Теория экситонов, начало которой положил Френкель, в последующие годы продолжала плодотворно развиваться, проникая во многие области и получая практическое применение.
Сразу после опубликования Френкелем статьи «О превращении света в тепло в твердых телах», в которой он впервые предложил понятие «экситон» (1931 год), идея Френкеля обратила на себя внимание ряда крупных физиков-теоретиков и экспериментаторов различных стран. Появились статьи об экситонах Р. Пайерлса в Германии, В. Шокли и Д. Олетера, а также Г. Ванье в США, Н. Мотта в Англии. Идеей Френкеля заинтересовались также ученые-теоретики, такие, как Джеймс Франк из Геттингенского университета и Эдвард Теллер (получивший впоследствии широкую известность как один из создателей атомного и термоядерного оружия).
Многие экспериментаторы обращались к гипотезе об экситоне как носителе энергии для объяснения тех или иных физических явлений. Например, роль экситона принималась во внимание при объяснении внешнего и внутреннего фотоэффекта.
Вопрос о том, действительно ли существует такая квазичастица в кристаллах, долго не находил ответа. Существование экситонов было позднее доказано при изучении оптических явлений в кристаллах.
Лауреат Ленинской премии, присужденной в 1966 году за исследования экситонов, ленинградский физик, член-корреспондент Академии наук СССР Евгений Федорович Гросс еще в 1952 году писал, что экситон действительно существует и его спектр есть спектр бегущего в кристалле возбуждения (экситоны были экспериментально открыты спектроскопистами). Экситонные спектры позволяют широко изучать физические явления в кристаллах. Теперь они составляют целую главу физики твердого тела. По мнению Е.Ф. Гросса, экситонные спектры в спектроскопии твердого тела могут дать для изучения энергетической структуры твердого тела столько же, сколько атомная спектроскопия дала для изучения строения отдельного свободного атома. Другими словами, экситонная спектроскопия представляет собой одно из крупнейших достижений физики.
Так, теоретическое открытие Френкеля, пройдя сложный путь развития, оказалось не только вкладом в постижение процессов в кристаллической решетке, но и стало важным орудием экспериментальных исследований в физике твердого тела — в этом обширном разделе науки, роль которого в наше время необычайно велика и разнообразна.
Е.Ф. Гросс начал экспериментальные поиски экситонов еще при жизни Я.И. Френкеля и некоторое время мог обсуждать свои результаты с Яковом Ильичом.
Е.Ф. Гросс сказал автору этой книги: «Я никогда не забуду, как несколько молодых физиков-экспериментаторов Физтеха, в числе которых был и я, решили проверить на опыте, существуют ли в действительности экситоны Френкеля. После серии опытов, давших положительные результаты, я как-то встретил в коридоре института Якова Ильича. Я сказал ему; — Яков Ильич, мы обнаружили новые явления.
Кажется, ваш экситон можно считать экспериментально доказанным.
Френкель всплеснул руками.
— Что вы говорите! Это поразительно. Приду к вам в лабораторию. Сейчас, к сожалению, не могу. Спешу на лекцию в Политехнический.
Он уже не смог прийти к нам в лабораторию. Скоро он умер. Я шел в похоронной процессии и думал о том, как радовался бы он, слушая объяснения опытов, подтвердивших существование экситонов».
Квазичастицы — экситоны, теоретически предсказанные Френкелем и экспериментально открытые Е.Ф. Гроссом — двумя советскими физиками, быстро заинтересовали исследовательские институты различных стран. Подобно цепной реакции, они порождали все новые и новые исследования, помогая ученым решить сложные проблемы физики твердого тела.
Френкеля к этому времени уже не было в живых. Но он имел счастье одним из первых узнать об экспериментальном открытии экситонов и бурно выразить свое удовольствие по этому поводу.
Френкель не стеснялся проявлять свою радость в таких случаях. Все знали, что он придавал большое значение соответствию между созданной им теоретической картиной (А.Ф. Иоффе называл теоретические построения Френкеля «интуицией, облеченной в математическую форму») и характером наблюдаемых экспериментально явлений. Правда, не всякое расхождение теории с результатами опыта он воспринимал как противоречие.
