(продолжение. Начало в №11/2018 и сл.)
СОРАТНИКИ Е.К. ЗАВОЙСКОГО
Когда 22 июня 1941 г. фашистская Германия напала на СССР, коллектив казанских физиков, работавших над экспериментальным обнаружением ЯМР — ЭПР, распался. С.А. Альтшулер ушёл добровольцем на военную службу и вскоре был отправлен на фронт. Университетская лаборатория, где проходили эксперименты, как мы уже знаем, была разгромлена. Б.М. Козырев, с молодости не отличавшийся крепким здоровьем, по его воспоминаниям, был полностью выбит из колеи создавшимися обстоятельствами. Казань, как и вся страна (и не только наша), погрузилась во мрак военного времени в жутком сочетании со сталинщиной, с голодом, холодом.
Однако научный подвиг был всё-таки совершён: Е.К. Завойский и Б.М. Козырев с разницей в неделю успешно защитили выстраданные ими диссертации: Евгений Константинович — докторскую, 30 января 1945 г., в московском ФИАНе, Борис Михайлович — кандидатскую (докторскую — в 1957 г.), 7 февраля 1945 г. в Казанском химико-технологическом институте[1]. Семён Александрович Альтшулер ушёл на фронт кандидатом физ.-мат. наук, а докторскую диссертацию защитил в 1955 г.
О том времени Б.М. Козырев оставил замечательные воспоминания, фрагменты из которых были воспроизведены выше. Как учёный Борис Михайлович известен своими работами в области магнитной радиоспектроскопии. Один из её родоначальников, он, как и Семён Александрович Альтшулер, продолжал развивать эту область знаний. Благодаря трём учёным — С.А. Альтшулеру, Е.К. Завойскому и Б.М. Козыреву (в таком порядке они подписывали свои совместные работы) — Казань вышла на мировой уровень.
После смерти Сталина, когда железный занавес несколько пообветшал, советские учёные смогли участвовать в зарубежных конференциях, совещаниях, семинарах, что до этого было доступно только избранным единицам. Первым из троих казанцев чудом смог выехать за рубеж беспартийный Б.М. Козырев. В общей сложности он побывал в семи зарубежных поездках (1953, 1958, 1968 — Франция; 1955 — Англия, 1958 — Бельгия, 1969 — Италия).
С 4 по 6 апреля 1955 г. в Кембридже (Англия) состоялся Международный семинар по микроволновой и радиоспектроскопии, на который собрались более 250 физиков из 15 стран мира. Естественно, большинство составляли англичане. Самыми многочисленными были делегации из США (16 человек) и из Швейцарии (10 человек). Из тех, чьи статьи чаще других появлялись на страницах научных журналов, нужно отметить У. Горди, Г.С. Гутовского, Г.Э. Пайка, Ч.Х. Таунса (нобелевский лауреат 1964 г., совместно с Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым), А. Абрагама, Р.С. Малликена (нобелевский лауреат 1966 г.), Д. Инграма. Советский Союз представляли Б.М. Козырев и А.М. Прохоров.
Организуя этот семинар, Фарадеевское общество имело целью внедрить новую технику радиоспектроскопии в химию. На секции ЭПР-спектроскопии коллега Е.К. Завойского — Б.М. Козырев представил доклад «Парамагнитный резонанс в растворах электролитов», который вызвал большой интерес у присутствовавших. Он подчеркнул, что ЭПР был открыт в 1944 г. Завойским, и назвал метод, предложенный им для наблюдения магнитных резонансов, методом Завойского. Однако положительного отклика среди иностранных учёных не последовало: за три года до этого семинара Э.М. Пёрселл и Ф. Блох стали нобелевским лауреатами за открытие ЯМР, и почти все европейские и американские физики ссылались на их работы как на основополагающие. Типичную позицию западных физиков сформулировал Г.С. Гутовский: «Магнитные свойства ядер известны уже более четверти века. Однако до 1946 г. не были разработаны точные и чувствительные экспериментальные методы для непосредственного наблюдения различных эффектов ядерного магнетизма в твёрдом теле. Такие методы были открыты независимо и одновременно группой Блоха в Стэнфордском университете и группой Пёрселла в Гарварде. Электронные чёрные ящики Пёрселла были несколько отличны от блоховских. Пёрселл назвал свой эксперимент ядерным магнитным резонансом, а Блох назвал свой эксперимент ядерной индукцией. Но оба метода в своих основных чертах эквивалентны»[2].
Возвращаясь из зарубежных научных командировок, Б.М. Козырев рассказывал, что за границей считали, в СССР работают два Завойских, что «старый» Завойский, автор статей по ЭПР, ничего нового не пишет, а в Москве появился «новый» Завойский, работающий в другой области физики. До конца жизни моего отца в Казань продолжали приходить письма на его имя. Ни одно письмо из-за рубежа никогда не приходило на домашний адрес: он не имел права никому сообщать его за границей.
Когда Завойский покинул Казань, эстафету в области ЭПР в Казанском университете принял физик-теоретик С.А. Альтшулер (Б.М. Козырев работал в Педагогическом институте, а затем перешёл в Физико-технический институт). Фронтовик, человек, преданный науке, он, будучи демобилизован, быстро переориентировался на мирную жизнь. В 1955 г. Альтшулер защитил докторскую диссертацию на тему «Теория некоторых явлений парамагнитного резонанса» и возглавил кафедру теоретической и экспериментальной физики. Через два года им была создана проблемная лаборатория магнитной радиоспектроскопии, и Семён Александрович стал её научным руководителем.
В 1961 г. С.А. Альтшулер и Б.М. Козырев издали книгу «Электронный парамагнитный резонанс»[3], в которой впервые был дан полный обзор как теоретических, так и экспериментальных работ в области ЭПР. Этот труд стал настольной книгой для тех, кто работал в данной области или делал в ней свои первые шаги. Среди физиков книга стала бестселлером. Она способствовала распространению методов магнитной радиоспектроскопии в Советском Союзе. Вскоре она была переведена и издана в Германской Демократической Республике, США и Польше[4].
С.А. Альтшулер добился того, что в Казанском университете на базе лаборатории радиоспектроскопии была образована кафедра квантовой электроники и радиоспектроскопии, заведовать которой стал его ученик М.М. Зарипов, а кафедра Альтшулера стала называться кафедрой теоретической физики.
