критической энтропии, соответствующей дальнему порядку. Следующий шаг заключается в том, чтобы снять внешнее поле, но очень медленно, почти адиабатически, т.е. увеличивая при этом энтропию как можно меньше. Во время этого адиабатического размагничивания внешний зеемановский порядок постепенно переходит во внутренний, дипольный. (Римской аналогией здесь являлось бы медленное исчезновение папы из своего окна, подобно исчезновению чеширского (Cheshire) кота в "Алисе в стране чудес".)

В 1960 году я предал бумаге свои мысли о ядерном магнитном порядке с некоторыми подробностями о возможности их осуществления в письме в "Physical Review" под заглавием "О возможности наблюдать кооперативные явления в ядерном магнетизме."

10 А. Абрагам 290

Во рослые годы

Оно ко мне вернулось от рецензента с двумя замечаниями, одним лестным, другим не столь. В первом говорилось, что раз автор руководит лабораторией с международной репутацией, почему бы ему не поставить сначала опыт, а потом писать о нем. Во втором говорилось, что эта идея приходила в голову многим физикам. Первое замечание не было лишено здравого смысла, а насчет второго можно теперь спросить, почему ни один из физиков, к0_ торому эта идея приходила в голову, ничего с ней не сделал. Я не стал спорить и опубликовал свои размышления в "Докла-Дах (Compte Rendus) нашей академии, журнале гостеприимном и мало читаемом за границей, что иногда позволяет публиковать промежуточные результаты, не возбуждая внимания соперников.

С экспериментальной точки зрения было одно затруднение, ко_ торое от меня не ускользнуло. Ввиду малости ядерных магнитных моментов ЯМР был тогда и, пожалуй, остался (почти) теперь единственным методом для наблюдения поведения ядерных спинов. Но ЯМР наблюдают в сильном поле. Если мы снизим его до нуля через адиабатическое размагничивание, мы, может быть, создадим упорядоченное состояние спинов, но тем самым лишим себя возможности убедиться в его существовании. Это как п0_ пытка узнать, гаснет ли лампа в холодильнике, когда закрываешь дверцу. Об этом я думал, когда опубликовал в "Compte Rendus" в 1962 году краткую заметку под заглавием "Ядерный ферромагнетизм во вращающейся системе координат". Теперь я открою скобки, чтобы объяснить сущность вращающейся системы, понятия широко употребляемого в ЯМР, а затем изложу принцип решения задачи "лампы в холодильнике".

'^Вращающаяся система и лампа в холодильнике

Раз ЯМР требует сильного поля, надо сделать так, чтобы были и волки сыты и овцы целы, т.е. ухитриться обеспечить обмен энтропией между резервуарами зеемановской и дипольной энергии в таком поле. Трудность заключается в том, что зеемановская энергия квантована в квантах, скажем, по сто мегагерц каждый, в то время как спектр дипольной энергии простирается на протяжении не более ста килогерц. В сильном поле эти системы, как говорятся, друг с другом не разговаривают. Однако существует возможность обеспечить поток энергии, а значит, и энтропии между ними, если снабдить дипольную систему энергией, которой ей не хватает, чтобы "разговаривать" с зеемановской системой. Это снабжение осуществляется радиочастотным полем, вращающимся с частотой fl, близкой к зеемановской частоте По- Одну из этих частот (обыкновенно зеемановскую По) медленно (адиабатически) изменяют, начиная со значения, отдаленного от ft, до самого q Ядерный магнитный порядок
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 183 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed