Текст книги "Превращения гиперболоида инженера Гарина"
Автор книги: Ирина Радунская
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 20 страниц)
ТУПИК БЕЗ ТУПИКА
Впрочем, молекулярный генератор, считающий молодого чемпиона своим прямым наследником, должен признать его небесное происхождение.
В 1945 году голландский астрофизик Ван де Холст высказал предположение, что атомы водорода, находящиеся в межзвездном пространстве, излучают радиоволны длиной около 21 сантиметра. Это не было домыслом или догадкой. Так показали ему строгие математические расчеты.
Путем математического анализа была получена еще одна, совершенно парадоксальная цифра, касающаяся характера этого излучения. Советский ученый И. С. Шкловский вычислил, что каждый атом межзвездного водорода, летая в свободном пространстве, может излучить радиоволну всего один раз за 10 миллионов лет!
Не будем вспоминать о всех возражениях и спорах, которыми были встречены прогнозы о космическом излучении водорода. Скажем о главном. Было ясно, что энергия, излучаемая отдельным атомом, очень мала. Казалось, нет никакой возможности уловить ее. Нет даже столь чувствительных радиоприемников. Но положение спасли размеры нашей Галактики. Они столь велики, что излучение от множества отдельных атомов, находящихся, если можно так выразиться, на луче зрения, складывается в заметную величину. Вот это-то суммарное излучение и удалось зафиксировать современными чувствительными приборами.
Так прогнозы Холста блестяще подтвердились. Радиоволны длиной в 21 сантиметр теперь систематически принимаются радиоастрономами из глубин вселенной.
Атом водорода – самый простой атом в природе – один протон и один электрон. Можно было надеяться, что при его помощи удастся создать самые точные атомные часы. Недаром говорят часовщики: чем проще механизм, тем лучше часы.
За эту задачу взялся профессор Норман Рэмси, тот самый, который придумал метод разделенных полей, ставший решающим шагом при создании атомных часов на пучке атомов цезия. Он решил, что пришла пора воссоздать радиоизлучение космического водорода в лаборатории. В свете опыта, полученного с молекулярными генераторами, ему было ясно, что для этого необходимо сформировать упорядоченный пучок атомов водорода, найти способ сортировать атомы этого пучка, отличающиеся запасом внутренней энергии, и направить отсортированные атомы в резонатор, где они должны излучать избыточную энергию в виде радиоволн.
В земных условиях свободный водород существует только в виде молекул, состоящих из двух атомов. Поэтому первой задачей было получение атомарного водорода. Несмотря на то, что химики знают много реакций, каждый элементарный акт которых приводит к освобождению атома водорода, химия не могла помочь делу: атомы водорода быстро находили друг друга и вновь соединялись в молекулы.
Пришлось обратиться к физике. Одним из удобных способов, разработанным замечательным американским оптиком Вудом, было применение электрического разряда. Поддерживая электрический разряд в разреженном газообразном водороде, он научился создавать такие условия, когда электрические силы разрывают молекулы водорода на отдельные атомы. Воспользовавшись этим и решив первую задачу, Рэмси перешел ко второй – созданию пучка атомов водорода.
Задача оказалась не сложной. Достаточно было при помощи узких каналов – капилляров соединить область разряда с пространством, в котором мощные насосы поддерживали высокий вакуум, и из каналов в вакуум начал вылетать пучок атомов водорода. Конечно, в этом пучке присутствовали и атомы-передатчики и атомы-приемники, причем, как всегда, последних было больше.
Третьим этапом была сортировка. Но атомы, как известно, электрически нейтральны, и центр тяжести отрицательного заряда электронов в них совпадает с центром положительного заряда ядра. Поэтому атомы невозможно сортировать при помощи электрических полей.