Альтшулер уделял большое внимание подготовке молодых кадров, пополняя кафедру лучшими выпускниками физического факультета и аспирантами.
Не буду останавливаться на научных работах С.А. Альтшулера. Об этом написано достаточно много. Обращусь к той стороне его деятельности, в результате которой ЭПР и казанская школа физиков вышли на мировой уровень. Без международного резонанса электронный парамагнитный резонанс так и остался бы советской диковинкой. А в этом отношении Семёном Александровичем сделано невероятно много.
С 1960 г. он начал выезжать за границу. Его первая научная поездка состоялась уже в хрущёвское время, он был командирован в ГДР, чтобы принять участие в заседаниях Физического общества ГДР, где выступил с докладом «Об исследованиях ПР в Казанском университете». Через три года он побывал с докладом в Чехословакии на Международной конференции по физике и технике низких температур. А ещё через три года был в Югославии на XIV АМПЕР-Конгрессе, где выступил с докладом «Спин-фононные взаимодействия в парамагнитных ионных кристаллах».
Во время Всесоюзной юбилейной конференции по ЭПР (Казань, 1969 г.) С.А. Альтшулер был председателем Оргкомитета, и по его приглашению съехались учёные не только СССР, но и иностранные физики. В 1970 г. он выступил на XVI АМПЕР-Конгрессе в Румынии и был приглашён на следующий, XVII АМПЕР-Конгресс в Финляндию уже не только как участник, но и как член Оргкомитета. В период с 1973 по 1981 гг. он побывал в научных командировках в Польше, ГДР, ФРГ, в союзных республиках Латвия и Эстония. Благодаря активной деятельности Семёна Александровича рос престиж казанских физиков как у нас в стране, так и за рубежом.
С.А. Альтшулер и Б.М. Козырев в течение тридцати лет проводили в своих книгах мысль, что магнитная радиоспектроскопия зародилась в Казани и имела своим истоком работы доцента Казанского университета Е.К. Завойского. Уже в предисловии к переводному изданию книги К.Я. Гортера они писали о методе Завойского, а само явление несколько позже Б.М. Козырев назвал «эффектом Завойского». После того как в 1952 г. Пёрселл и Блох были удостоены нобелевской премии, в статьях казанских коллег появилась фраза, которая в деликатной форме явилась ответом на это событие: «Естественным продолжением изучения парамагнитного резонанса, обусловленного магнитными моментами электронов, явилось открытие аналогичного эффекта на атомных ядрах, сделанное Пёрселлом и Блохом с сотрудниками»[5].
На Всесоюзной конференции, посвящённой 25-летию ЭПР (1969 г.) и проходившей в Казани, вопросу о предыстории открытия ЭПР были посвящены два доклада: доклад нобелевского лауреата (1966) А. Кастлера (Франция) и совместный доклад С.А. Альтшулера с Б.М. Козыревым. По-видимому, А. Кастлер и до приезда в Казань интересовался этим вопросом. Завершая своё выступление, он сказал: «Когда вчерашним вечером мы подлетали к казанскому аэропорту, чтобы присутствовать на этой конференции, наш самолёт пролетал над Волгой. Увидеть эту реку было для нас волнующим событием. Волга начинается с небольшого источника, растёт всё больше и больше и, наконец, превращается в громадный поток, многоводный, как море. Так и парамагнитный резонанс. Он начался с небольшого эксперимента, выполненного здесь, в Казанском университете 25 лет назад. За прошедшие годы он превратился в огромную область исследований и привёл к тысячам экспериментов и публикаций. Теперь самое подходящее время оглянуться назад и обозреть совершённое»[6].
НА ДРУГОМ КОНТИНЕНТЕ
В 1940-е годы на другом континенте, непосредственно не затронутом действиями Второй мировой войны, шло бурное развитие физики, самым ярким свидетельством чего стали преступные взрывы атомных бомб над японскими городами Хиросимой и Нагасаки в августе 1945 года.
После окончания войны в США оживилась деятельность АФО. Если на 1944 год в нём состоял 4 461 человек, то через два года — 5 714, а ещё через три — 8 888. Общество объединяло как отечественных, так и иностранных учёных. Бóльшую часть его составляли физики США. Например, от штата Калифорния — 590 человек, а от штата Массачусеттс — 495. Помимо американцев значительную часть АФО на 1948 г. составляли физики Англии (142 человека) и Японии (113 человек). Голландию представляли всего 24 физика (К.Я. Гортер в АФО не был отмечен). От СССР в АФО входили академики А.Ф. Иоффе и П.Л. Капица, а также член-корреспондент Я.И. Френкель (правда, последний числился неизвестно где находившимся с момента начала войны)[7].
В США издавалось множество физических журналов: «Physical Review», «Review of Scientific Instruments», «American Journal of Physics», «Journal of Applied Physics» и другие, где печатались статьи учёных из многих стран мира. Пятьдесят девять стран являлись их подписчиками[8]. В СССР из США приходили 1 419 экземпляров журналов, что ставило СССР на первое место среди подписчиков (второе занимала Англия — 1 270 экземпляров).
В советском научном да и в политическом мирах отлично понимали значение научной информации. Журналы являлись её легальным источником и не требовали для её добывания никаких особенных усилий, кроме денег на подписку[9].
Журналы «The Review of Scientific Instruments» и «Science Abstracts» знакомили учёных с новым публикациями по физике и другим естественным наукам, в то время как в послевоенной Германии, разделённой на зоны, директор Института Макса Планка М. фон Лауэ сокрушался: «Мы почти целиком изолированы от иностранных публикаций»[10].
Американцы-члены АФО были сотрудниками многочисленных университетов, институтов, колледжей, исследовательских лабораторий и компаний. Заплатив определённый взнос, они получали журналы «Physical Review» и «Physical Abstracts».
АФО имело чёткий график работы. На заседания, проводившиеся не менее четырёх раз в год в разных городах страны, съезжались сотни специалистов. Для них заранее бронировались гостиничные номера. Программы заседаний и рефераты докладов аккуратно печатались в «Bulletin of the American Physical Society». В общем, АФО, имевшее своей целью «прогресс и распространение физических знаний», работало очень эффективно.
