Время вспять - страница 56

Шрифт
Интервал

стр.

, 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 холодильникеРаз 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 ^> близкой к зеемановской частоте По. Одну из этих частот (обыкновенно зеемановскую По) медленно (адиабатически) изменяют, начиная со значения, отдаленного от п, ДО самого q т. е. до резонанса. При резонансе большая часть энтропии неупорядоченной дипольной системы переходит в зеемановскую систему или, что то же самое, большая часть зеемановского порядка переходит в дипольную систему. Затем радиочастотное поле выключается, и обе системы, зеемановская и дипольная, становятся сноваизолированными друг от друга. Казалось бы, что после этого можно было бы просто забыть про существование сильного магнитного поля, но это не так. Хотя выключение радиочастотного поля останавливает переход энергии из одной системы в другую, можно показать (мы не будем здесь этого делать), что само присутствие сильного поля делает некоторые части дипольного взаимодействия неэффективным и что эти части необходимо отбросить. Эффективная часть взаимодействия, обыкновенно называемая "усеченной" (truncated), имеет ту особенность, что ее форма и величина зависят от ориентации сильного магнитного поля по направлению к осям монокристаллическогообразца, что очень важно. Предыдущие соображения можно уточнить, если ввести понятие вращающейся системы координат. Чтобы описать поведение спинов в присутствии вращающегося поля, удобно выбрать систему координат, которая вращается с угловой скоростью П этого поля. В этой системе вращающееся поле с амплитудой Н\, ортогональное к сильному полю Я, становится статическим полем Н\, чт0, конечно, гораздо проще. Но не надо забывать, что новая система координат, ввиду того что она вращается, не является инерциаль-ной и что нужно учесть инерциальные силы. Можно показать, что для этого достаточно заменить внешнее поле H фиктивным полем ДЯ = (Я — jj*^ где Я* — значение поля Я при резонансе, когда По — П. Во вращающейся системе спинам "кажется", что они испытывают эффективное поле Нс, которое является геометрической суммой двух статических полей ДЯ и Н\, ортогональных друг к другу. Операция, которая приводит к обмену энтропией между зеемановской и дипольной системами, называется Адиабатическим Размагничиванием во Вращающейся Системе, АРВС. (Adiabatic Demagnetisation in the Rotating Frame, ADRF). Вдали от резонанса эффективное поле #е почти параллельно внешнему полю Я, а, значит, также и равновесной намагниченности М. Во время АРВС намагниченность "следует" за эффективным полем Не, направление которого отклоняется от направления поля Я тем более, чем ближе к резонансу. При резонансе фиктивное поле ДЯ обращается в нуль, а эффективное поле Ht сводится к полю Н\. АРВС • завершают, выключая это поле Hi. Если начальная поляризация была достаточно высокой, наблюдается дипольный дальний порядок. Надо заметить, что, если АРВС начинать с той стороны рез

стр.

Похожие книги