К счастью, атомы водорода обладают свойствами маленьких магнитиков. Если бы мы могли рассмотреть такой магнитик, то увидели бы, что он не простой, а составной. И ядро атома водорода – протон и электрон, вращающийся вокруг него, сами являются элементарными магнитиками. Причем магнитик-электрон почти в две тысячи раз сильнее магнитикапротона. Образующиеся из двух таких магнитиков магнитики-водороды могут быть двух сортов. В одном сорте магнитики-электроны и магнитикипротоны направлены одинаково, и поэтому их действие складывается, а в другом сорте они направлены противоположно, и поэтому их магнитное действие вычитается. В результате атомы водорода образуют два сорта, отличающихся своим поведением в магнитном поле.
Этим и воспользовался Рэмси для сортировки атомов водорода. Он создал неоднородное магнитное поле, по своим свойствам напоминающее поле электрического конденсатора молекулярного генератора. В этом поле атомы водорода, способные излучать радиоволны, собираются к оси магнитного поля, а атомы, стремящиеся поглотить их и поэтому играющие вредную роль, отбрасываются в стороны.
Теперь осталось поставить на пути отсортированного пучка объемный резонатор, настроенный на волну 21 сантиметр, и «космическое радиоизлучение» должно было возникнуть в лаборатории. Но…
Но природа не любит легких побед, а опытный ученый не может надеяться на то, что победа будет легкой. Расчет показал, что самый лучший резонатор недостаточно хорош для того, чтобы самый сильный пучок атомов водорода, который может быть практически получен, преодолел потери в резонаторе и вызвал в нем цепную реакцию генерации радиоволн. Атомы водорода в 17 раз легче молекул аммиака и поэтому при той же температуре летят в четыре раза быстрее. Кроме того, их магнитная энергия много меньше, чем электрическая энергия молекулы аммиака.
Но если самый сильный пучок не может возбудить самый лучший резонатор, подумал Рэмси, значит мы зашли в самый настоящий тупик. «Стенкой» этого тупика была задняя стенка резонатора, в которую ударялись атомы водорода, так и не успев отдать полю избыток своей энергии.
Казалось, проще всего убрать эту стенку и превратить резонатор в длинный волновод, по которому атомы могут лететь до тех пор, пока они не расстанутся со своей избыточной энергией. Но еще расчеты астрофизиков показали, что для этого не хватит размеров никакой лаборатории. Убрать стенку в прямом смысле слова не удалось. Но убрать ее было необходимо.
И Рэмси решил убрать стенку тупика, не убирая стенки резонатора! Это не выдумка писателя, а результат глубокого физического анализа.
Беда была в том, что, ударяясь о стенку, активный атом отдает ей свою избыточную энергию и отражается от нее уже приемником радиоволн. Вот Рэмси и решил придать стенке резонатора такие свойства, чтобы она не отбирала избыточную энергию у ударяющихся об нее атомов водорода. В этом случае атомы, летая от стенки к стенке, блуждали бы внутри резонатора так долго, что могли бы «высветить» внутри него свою избыточную энергию.
Не беспочвенная ли это идея – сделать так, чтобы стенка, оставаясь стенкой во всех смыслах этого слова, перестала быть ею с точки зрения взаимодействия с внутренней энергией атома?
Оказалось, что такие стенки можно создать. Для этого их следует покрыть каким-либо веществом, молекулы которого очень слабо взаимодействуют с атомами водорода. Долгие поиски показали, что такие вещества существуют и лучшими из них являются особые сорта парафина и замечательная пластмасса фторопласт, известная также под названием тефлон. Особенность парафинов состоит в том, что почти все электрические поля входящих в них атомов использованы на образование самих молекул парафина. Эта молекула имеет вид длинной цепочки атомов углерода, защищенных от внешнего мира связанными с ними атомами водорода. В результате такого строения молекула парафина взаимодействует с другими молекулами главным образом своими концами. Это проявляется, в частности, в том, что парафин кажется нам очень скользким, потому что его длинные молекулы легко перемещаются одна вдоль другой.