О такой организации науки и службы научной информации советские учёные могли только мечтать. Как свидетель могу сказать, что иностранные журналы, в получении которых был особенно заинтересован мой отец, приходили ему по подписке (уже в Москве) с большим опозданием. Через Ленинскую библиотеку (ныне РГБ) получить свежие журналы было невозможно, там задержки были ещё больше. С какого-то года советским ученым была разрешена подписка на иностранные научные журналы. Учёные подавали заявления на их выписку в Книжный отдел АН СССР, а специальная комиссия Президиума АН их утверждала. Так, на подписку журнала «Nucleonics» отцом были заплачены 175 рублей (1951 г.), а в 1958 г. ему было сообщено, что «по независящим от Отдела обстоятельствам» журнал «Physical Review» непосредственно из-за границы в 1959 г. выписан быть не может»[11], т. е «Physical Review» начал приходить в копиях. Что греха таить? Сама видела вымаранные чёрной краской статьи в некоторых журналах (не Phys. Rev.), которые находились в спецфонде и выдавались не всем.
Работы по магнитному резонансу в разное время поддерживали U.S. Atomic Energy Commission, Air Force Office of Scientific Research, Office of Ordnance Research. В СССР у тех, кто занимался магнитным резонансом, такой мощной финансовой подпитки не было.
Э.М. ПЁРСЕЛЛ И ЕГО СОТРУДНИКИ
Первая статья по ядерному магнитному резонансу Э.М. Пёрселла (в соавторстве с Г.К. Торри и Р.В. Паундом) «Resonance Absorption by Nuclear Magnetic Momtents in a Solid» была закончена, согласно его воспоминаниям, 15 декабря 1945 г. и поступила в редакцию журнала «Physical Review» 24 декабря того же года. Опубликована она была в январском номере следующего, 1946 года в разделе писем[12].
Э.М. Пёрселл (Из: Science. 1953. Vol. 3068. P. 431)
Эдвард Миллс (Майлс) Пёрселл (1912 — 1997) родился в г. Тейлорвилле (штат Иллионойс, США). Образование получил в университете Пердью (г. Лафайет, штат Индиана). Занимался у профессора К. Ларк-Горовица. В 1933 г. он был направлен в Высшую Техническую школу в Карлсруэ (Германия), где учился у ординарного профессора теоретической физики Вальтера Вейцеля. В следующем году он вернулся в Штаты, чтобы продолжить учёбу в Гарварде, где в 1938 г. получил степень доктора. Затем он работал там же в качестве преподавателя физики. К концу 1940 г. у Пёрселла появились в печати семь статей: «Electron Diffraction from Vacuum-Sublimated Layers» (совместно с К. Ларк-Горовицем и Х.Ж. Йерианом)[13]; «New Method of Making Thin Films» (совместно с Й.Д. Хоувом)[14]; «Method of Making Extremely Thin Films» (совместно с Й.Д. Хоувом)[15]; «Model for One-Dimentional Schrődinger Equation»[16]; «Entropy and Magnetic Susceptibility of Paramagnetic Salts Below 1 K» (совместно с М.Х Хэббом)[17]; «Magnetic Cooling Experiments» (совместно с М.Х. Хэббом)[18]; «Focusing of Charged Particles by Sрherical Condenser»[19].
Во время Второй мировой войны Пёрселл был принят в Радиационную лабораторию Массчузеттского технологического института, где он возглавил группу по фундаментальным разработкам, сменив Н. Рэмзи. Лаборатория была образована в ноябре 1940 г. для того, чтобы снабжать вооружённые силы США микроволновыми радарами. Она работала под надзором Национального исследовательского комитета обороны. Подобные лаборатории функционировали в то время в Великобритании, Канаде и Австралии, а, кроме того, имелись коммерческие лаборатории как в США, так и в других странах. В это время 75 % всех физиков США перешли в область военных работ.
Радиационную лабораторию МТИ возглавлял Л.А. ДюБридж, заместителем его был И.А. Раби. В связи с ростом объёма работ штат лаборатории быстро вырос (с 40 человек в начале 1941 г. до 400 к середине 1945 г.). К концу войны в США радарное оборудование производилось более, чем на 100 млн. долларов в месяц[20].
Что касается деятельности Пёрселла в Радиационной лаборатории, то известно, что летом 1942 г. он ездил в Англию (совместно с И.А. Раби, М. Каннером и др.), где около месяца провёл в Мальвернском научно-исследовательском институте дальней связи.
В 1944 г. Э.М. Пёрселл и Ф. Блох состояли советниками в Управлении научных исследований и усовершенствований.
Спустя несколько дней после взрывов атомных бомб над Японией Радиационная лаборатория была распущена. Однако ряд её сотрудников был оставлен примерно на полгода для того, чтобы подготовить к изданию её труды — двадцать восемь томов, выходивших в 1947— 1951 гг.
Подводя итоги работы Лаборатории, директор ДюБридж писал:
«Огромные усилия в области исследований и разработок, которые были затрачены на развитие радаров и связанной с ними техники во время Второй мировой войны, имели выход не только в сотнях радарных приборов для военного (а некоторые и для, возможно, мирного) использования, но также в огромном объёме информации и новой техники в электронике и в высокочастотных полях. Так как этот основной материал может иметь большое значение для науки и техники, то было важно опубликовать его, как только это позволили сделать соображения безопасности»[21].
Г.К. Торри
Среди участников этого издания были Э.М. Пёрселл[22], Г.К. Торри и Р.В. Паунд, будущие авторы первой американской публикации по ядерному резонансу.
После того как была закончена работа по написанию трудов Радиационной лаборатории, Э.М. Пёрселл вернулся в Гарвардский университет, где с вышеназванными сотрудниками приступил к новой научно-исследовательской работе, увенчавшейся присуждением ему совместно с Ф. Блохом нобелевской премии (1952 г.).
Корреспондент «Boston Jerald» шутливо писал по поводу пресс-конференции, которую дал Э.М. Пёрселл после присуждения ему нобелевской премии, что его открытие «не преобразит промышленность и не поможет домохозяйке, однако даст физикам точный инструмент для очень точного измерения магнитных свойств ядра — сердец атомов… Во всяком случае, это довольно важная вещь в области науки и показывает, что может сделать человек в свободное время»[23].
