Время вспять, или Физик, физик, где ты был - Анатоль Абрагам

Я подразумеваю под этим названием следующее явление. Некоторые парамагнитные ионы, особенно в семействе редкоземельных элементов, не имеют электронного магнитного момента на своем основном уровне, единственном, который населен при низких температурах. Но в присутствии магнитного поля ионы поляризуются, т. е. приобретают существенный магнитный момент. Это поле может быть внешним или, что нас здесь больше интересует, может быть создано магнитным ядерным моментом μ этого же иона. Под действием этого поля электронные оболочки иона приобретают магнитный момент μ″, который часто намного больше μ. В эксперименте ЯМР тогда наблюдается векторная сумма μ′ = (μ + μ″). Каждая слагающая вектора μ′ вдоль одной из главных осей монокристаллического образца пропорциональна слагающей ядерного момента μ вдоль той же оси, но коэффициенты пропорциональности обыкновенно различны для разных осей. Связь между векторами μ′ и μ, а значит также между μ′ и ядерным спином I анизотропна и может быть записана в виде μ′ = TI, где Т — тензор. Эта анизотропия выражена иногда очень резко. Например, в фосфате туллия 169Тm отношение поперечных компонент тензора Т к продольным равно 25.

Еще анизотропнее связь между компонентами спинов I двух ядер 169Tm. Связь между поперечными компонентами сильнее, чем связь между продольными в (25)2 раз! Этот факт имеет интересные следствия. Приложим к образцу магнитное поле вдоль продольной оси. Если энтропия ядерных спинов столь низка, что после АРВС может появиться дальний порядок, то можно заранее утверждать, что порядок будет поперечным, т. е. вращающимся. Именно это привлекло меня в фосфате туллия, веществе, с которым я познакомился в 1981 году в лаборатории моего друга Блини в Оксфорде. Я привез с собой домой несколько образцов вместе с лучшим студентом Блини, который сделался на время членом нашей команды. Эксперимент, который, как я предполагал, должен был занять два месяца, продлился два года по разным причинам, только некоторые из которых можно было предвидеть заранее, но закончился результатом, полностью согласующимся с моей первоначальной догадкой.

Почему я называю это явление псевдоядерным магнетизмом? — А потому, что магнитный момент μ″, индуцированный ядерным моментом μ, не ядерный, а электронный. Это не пустые слова: плотность намагниченности, которая соответствует моменту μ″, не сосредоточена в ядре, как у «настоящего» ядерного момента μ, а распределена по всему иону. В принципе, хотя вряд ли на практике, в сумме p′ = (μ + μ″) возможно было бы отделить с помощью нейтронной дифракции часть μ″, размазанную по иону, от настоящего ядерного момента μ, сосредоточенного в ядре. Момент μ″ безусловно магнитный, но не ядерный. Поэтому я и настаиваю педантично на названии псевдоядерный магнетизм. Раньше, в связи с нейтронной дифракцией, мы встретились с ядерным псевдомагнетизмом, наоборот — явлением ядерным, но не магнитным.

Существует еще один вид ядерного дальнего порядка, который иногда называют магнитным. Это совсем неправильно, так как ничего магнитного в нем нет. Этот порядок наблюдался впервые в семидесятых годах в твердом гелии 3Hе. Связь между спинами, которая ответственна за этот порядок, другой природы: это обменная квантовая связь между спинами ядер гелия. Не буду здесь больше говорить об этом, но сделаю следующее замечание. Сила этой связи превышает на три или четыре порядка силу дипольной магнитной связи, которая обсуждалась раньше, и критическая температура для перехода в упорядоченное состояние на столько же выше. Эту температуру, порядка одного или двух милликельвинов (не микрокельвинов, как раньше), можно достичь прямым путем в современных криостатах, не нуждаясь в динамической поляризации и в следующем за ней адиабатическом размагничивании.

«Кто, Где и Как», — сказал Киплинг.

Как — я уже описал довольно подробно.

Где — в центре Орм де Меризье, куда я перенес в 1968 году всю «легкую» физику.

Кто — это актеры, которые так долго играли в пьесе, которую я писал и содержание которой я рассказывал на предыдущих страницах.

Я уже говорил выше о двух Морисах, Гольдмане и Шапелье, и, как мне кажется, я сделал несколько штрихов к портрету Анатоля Абрагама.

Ив Руанель (Yves Roinel), выпускник Сюпелек (как я), имел напарником Венсана Буфара (Vincent Bouffard), выпускника Школы двигателей внутреннего сгорания (как этот ко мне попал, Бог знает). Настойчивость и аккуратность Венсана удачно сочеталась со смелостью и изобретательностью Ива. Они составляли славную пару. Вместе они провели от начала до конца всю длинную и трудную работу, которая привела к наблюдению антиферромагнитного порядка в LiH с помощью нейтронной дифракции.

Жак-Франсуа Жакино (Jacques-Francois Jacquinot) обучался эксперименту у Шапелье и теории у Гольдмана. У него был дар выражать смутно и малопонятно интересные и порой глубокие соображения. Он в свою очередь обучал Кристиана Урбину (Christian Urbina) — умного и милого чилийца. (Да все они мне были милы.)

Ганс Глаттли (Hans Glattli) — швейцарец из Цюриха — был блестящим экспериментатором с руками швейцарского часовых дел мастера. Его единственной слабостью была чрезмерная доброта. К нему льнули лентяи, зная что дядя Ганс скорее сделает за них эксперимент, чем позволит им провалиться. Все эксперименты по псевдомагнетизму — это он.

Молоденький Клод Фермой (Claude Fermon) заменил Ива Руанеля, который после моего ухода переменил работу. Клод все понимает до того, как успеваешь ему сказать, и, я думаю, пойдет далеко, но уже без меня.

По ЯМП работали у нас и иностранцы; упомяну о троих.

Стив Кокс (Steve Сох) — британец, высокий, стройный, изящный, бородатый, с ловкими руками и ясной головой — пробыл у меня два года. После этого он успешно работал над поляризованными мишенями в Харуэлле (Harwell) и в ЦЕРН'е. Теперь он с большим успехом специализируется в μSR (muon spin rotation) — занятие, о котором я скажу несколько слов немного позже.

Том Венкебах (Tom Wenckebach) — усатый голландец, находчивый и глубокий — провел у меня только год, но хорошо заполненный работой. Он был пионером в использовании 43Ca в качестве микроскопического зонда. Пришел он к нам из Лейдена, сделав уже несколько очень красивых работ по спиновой температуре и динамической поляризации. Вернувшись в Лейден, где у него теперь кафедра, он изучал ЯМП протонов в гидрате окиси кальция.