Все сказанное в большой степени относится и к тефлону, сравнительно твердой, термостойкой и очень скользкой на ощупь пластмассе. Только в ней основную защитную роль играют не атомы водорода, а атомы фтора.
Химики описывают свойства молекул парафина и тефлона на своем языке, говоря, что все связи входящих в них атомов насыщены. Они не могут активно связываться с другими атомами и молекулами. Поэтому парафин и тефлон химически пассивны. Они не реагируют даже с плавиковой кислотой, которая в отличие от других кислот растворяет и такое стойкое вещество, как стекло.
Атомы водорода могут десятки тысяч раз сталкиваться с поверхностями, покрытыми парафином или тефлоном, не передавая им свою внутреннюю энергию и не теряя способности излучить эту энергию в виде радиоволн.
Расчет показал, что времени пребывания атома в резонаторе с защищенными стенками достаточно для того, чтобы атом излучил радиоволну до того, как он случайно попадет в отверстие, через которое ранее вошел в резонатор, и покинет его. Это определяет и размер отверстия: если оно слишком велико, атом покинет резонатор, не высветившись и унеся обратно свою избыточную энергию. Если же отверстие слишком мало, то атом и после высвечивания будет долго летать внутри резонатора в качестве приемника и может поглотить порцию энергии, ранее излученной другими атомами или им самим. Слишком малое отверстие затрудняет и питание резонатора пучком активных атомов.
Так Рэмси сумел превратить стенки в своеобразные зеркала, отражавшие атомы водорода без изменения их внутренней энергии. Атомы летали в резонаторе три-четыре секунды и за это время излучали в нем свою энергию.
Но действительно ли это выход из тупика? Ведь атомы, хаотически блуждающие между стенками, – это уже не пучок, а газ. А создать генератор радиоволн на газе – это именно то, что всегда считалось невозможным. Здесь возникало два, казалось, непреодолимых препятствия. Впрочем, первое было действительно непреодолимым только для обычных газов. Для газов, находящихся в состоянии теплового равновесия.
Мы знаем, что невозможно создать генератор на обычном газе, в котором атомов-приемников больше, чем атомов-передатчиков. Но в резонаторе Рэмси был необычный газ. Этот газ состоял главным образом из атомов-передатчиков, влетевших в резонатор в виде атомного пучка. Лишь побыв в резонаторе несколько секунд, атом излучал в нем свою энергию и, превратившись в приемник, вскоре покидал его. Конечно, некоторая часть атомов улетала, еще не успев излучить, но эти неизбежные потери были невелики.
Хуже было другое – ведь спектральные линии газов уширяются не только из-за соударений атомов, но и просто вследствие их быстрого хаотического движения.
Вспомним, что в первых «атомных» часах тоже применялся радиоспектроскоп, дававший спектральную линию поглощения аммиака. Эти часы оказались неработоспособными именно потому, что спектральные линии были слишком широки, что не позволяло определить частоту с большой точностью. Казалось, что это же делает бесперспективным и попытку построения стандарта частоты, основанного на атомах водорода. Однако ученые уже очень хорошо разобрались в механизме излучения молекул и атомов, чтобы их можно было застать врасплох. Да и мы теперь тоже знаем, что молекулы аммиака излучают радиоволны только тогда, когда меняется колебательное движение атомов, входящих в молекулы, или при изменении скорости вращения молекулы как целого. Поэтому молекулы аммиака очень «ранимы» – чуть толкнет их соседняя молекула, и они тут же излучат свой запас энергии, не дожидаясь резонансной волны. На них влияют не только столкновения между собой или с другими атомами и молекулами, но и соударения со стенками сосуда, содержащего газ.