Вторым участником работы по ЯМР в группе Пёрселла был тридцатипятилетний Генри Катлер Торри. Окончив университет, Торри преподавал в Пенсильванском университете. В 1935 г. в журнале «Physical Review» появилась одна из его статей, посвящённая вязкости дейтерия[24]. Работая у И.А. Раби, Торри вместе с ним опубликовал статью «Sign of the Nuclear Magnetic Moment of K39»[25]. Во время войны Торри также работал в Радиационной лаборатории, где занимался кристаллическими детекторами. Так же, как и Пёрселл, он принимал участие в написании трудов лаборатории[26]. Вот что вспоминал Торри полвека спустя: «Когда в декабре 1945 г. пришло время подписывать статью-письмо в редакцию журнала «Physical Review», где заявлялось о нашем первом наблюдении ЯМР в твёрдом теле, Роберт Паунд и я настояли на том, чтобы Эдвард Пёрселл был первым среди авторов, в признание его лидерства и главной роли в нашей работе; вопрос о двух других именах был решён броском монеты»[27].
По свидетельству Н. Блумбергена, Торри «внёс значительный вклад в теорию и осуществление первого эксперимента по ЯМР»[28].
Третьим и самым молодым участником работы по магнитной абсорбции в группе Э.М. Пёрселла был Роберт Вивиан Паунд. Он родился в Канаде в Риджевее, образование получил в университете Буффало, после чего служил в компании «Сабмэрин сигнал» в Бостоне. Так же, как Пёрселл и Торри, во время войны он принимал участие в оборонных работах Радиационной лаборатории, где был начальником лаборатории микроволновых микшеров и конвертеров, а позднее работал над изданием её трудов. С осени 1945 г. Паунд начал работать в Гарварском университете, в группе Пёрселла. По словам А. Абрагама, это был «настоящий волшебник электроники»[29].
Спустя короткое время после того, как Э.М. Пёрселл, Г.К. Торри и Р.В. Паунд опубликовали свою первую статью в журнале «Physical Review»[30], в Гарвард из Нидерландов прибыл Николаас Блумберген, будущий нобелевский лауреат, а тогда молодой человек, жаждавший заниматься наукой. Впоследствии, будучи уже в отставке, он вспоминал тот период времени[31]. Блумберген стал участником ранних работ по ядерному магнитному резонансу в США.
Среди прочих на нобелевскую премию Пёрселла и Блоха номинировал Кай Сигбан [32].
Документ из Центра истории науки (Стокгольм)
ИЗ ИНТЕРВЬЮ Э.М. ПЁРСЕЛЛА
23 ноября 1976 г. Э.М. Пёрселл дал интервью доктору К. Сопке. Вот что он поведал об эксперименте, в результате которого был обнаружен ядерный магнитный резонанс: «Где-то в августе 1945 г. у меня действительно возникла идея эксперимента, и я заручился помощью Генри Торри и Боба Паунда. Я говорю Боб, потому что я его хорошо знал, он тогда очень молодым, но из всех сотрудников Радиационной Лаборатории он был самым компетентным в вопросах соотношений сигнал-шум приёмников. Генри также был связан с этим. Он был выпускником Колумбийского университета, где занимался молекулярным пучком, и знал, что к чему, да к тому же был очень компетентным теоретиком. Так что мы стали хорошей командой в том смысле, что по отдельности мы не смогли бы ничего сделать, а тут каждый был незаменим. Мы не знали, что за идея была у Блоха и над чем он работал тогда в Стэнфорде. Абсолютно ничего не знали. Хотя полагаю, что Феликс думал над ней уже перед тем, как из Кэмбриджа вернуться в Стэнфорд. Но в любом случае я его тогда не знал. Знал, что он есть и видел его. Итак, единственная вещь, задержавшая нас в работе над эксперментом, и это случилось, я думаю, как раз после того, как мы попробовали осуществить идею и сразу же потерпели поражение; тогда мы узнали, что двумя или тремя годами раньше у Гортера в Лейдене была в сущности та же идея, и у него ничего не вышло. Мы узнали об этом, так как у нас была фотокопия или что-то вроде этого, той статьи, которая не дошла до нас во время войны, но я до неё как-то добрался, нашёл её здесь и прочитал. Вроде бы, это была не фотокопия, а микрофильм. И кто-то, не припомню, кто именно сказал нам о статье или слышал от кого-то, мы просмотрели статью. Ну, во всяком случае, мы решили, что мы уже знаем, почему это не получалось, мы это уже предусмотрели и готовились к соединению со временем релаксации. Мы думали, что Гортер насыщал парамагнетик перед резонансом, мы решили продолжить и попробовать вновь, работали над этим и, наконец, мы получили резонанс — всё это было до того, как мы узнали, что происходит в Стэнфорде. И тогда мы услышали об этом, и они, наконец, получили резонанс примерно через месяц или позднее, использовав технику crossed-cоils. Наше первое знакомство с группой из Стэнфорда было с Биллом Хэнсеном, очень интересным человеком, сотрудником Блоха. Он был нам хорошо известен как один из изобретателей клистрона. Он успевал бывать и в Радиационной лаборатории, и мы знали, что он прекрасный эксперт и очень весёлый парень, но Билл Хэнсен уехал на восток, это было, я думаю, в марте 46, и тогда мы начали наши общие эксперименты…»
Ф. БЛОХ И ЕГО СОТРУДНИКИ
Через месяц после публикации статьи группы Э.М. Пёрселла в том же «Physical Review» появилась статья группы Ф. Блоха[33].
Ф. Блох (Из: Science. 1953. Vol. 118. No. 3068. P. 425)
Феликс Блох[34] (1905 — 1983) родился в Цюрихе. Образование получил в Федеральном технологическом институте родного города, где прослушал курсы П. Дебая, Г. Вайля, Э. Шрёдингера. Степень доктора получил в Лейпциге, работая в Институте теоретической физики у В. Гейзенберга над темой «О квантовой механике электронов в кристаллических решётках»[35].
В летнее время в 1928 — 1931 гг. на так называемые «Лейпцигские доклады» собирались многие физики. Последняя их встреча произошла в феврале 1933 г. Темами докладов были: квантовая теория и химия (с участием Ф. Лондона и П. Дирака); дипольный момент и химическая структура, электронная интерференция (с участием Н.Ф. Мотта, Ф. Блоха и Р.Э. Пайерлса); строение молекул и магнетизм (с участием П.Л. Капицы, Х.А. Крамерса и В.Й. Гааза). Руководили этими мероприятиями П. Дебай и В. Гейзенберг[36].