Иное дело атомы водорода – их спектральные линии возникают в результате внутриатомных магнитных взаимодействий, слабо реагирующих на внешние толчки, и поэтому покрытие стенок позволяет им пережить десятки тысяч соударений со стенками без влияния на внутреннее состояние атома. В этом случае защищенной оказывается и ширина спектральной линии. Если при соударении внутреннее состояние атома не изменяется, то нет и причины для уширения спектральной линии. Конечно, При сталкивании двух атомов водорода они повлияют друг на друга. Но газ активных атомов, образующийся в колбе водородного генератора, так разрежен, что атом, влетевший в колбу, вылетит наружу гораздо раньше, чем столкнется в ней с другим атомом.
Но и этого еще недостаточно для создания стандарта частоты на газах. Ведь хаотическое тепловое движение атомов приводит к уширению спектральных линий даже без столкновений, просто вследствие эффекта Допплера. С этим эффектом мы сталкиваемся слишком часто, чтобы долго на нем останавливаться. Эффект Допплера встречается и в обыденной жизни. Стоя на платформе, мимо которой проезжает гудящий поезд, мы слышим внезапное изменение тона гудка, когда приближающийся поезд, минуя нас, начинает удаляться. Так же должен был бы скачком изменяться и цвет его фонарей. Мы не замечаем этого только из-за малой величины изменения частоты света.
Но атомы газа движутся много быстрее, чем поезд, а радиоспектроскоп неизмеримо более чувствителен к изменению частоты, чем глаз. Радиоспектроскоп отмечает, что при комнатной температуре спектральные линии отдельных атомов, летящих в противоположные стороны, отличаются между собой по частоте на несколько десятков тысяч герц. Атомы, образующие газ, имеют всевозможные направления движения и летят с различными скоростями. И спектроскоп фиксирует широкую спектральную линию, образовавшуюся из множества слившихся линий, занимающих сплошной участок спектра.
Казалось, невозможно получить в газе спектральные линии, более узкие, чем те, которые обусловлены допплеровским уширением. Ведь прекратить тепловое движение невозможно. Даже уменьшить его, понижая температуру, нельзя, не нарушив работы прибора.
Но Рэмси использовал в своем приборе тонкость, которая обычно ускользает от внимания при знакомстве с эффектом Допплера. Для того чтобы эффект Допплера развился в полной мере и проявил себя изменением частоты спектральной линии атома или любого другого источника, нужно, чтобы атом, перемещаясь, покрыл расстояние не меньшее, чем несколько длин волн соответствующей частоты. Нужно, чтобы атом побывал во всех участках волны – и на ее гребнях, и на склонах, и во впадинах. А еще лучше, чтобы он побывал во многих волнах. Обычно так и бывает. Но в приборе Рэмси атомы водорода летают внутри небольшой колбы. Размеры колбы не превышали нескольких сантиметров, а длина волны соответствующей спектральной линии водорода равна, как известно, 21 сантиметру. В этих условиях, с точки зрения волны, атомы как бы дрожат на месте. Поэтому они не могут ощутить волновой характер электромагнитного поля. Это значит, что эффект Допплера здесь не должен проявляться. Спектральная линия не будет уширяться. Точные расчеты убедили Рэмси в том, что эти наглядные рассуждения правильны и спектральная линия атомов водорода в его приборе останется очень узкой. Генератор должен работать, и частота его обязательно будет очень стабильной.
Опыты подтвердили расчеты. Генератор заработал. Правда, мощность его была ничтожна – миллионная часть от миллионной доли ватта. Это было примерно в сто раз меньше, чем мощность молекулярного генератора на аммиаке, но зато стабильность частоты нового генератора была примерно в сто раз лучшей, чем у его предшественника.
Теперь водородный генератор соревнуется за право быть новым эталоном частоты, новым эталоном единицы времени – секунды. И шансы его очень велики. Требуется лишь проверка временем.
Водородные генераторы работают также в Москве, в других городах нашей страны и в Невшателе, в Швейцарии.
В Невшателе Бонаноми, закончив работы по созданию квантовых часов, вернулся в свою обсерваторию. Правда, и здесь он не смог полностью отказаться от увлечения квантами. Он делит свое время между наблюдениями неба и работой в маленькой лаборатории, где, может быть, скоро родится новый прибор – стандарт частоты на пучке атомов таллия. Бонаноми знает, как нелегко создать таллиевые часы, но он надеется, что преодолеет трудности и сможет создать прибор, который превзойдет и водородный генератор и цезиевый эталон.
Профессор Бонаноми не прерывает связи с часовым институтом. Карташоф работает в нем теперь с новым молодым сотрудником Мену. Они регулярно проверяют часы обсерватории по своему цезиевому стандарту частоты, который заслужил репутацию одного из наиболее точных в мире. Они обмениваются радиосигналами с Эссеном в Англии, их сигналы принимают и в Праге, и в Москве, и во многих других городах.
В 1964 году в этой лаборатории был произведен замечательный опыт. В этом году в Лозанне происходила Международная выставка часов. Американская фирма Вариан послала на выставку два водородных генератора, частота которых перед отправкой в Европу была с точностью до 12-го знака определена при помощи цезиевого стандарта частоты Национального бюро стандартов США. Генераторы были разобраны, привезены в Европу и опять собраны. После закрытия выставки эти генераторы были вновь разобраны и перевезены в Невшатель.
Здесь их снова собрали. Карташоф, Мену и американские инженеры сравнили частоты путешествующих водородных генераторов и невшательского цезиевого стандарта частоты. Результат превзошел все ожидания. Измерения совпали с проведенными в США до 12-го знака! Точность в десять раз превзошла то, на что рассчитывали ученые. А рассчитывали они «только» на одиннадцатый знак. На большее они и не надеялись. Даже это было слишком смело. Результаты же совпали и в двенадцатом знаке. Так выяснилось, что квантовые стандарты частоты могут быть еще более усовершенствованы. Для этого необходимо доказать, что совпадение не было случайным.
ЗАКУТАЕМ АТОМЫ В ВАТУ
Итак, два главных конкурента на почетное звание чемпиона точности, простите, на возведение в ранг эталона частоты, или, что то же самое, эталона секунды, встретившись, обменялись взаимными комплиментами. Но спор между ними еще не решен.
А в это время набирал силы еще один претендент. Только год назад он скромно довольствовался второстепенной ролью. Но теперь он готовится расширить свои владения. Он прост, легок, дешев, не боится тряски, хотя и нуждается в предварительной калибровке по эталону. Работают в нем атомы щелочного металла рубидия, взаимодействующие с сантиметровыми радиоволнами.
Фактически это тоже радиоспектроскоп. Уже третий, встречающийся на нашем пути. Но это не газовый спектроскоп, с которым работали Басов и Прохоров, и не пучковый спектроскоп Раби. Его изобрели в 1949 году французские ученые А. Кастлер и И. Броссел. Они предложили новый метод радиоспектроскопии, который назвали методом двойного резонанса.
Ничто в жизни, в искусстве, в науке не проходит даром. Все оставляет на поверхности свой «культурный слой». По монетам, украшениям и домашней утвари, найденным археологами, судят об уровне знаний, образе жизни и привычках наших предков. По картинам и книгам предшественников учат следующие поколения. Каждый прибор, всякая плодотворная гипотеза, любая оправдавшая себя теория – это ступенька, по которой новое поколение ученых взойдет выше по дороге прогресса.
Ступенькой, с которой начали свое восхождение Кастлер и Броссел, возможно, послужило учение о комбинационном рассеянии света, открытом за двадцать лет до того Ландсбергом и Мандельштамом в кристаллах и Раманом и Кришнаном в жидкостях. Но вместо комбинации световых волн с акустическими они задумали воздействовать на вещество одновременно светом и радиоволнами.