Защитив диссертацию, Ф. Блох вернулся в Цюрих и в течение года занимался вопросами сверхпроводимости у В. Паули. В те дни у него одновременно, кроме Блоха, работали Р. Пайерлс, Дж.Р. Оппенгеймер, И. Раби, Л. Розенфельд и Л. Ландау[37].
Начиная с 1928 г., Блох регулярно печатался в разных журналах, чаще один, реже с соавторами. До переезда в США он опубликовал статьи в немецких журналах: «Zft. f. Phys.» (1928 — 1932), «Annalen der Physik» (1932), во французском «Journal de Рhysique et le Radium» (1933), в советском «Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion» (1934), в швейцарском «Helvetica Physica Acta» (1934), а начиная с 1934 г., преимущественно в «Physical Review» и время от времени в научно-популярных журналах («Science», «Physics Today», «American Scientist»).
В 1929 г. Блох опубликовал статью «Замечания к электронной теории ферромагнетизма и электропроводности»[38], в которой сослался на работы советских физиков Я.Г. Дорфмана, Р.И. Януса и И. Кикоина, появившиеся в том же журнале, но в более раннем номере. Установить точнее, когда состоялось личное знакомство Блоха с Я.Г. Дорфманом (который почти через три десятка лет претендовал на соавторство в открытии ЭПР) не удалось. Скорее всего, Дорфман и Блох познакомились во время визита Блоха в СССР по приглашению Л.Д. Ландау (1931 г.), когда Блох побывал в Харькове, Москве и Ленинграде[39]. В марте 1931 г. в Украинском физико-техническом институт (Харьков) проходила Всесоюзная конференция по магнетизму, организованная Д.Д. Иваненко. С Ландау Блох был знаком со времени пребывания в полуторагодовой заграничной командировке от Наркомпроса (1929 — 1931 гг.). Известно, что Л.В. Розенкевич перевёл на русский язык брошюру Ф. Блоха «Молекуярная теория магнетизма»[40], а через два года в другом издательстве эта работа Блоха вышла в переводе Б.И. Давыдова[41].
В 1929 г. Блох провёл несколько месяцев в Голландии у профессора А.Д. Фоккера в Гарлеме, а в конце года как Лоренцевский стипендиат поехал в Утрехт к профессору Х.А. Крамерсу, в лаборатории которого написал две статьи[42]. В следующем, 1930 г. Блох возвратился в Лейпциг к Гейзенбергу и защитил вторую диссертацию, как того требовали немецкие академические правила[43]. Год спустя в качестве эрстедовского стипендиата он полгода (зима 1931 — 1932 гг.) работал в Копенгагене у Н. Бора[44], а затем получил Рокфеллеровскую стипендию и смог побывать в Риме у Э. Ферми. После визита к Н. Бору на своём пути в Рим Блох получил письмо от профессора физического отделения Стэнфордского университета (США) Д.Л. Вэбстера с приглашением работать.
Из письма академика А.Ф. Иоффе от 30 апреля 1933 г. следует, что Абрам Фёдорович хотел заполучить Ф. Блоха в Физико-технический институт. В связи с приходом к власти в Германии Гитлера, когда уже стала явной направленность его политики, Иоффе писал П. Эренфесту, что в СССР «нет еврейского вопроса»[45]. Видимо, переговоры с Блохом Иоффе поручил Дорфману, зная, что они знакомы.
В России сохранились три письма Ф. Блоха к Я.Г.Дорфману (1933 —1935 гг.). До 1986 г. они находились в Рукописном отделе РНБ[46], а затем были переданы в музей Политехнического института (ныне Политехнический университет). Скорее всего, передача писем в музей произошла по ходатайству сына Я.И. Френкеля, историка науки В.Я. Френкеля.
Из писем Ф. Блоха следует, что будущий нобелевский лауреат рассматривал как вариант предложение Я.Г. Дорфмана работать в создававшемся тогда Уральском институте, куда последний должен был быть переведён[47]. В письме от 13 мая 1933 г. Блох перечислил семь вопросов, на которые он просил ответить, среди них: «Каковы материальные условия, а именно, жилищные условия, снабжение, оплата и т. д. Какую часть моего содержания я мог бы получать в «валюте»? Последний вопрос для меня важен, так как в виду контакта с зарубежной физикой для меня было бы абсолютно необходимо пребывание время от времени за рубежом»[48].
Год спустя в советском журнале, издававшемся на немецком языке, была напечатана статья Блоха «Физическое значение некоторых времён в квантовой электродинамике»[49].
Всё же, опасаясь расистских репрессий, Блох решил покинуть Европу. Вначале он уехал в Швейцарию, а оттуда в Париж, где некоторое время жил у П. Ланжевена. Во Франции были опубликованы две его статьи[50]. А в 1934 г. Блох уехал в США и приступил к работе в Стэнфордском университете. С тех пор он печатался в «Physical Review», и в том же году им были опубликованы следующие работы: «Radiative Auger Effect» (совместно с П.А. Россом), «Double Electron Transitions in Х-Ray Spectra» и «Mechanism of Unimolecular Electron Capture» (cовместно с Н.Э. Брэдбери). В 1936 г. Блох опубликовал работы «On the Magnetic Scattering of Neutrons» и «On the Probability of Y-Rays Emission» (совместно с Г. Гамовым) и «On the Continuous Y- Radiation Accompaying the β —Decay».
В 1937 г. Блох продолжил прежнюю работу по магнитному рассеянию нейтронов. Совместно с А. Нордсиком им была написана статья «A Note on the Radiation Field of the Electron». Тогда же он опубликовал ещё две статьи: «A Deutron Source for Nuclear Research» (совместно с Н.Э.Брэдбери) и «The Scattering and Absotption Сross Section of Neutron in Cobalt» (совместно с Н.Э. Брэдбери и Х. Тейтелем).
Большое внимание Блох уделял чтению курсов. Известно, что им были прочитаны следующие курсы лекций: «Современная теория ядерной физики», «Теория столкновений», «Квантовая теория металлического состояния», «Современная физика», а также курс по ядерным пучкам.