Так, несколько иным способом, чем Раби, они хотели изучать поведение атомов во время резонанса их с радиоволной. Но они пошли дальше, усложнили опыт и углубили свое проникновение в суть явлений микромира. Уравнения квантовой механики открыли им еще один секрет: оказывается, в момент резонанса с радиоволной атомы особенно жадно поглощают свет. Свет как бы подбадривает их, накачивает в них новые силы для более полного и интенсивного общения с радиоволной. Недаром в научной литературе укрепился термин «оптическая накачка». Формулы же подсказали французским ученым, что новый метод избавит их от громоздких магнитов Штерна и Раби. Для того чтобы обнаружить спектральную линию, им достаточно наблюдать, как атомы поглощают свет. Как только радиоволна, испускаемая генератором, попадет в резонанс с атомами, поглощение ими света увеличится. Значит, по величине поглощения света можно судить о том, настроена ли радиоволна в резонанс с атомами.
Для большинства физиков это было совершенно неожиданным. Это противоречило опыту, накопленному радиоспектроскопией со дня ее официального рождения. Но необычность и невозможность далеко не одно и то же. Предложение казалось фантастическим потому, что оно основывалось на неизвестной до того связи между радиочастотными и оптическими спектрами. А связь эта существовала, и Кастлер и Броссел смело использовали ее в своем приборе. И значительно упростили себе задачу наблюдения за резонансом. Раби придумал для наблюдения резонанса очень изощренный способ, ничего не скажешь. Чем больше атомов принимали участие в резонансе и переставали слушаться магнитов, тем меньшее количество их приходило к индикатору. Раби узнавал об этом по показаниям гальванометра. Он мог очень точно засечь момент резонанса. Но платил за это возней с магнитами, усложняющими всю установку.
Кастлер и Броссел, найдя новый способ оптической регистрации резонанса, создали удивительно простой прибор. Это небольшая колба, в которой летают атомы. Колбочка облучается радиоволнами от маломощного генератора. Настройка этого генератора в резонанс с атомами определяется по изменению яркости света, проходящего через колбочку. Нужный свет излучается маленькой газоразрядной лампочкой, в которой светятся пары рубидия, состоящие из таких же атомов, которые находятся в колбочке.
Сквозь «спокойные» атомы свет проходит почти полностью, без потерь. Чем ближе радиоволна к резонансу с атомами, тем менее прозрачной для света становится колбочка. Он жадно поглощается взволнованными атомами. В момент резонанса свет почти полностью «застревает» в них. Колбочка становится почти непрозрачной. Это и служит сигналом о резонансе.
Уже это краткое описание указывает на крайнюю простоту нового прибора. Он не нуждается ни в каких насосах. Ведь если не считать радиоламп (а они во многих конструкциях успешно заменены транзисторами), то вакуумными деталями здесь являются только колбочка с насыщенными парами рубидия и маленькая спектральная лампа с такими же парами. Нет в новом приборе и магнитов, необходимых для работы атомнолучевых трубок или водородного генератора. Одним словом, он много проще, легче и экономнее своих конкурентов.
Прочтение немногих строчек, потребовавшихся для описания работы Кастлера и Броссела, заняло у вас несколько минут. А они затратили на нее более десяти лет. Десять лет надежд и сомнений, поисков и проверок, попыток и неудач!
Лишь в 1960 году Броссел с сотрудниками, наконец, осуществили удачный опыт с двойным резонансом и доказали, что чувствительность нового метода очень велика. Ведь для изучения поглощения квантов радиодиапазона, обладающих очень малой энергией, здесь применяются световые кванты, энергия которых в миллионы раз больше.
Новый метод позволил успешно изучать свойства атомов ртути, щелочных элементов и некоторых других атомов, легко испаряющихся при сравнительно низких температурах.
Многие ученые, прочитав о работах Кастлера, Броссела и их сотрудников, поняли, что оптическая накачка и оптическая индикация радиочастотного резонанса в щелочных атомах может стать основой нового квантового стандарта частоты.
Однако на пути к этой цели возникло много препятствий. Они очень похожи на те, с которыми, как мы знаем, встретился Рэмси при создании водородного и цезиевого стандартов. Прежде всего и здесь нужно было получить достаточно узкие спектральные линии. Можно сказать, что по сравнению с водородным генератором трудности для цезия возрастают в семь раз. Ведь резонансная радиоволна для цезия (3,2 см) примерно в 7 раз короче, чем для водорода. Для рубидия, один из изотопов которого имеет резонансную волну около 4 сантиметров, дело обстоит немного легче. Но поместить эти атомы в маленькую колбочку с защищенными стенками не удалось. Колбочка должна была быть слишком малой, и сигнал получался очень слабым.
К счастью, для щелочных атомов был найден другой способ сужения спектральных линий далеко за пределом, определяемым эффектом Допплера. Физики придумали для этого такой фокус. Они решили окружить щелочные атомы атомами инертного газа, как бы укутать их в вату. И теперь, если в сосуд, в котором находится немного инертного газа (при давлении в несколько тысячных атмосферы), поместить в миллион раз меньшее количество атомов щелочного металла, то эти атомы окажутся «зажатыми» между атомами инертного газа. Свободное тепловое движение щелочных атомов прекратится. Они не будут сталкиваться ни друг с другом, ни со стенками колбочки, чего так боятся ученые. Атомы рубидия будут метаться между атомами инертного газа, не смещаясь в пространстве на заметное расстояние.
Если при своих метаниях «закутанные в вату» атомы в течение многих периодов радиоволны не смещаются в пространстве на расстояние порядка длины этой волны, то они будут взаимодействовать с ней почти так же, как неподвижные атомы. Эффект Допплера станет очень, очень малым и не вызовет, казалось неизбежного, уширения спектральных линий. Столкновения щелочных атомов между собой в этих условиях будут крайне редкими, ведь в колбочке их в миллион раз меньше, чем атомов инертного газа. А столкновения с атомами инертного газа, так же как столкновения с защитным покрытием стенок, не уширяют спектральные линии щелочных атомов.
Опыт показал, что таким образом действительно можно получить спектральные линии шириной всего в несколько десятков герц. Это примерно в десять раз меньше, чем в атомнолучевых трубках с разделенными полями Рэмси, и в сотни раз меньше, чем в молекулярном генераторе! И в тысячи раз меньше, чем ширина линии, определяемая эффектом Допплера в газах.
Не удивительно, что во многих лабораториях начались исследования с целью создания стандарта частоты нового типа. И такой стандарт был создан. Он не только проще своих собратьев. По стабильности частоты он не уступает им. В течение года его частота не уйдет ни на одну сотую от миллиардной доли своей величины. Дешевизна таких стандартов и удобство работы с ними обеспечит им широкое применение.
Но… Опять «но», досадное, без которого, однако, не было бы прогресса, не было бы науки.
К сожалению, оказалось, что в процессе сужения спектральных линий щелочных атомов, о котором мы только что говорили, смещается резонансная частота этих линий, как «уходит» настройка наших радиоприемников. Особенно неприятно, что это смещение зависит от температуры и давления газа в колбочке. Небольшое изменение частоты происходит и под влиянием вспомогательного света. Все это приводит к необходимости контроля и калибровки стандарта.
Поэтому стандарт частоты с оптической накачкой, к глубокому сожалению его создателей, не может претендовать на роль эталона частоты. Он не может заменить другие квантовые стандарты всюду, но, несомненно, вытеснит их во всех случаях, когда дешевизна, компактность и экономичность важнее и окупают необходимость предварительной калибровки. Впрочем, кто знает, может быть, оптический сдвиг, как ученые назвали смещение резонансной частоты при оптической накачке, будет со временем устранен и соревнование возобновится.