В предвоенные годы Блоха интересовали следующие проблемы: магнитный момент нейтрона, рассеяние медленных нейтронов в ферромагнетиках, а также резонансное рассеяние протонов и нейтронов водорода.
В годы Второй мировой войны Блох был занят в Манхэттенском проекте (1943 — 1944 гг.[51]) Он занимался изучением свойств изотопов урана[52]. Но, как следует из его интервью (1968 г.), работать в Лос Аламосе ему не понравилось: он «не мог жить в такой атмосфере. Письма вскрывались, человек находился под постоянным надзором»[53]. Затем он пришёл в Кембридж (штат Массачузеттс), чтобы работать в Исследовательской радиолаборатории (RRL).
Эта радиолаборатория была учреждена Управлением научных исследований и усовершенствований (OSRD) для разработки методов борьбы с вражескими радарами. Она работала под эгидой Гарварского университета, а подчинялась отделу № 15 Национального исследовательского комитета по оборонным мероприятиям. Директором лаборатории был Ф.Э Терман. Лаборатория занималась главным образом применением техники незатухающих волн к высоким радиочастотам, которые требовались для радаров. Она сотрудничала со многими учреждениями США и Великобритании.
После окончания войны в издательстве McGraw-Hill Book Company Inc. вышли два тома её трудов. В отличие от 28-томного издания Радиационной лаборатории, где был отмечен поимённый вклад её основных сотрудников, в этом издании упоминание имён практически было сведено к нулю. И поэтому вклад Ф. Блоха выделить в нём невозможно. Однако в 1946 г. в одном из журналов появилась его статья в соавторстве с М. Хэмермэшем и М. Филлипс «Radar Reflections from Long Conductors»[54].
О времени, непосредственно предшествовавшем открытию «ядерной индукции», сохранились воспоминания профессора Цюрихского университета Г. Штауба: «В сентябре 1945 г. я приехал на несколько дней в Стэнфорд. Феликс вернулся туда уже некоторое время назад и с большим энтузиазмом приступил к мирной работе. Я очень хорошо помню, как в солнечный день в его саду он сказал мне, что полагает, что он нашёл действительно бесспорный метод для сравнения магнитных моментов нейтрона и протона. В присущей ему обычной и простой манере, используя только классические идеи и модели, он объяснил свой эксперимент, и я впервые услышал о ядерной индукции. Он убеждал меня сразу же вернуться в Стэнфорд, чтобы участвовать в этой работе, но как бы я ни жалел (я и теперь жалею об этом), я должен был задержаться в Лос Аламосе до февраля 1946 года. Когда же я, наконец, вернулся, Феликс, Билл Хэнсен и Мартин Паккард только что успешно завершили первые эксперименты по ядерной индукции, использовав тот же старый трёхдюймовый магнит для лекционных демонстраций, который мы применяли для экспериментов по поляризации нейтронов»[55].
Но это был уже сентябрь 1945 года. Статья же группы Ф. Блоха была опубликована в феврале 1946 г. Иными словами, публикация Блоха и его сотрудников не была первой, она отставала, прежде всего, от статей Е.К. Завойского, а также от статьи группы Э.М. Пёрселла, опередившего Блоха на месяц.
О том же времени позднее вспоминал физик Виллис Лэмб:
«В военные 1943 — 1945 годы я работал в Колумбийском университете над микроволновыми магнетронными генераторами. В 1945 г. у меня была возможность навестить Блоха в Стэнфорде, и он изложил мне свою просьбу, которую я нашел несколько загадочной, но рад был помочь. Ему был нужен постоянный магнит, какой обычно используется для получения магнитных полей магнетронов. Я сказал, что наши магнетроны небольшие, а так как поле должно быть высоким, то нам приходится снабжать наш подковообразный магнит полюсными железными наконечниками с высокой проницаемостью. Они увеличивали магнитное поле, но значительно снижали его пространственную область. Феликс говорил о большой области сильного поля, так что мы договорились, что я пришлю ему подковообразный магнит без полюсных наконечников, намагниченный настолько, насколько позволяло наше оборудование. По возвращении в Нью Йорк я поспешил получить запасной магнит и намагнитил его так, как только мог. Затем отослал его Блоху по почте.
Даже после замечательного открытия ядерной индукции в 1946 г., —продолжал Лэмб, — я не понимал, зачем ему понадобился магнит. Несколько лет спустя Блох объяснил мне причину. По представлениям 1945 г., время, необходимое для достижения термодинамического равновесия системы ядерных магнитных моментов в твёрдом теле предполагалось довольно большим. В самом деле, летом 1941 г. Блох и я прослушали лекцию Ван Флека по теории, которая, казалось, ясно указывала на очень большие времена релаксации. В 1945 г. Феликс обдумывал предстоящую попытку обнаружить ядерный магнетизм. Для этого ему нужны были спины, частично ориентированные вдоль магнитного поля. Думая, что это может занять долгое время, он хотел иметь образец, содержащий протоны, «пропитанные» в магнитном поле на время, значительно более продолжительное, чем требуемое для наступления равновесия, так, чтобы там мог быть наблюден чистый ядерный магнетизм. Пока шла работа, Блох понял, что добавка в жидкий образец парамагнитных примесей даст лучший результат. Так что образец с протонным многомесячным «пропитыванием» в моем магните никогда не использовался»[56].
Среди коллег Ф. Блоха и соавторов его первой статьи по ядерной индукции был необычайно энергичный и талантливый Вильям Вэбстер Хэнсен (1909 — 1949)[57]. Он родился в США в городе Фресно (штат Калифорния). Образование получил в Стэнфордском университете, где затем и работал у профессора Д.Л. Вэбстера, который в ту пору занимался рентгеновскими лучами. В 1928 г. в Трудах Национальной Академии наук США была напечатана статья с участием девятнадцатилетнего физика. Известно, что Хэнсен осуществлял математическую часть этой ранней работы[58].
В.В. Хэнсен
С 1 января 1933 г. Хэнсен стал стипендиатом Массачусеттского технологического института. Известны работы Хэнсена по лабораторной технике[59]. Спустя полтора года он вернулся в Стэнфорд и работал в должности старшего преподавателя.
В 1941 г. Хэнсен защитил диссертацию и получил звание профессора. Во время Второй мировой войны он занимался радарной и микроволновой техникой, будучи сотрудником известной фирмы «Сперри джайроскоп». Когда была образована Радиационная лаборатория в Кэмбридже, Хэнсен читал лекции её сотрудникам. После окончания войны Хэнсен занимался подготовкой к изданию трудов лаборатории. В 1945 г. он вернулся в Стэнфорд в качестве полного профессора и вёл работу по созданию серии больших линейных ускорителей. За свою недолгую жизнь Хэнсен запатентовал множество изобретений: только за 1944-1949 гг. он сделался владельцем пятидесяти патентов[60]. С ним сотрудничали братья Р.Х. и С.Ф. Вэриэн, создатели знаменитой американской приборостроительной фирмы. После смерти Хэнсена с его именем появились ещё тридцать четыре патента, один из которых был в соавторстве с Ф. Блохом.
В связи с историей магнитного резонанса особый интерес представила бы записная книжка В.В. Хэнсена, хранящаяся в бумагах Ф. Блоха[61]. Но для меня она, увы, недоступна.
М.Э. Паккард
Третьим участником работы по ядерной индукции в группе Блоха и самым молодым был Мартин Эверетт Паккард. В 1942 г. он окончил университет штата Орегон и в 1942 — 1945 гг. работал в исследовательской инженерной лаборатории фирмы «Вестингхауз», а затем в Стэнфордском университете. В 1946 г., когда была опубликована работа по ядерной индукции, ему было 25 лет.
(продолжение следует)
[1] Козырев Б.М. Парамагнитная релаксация в кристаллах некоторых солей. Казань, 1944. 148 с.
[2] Discussion of the Faraday Society. Microwave and Radio-Frequency Spectroscopy. 1955. Vol. 19. P. 187.
[3] Альтшулер С.А., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс, М.: Гос. физ.-мат. лит., 1961.
[4] Paramagnetische Elekrtonenresonanz. Leipzig. Teubner Verlag, 1963.
Electron Paramagnetic Resonance. N.Y.-Lnd. Academic Press, 1964.
Elektrowy rezonans paramagnetyczny. Pan’stwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa, 1965.
[5] Altŝuler S.A., Kozyrev B.M. Some Problems of Paramagnetic Resonance // Suppl. аl VIII, ser. X del Nuovo Cimento. 1956, nо. 4. P. 614.
[6] Кастлер А. К вопросу о предыстории открытия электронного парамагнитного резонанса // Парамагнитный резонанс (1944-1969). М., Наука, 1971. С. 14.
[7] Bull. Amer. Phys. Soc. 1948. Vol. 23, nо. 6. P.122.
Bull. Amer. Phys. Soc. 1955. Vol. 30, nо. 6. P. 15.
[8] Rev. Sci. Instr. 1946. Vol. 17, nо. 12. P. 530.
[9] От отца знаю, что в «Курчатовском институте» ему было предложено подменить результаты своей работы, от чего он отказался и ответил тому, кто ему сделал это предложение той же монетой: это подорвет престиж советской науки.
[10] Laue M. von. A Report on the State of Physics in Germany // Amer. J. Phys. 1949. Vol. 17, nо. 3. P. 137-141.
[11] Личный архив Е. К. Завойского.
[12] Phys. Rev. 1946. Vol. 68. nо. 1-2 (1 and 15 January). P. 37-38.
[13] Phys Rev. 1934. Vol. 45. P. 123.
[14] Rev. Sci. Instr. 1935. Vol. 6. P. 401-403.
[15] Phys. Rev. 1935. Vol. 47. P. 329.
[16] Phys. Rev. 1936. Vol. 47. P. 875.
[17] Phys. Rev. 1936. Vol. 50. P. 384.
[18] J. Chem. Phys. 1937. no. 5. P. 338-350.
[19] Phys. Rev. 1938. Vol. 54. P. 818-826.
[20] Massachusetts Institute of Technology. Radiation Laboratory Series. N.Y.-Toronto-London. McGraw-Hill Book Company Inc. 1947. Vol. 1. P. VII.
[21] Ibid. P. VII.
[22] Massachuserrs Institute of Technology. Radiation Laboratory Series. N.Y.-Toronto-London. 1947. Vol. I. P. 18-62 – The Radar Equation; Vol. 8. 1948. P. 73-88 – Complicated Targets (совместно с А.И. Ф. Зигертом); P. 116-126 – Limitations of Pulse Radar; Vol. 11. 1947. P. 473-514 – Mesurements of Standing Waves; Vol. 13. 1951. P. 664-671 – Meаsurements of Atmosperic Absorption.
[23] Lec. Three. Introdution to NMR.
[24] Phys. Rev. 1935. Vol. 47. P. 644-645.
[25] Phys. Rev. 1937. Vol. 51. P. 379.
[26] Massachusetts Institute of Technology. Radiation Laboratory Series… Vol. 15. Crystal Rectifier (совместно с К. А. Уитмером).
[27] Phys. Today. 1995. Sept. P. 121.
[28] Bloembergen N. Encounters in Magnetic Resonance. Selected Papers. World Scientific. Singapore-New Jersey-London-Hong Kong. 1996. P. 8. Книга была прислана мне автором в подарок с надписью: «To Natalie Zavoiskaja. In memory of Zavoisky, Academician. Nico Bloembergen. Tucson, 19 Feb. 2003».
[29] Абрагам А. Время вспять, или физик, физик, где ты был. М.: Наука, 1991. С. 173.
[30] Phys. Rev. 1946. Vol. 69, nо. 1-2. P. 37-38.
[31] Grant D. M., Harris R. K. Encyclopedia of Nuclear Magnetic Resonance. Chichester-N.Y.-Brisbane-Toronto-Singapore, 1996. Vol. 1. P. 220-224; Encounters in Magnetic Resonance… P. 1-29.
[32] Подсказано А.М. Блохом.
[33] Phys. Rev. 1946. Vol. 69, nо. 3-4 (February 1 and 15). P. 127.
[34] Nature. 1952. Vоl. 170, nо. 4335. P. 911-912.
Nobel Lectures Including Presentation Speeches and Laureates Biographies. Physics. 1942-1962. Amsterdam, 1964. P. 217-218.
McGraw-Hill Modern Men of Science. 1966. P. 45-46.
Felix Bloch and Twentieth Century Physics // Rice University Studies. 1980. Vol. 66, nо. 3.
Biographical Encyclopedia of Scientists. N. Y., 1981. Vol. 1. P. 82-83.
Who’s who in Switzerland. Geneva, 1982-1983. P. 72.
Webster’s American Biographues. 1984. P. 112.
The Who’s Who of Nobel Prize Winners. 1986. P. 168.
Nobel Prize Winners. An H. W. Wilson Biographical Dictionary. N. Y., 1987. P. 102-104.
The Encyclopedia Americana. International Edition. 1987. Vol. 4. P. 82.
Фридман С. А. Евреи – лауреаты нобелевской премии. М., 2000. С. 51-53.
[35] Bloch F. Űber die Quantenmechanik der Elektronen in Kristallgittern // Zft. f. Phys. 1928 Bd. 52. S. 550-600.
[36] Werner Heisenberg und die Physik unserer Zeit. Braunschweug, 1961. S. 6.
[37] Pauli W. Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u. a. N. Y.-Heidelberg-Berlin. Springerverlag, 1979. S. 497.
[38] Bloch F. Bemerkungen zur Elektronentheorie des Ferromagnetismus und der elektrischen Leitfähigkeit // Zft. f. Phys. 1929. Bd. 53. S. 545-555; ещё одна статья 1929 г.: Zur Susziptibilität und Widerstandsänderung der Metalle im Magnetfeld // Zft. f. Phys. 1929. Bd. 53. S. 216-227.
[39] Oral History Transcript – Dr. Felix Bloch. 1981. http://www.aip.org/history/ohilist/5004.html. О знакомстве Я.Г.Дорфмана с Ф. Блохом мой отец знать не мог,так как историей физики он не занимался.
[40] Блох Ф. Молекулярная теория магнетизма. Пер. с немецкого. НТИ Украины. Харьков-Киев, 1934; То же. М.; ОНТИ, 1934.
[41] То же. Л.- М. Глав. Ред. обще-техн. лит., 1936.
[42] Bloch F. Zum elektrischen Widerstandsgesetz bei tiefen Temperaturen // Zft.f. Phys. 1930. Bd. 59. S. 208-214;
Zur Theorie des Ferromagnetismus // Zft f. Phys. 1930. Bd. 61. S. 206-214.
[43] Bloch F. Zur Theorie des Austauschproblems und der Remanenzerscheinung der Ferromagnetika // Zft. f. Phys. 1932. Bd. 74. S. 295-335.
[44] Bloch F. Zur Bremsung rasch bewegter Teichlchen beim Durchgang durch Materie // Ann. Phys. 1933. Bd. 16, Folge 5. S. 285-320.
[45] Эренфест-Иоффе. Научная переписка. 1907-1933. Л.: Наука, 1990. С. 302.
[46] РНБ. Отдел рукописей. Ф. 651.
[47] Завойская Н.Е. Неопубликованные письма нобелевского лауреата Ф. Блоха // Петряевские чтения. 2010. Материалы Всероссийской научной конференции (Киров, 25-26 февраля 2010 г.). С. 294-299.
[48] Интересно было бы узнать, имеются ли в огромном архиве Ф. Блоха, хранящемся в Зелёной библиотеке Стэнфордского университета, письма Я.Г. Дорфмана, за какие годы и какого содержания.
[49] Bloch F. Die physikalische Bedeutung mehrerer Zeiten in der Quantenelektrodynamik // Phys. Zft. der Sowietunion. 1934. Bd. 5. S. 302-315.
[50] Bloch F. Conservation Theorem of the Metallic State // J. de Physique et le Radium. 1933. Vol. 4. P. 486-491.
Bloch F. Les electrons dans les metaux. Problemes statiquies magnetisme. Paris. 1934. 22 p.
[51] http://www.stanford.edu/dept/physics/history/faculty-hist.html
[52] Nobel Prize Winners. An H. W. Biographical dictionary. N. Y., 1987. P. 103.
The Cambridge Ditionary of American Biography. Cambridge, 1995. P. 71.
Felix Bloch and 20th Century Physics // Rice University Studies. 1980. Vol. 66, nо. 3. P. 198.
[53] Oral History Transcript – Felix Bloch. http://www.aip.org/history/ohilist/4510.html. P. 54.
[54] Bloch F., Hammermesh M., Phillips M. // J. Appl. Physics. 1946. Vol. 17, nо. 12. P. 1015-1020.
[55] Felix Bloch and Twentieth Century // Rice University Studies 1980. Vol. 66, nо. 3. P. 199. В интервью (1968 г.) Блох упомянул август-сентябрь 1945 г.
[56] Willis Lamb / Fife encounters with Felix Bloch // Rice Universoty Studies. 1980. Vol. 66, n 3. P. 140.
[57] Bloch F. William Webster Hansen // Biographcal Memoirs. Nat. Acad. of Sci.. 1952. Vol. 27. P. 121-137.
В 1990 г. исследовательской лаборатории Стэнфордского университета, где работал Хэнсен, было присвоено его имя.
[58] Webster D. L., Clark H., Yeatman R. M., Hansen W. W. Intensities of K-series Х-rays from Thin Targets // Proc. Nat. Acad. Sci. 1928. Vol. 14, no. 9. P. 679-686.
[59] Hansen W. W. A Lecture-Demonstration Оscillograph // Rev Sci. Instr. 1932. Vol. 3. P. 305-308.
Hansen W. W. A Type of Electrical Apparatus // J. Appl. Phys. 1938. Vol. 9. P. 654-663.
[60] Например: High-Fequency Electrical Apparatus. Index of Patents Issued from the United States Patent Office. 1944, no. 2,359,811; High-frequency Tube Structure. Index of Patents… 1945, no. 2, 391, 016; Electronic Oscillator-Detector. Index of Patents… 1946, no. 2, 406,370; Secret Communication. Index of Patents… 1947, no. 2, 418, 119.
Ultra High Frequency Circuit and Method. Index of Patents… 1948, no. 2,452, 566; High-Frequency Bridge Circuit. Index of Patents… 1949, no. 2, 484, 028.
[61] Архив Стэнфордского университета. Фонд Ф. Блоха. University Archives Stanford University, Green Library.
Оригинал: http://7i.7iskusstv.com/y2019/nomer1/zavojskaja/
