Превращения гиперболоида инженера Гарина

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.

МЕЧТЫ АГАФЬИ ТИХОНОВНЫ

Все, о чем до сих пор говорилось в этой книге, связано с измерением времени. Человек и в этой области победил природу. Теперь мы можем жить, не сверяя свои часы со звездами и Солнцем. Незримые атомы и молекулы, подобно гномам из сказки, вращают стрелки наших часов. И их волшебная точность посрамила небесные светила.

Казалось, к чему еще стремиться? Ошибка в одну секунду не накопится и за три тысячи лет! Но ученые отличаются от большинства людей именно тем, что их вечно точит неудовлетворенность. Водородный генератор превосходен по точности, да громоздок и сложноват в обращении. А миниатюрный стандарт с оптической накачкой не способен генерировать стабильные колебания, он лишь управляет частотой кварцевого генератора.

Как не вспомнить здесь рассуждения гоголевской Агафьи Тихоновны: «Если бы губы Никанора Ивановича да приставить к носу Ивана Кузьмича, да взять сколько-нибудь развязности, какая у Бальтазара Бальтазарыча, да, пожалуй, прибавить к этому еще дородности Ивана Павловича, я бы тогда тотчас же решилась. А теперь поди подумай!»

И ученые, да простят они мне легкомысленные ассоциации, думали о том, как совместить в одном приборе достоинства многих. Вот если бы стандарт с оптической накачкой да превратить в генератор!

Ведь свет в этом стандарте пополняет запасы энергии атомов, и они перескакивают на более высокие энергетические уровни. Так нельзя ли таким образом заставить прибор генерировать?

Эта мысль непременно должна была возникнуть у каждого, кто прочел вышедшую в 1955 году заметку Басова и Прохорова «О возможных методах получения активных молекул для молекулярного генератора».

Басов и Прохоров, создав свой молекулярный генератор, тоже не избежали искушения прибавить кое-что к его достоинствам. Им хотелость создать молекулярный генератор без молекулярного пучка, без насосов, без сортирующей системы. Хорошо бы, рассуждали они, не возиться с сортировкой молекул-приемников и молекул-передатчиков, а заставить генерировать какой-нибудь газ. Сделать так, чтобы молекулы-приемники сами превратились в передатчики, а там уж мы знаем, как добиться генерации.

И они нашли такую возможность. Уравнения, эти безмолвные советчики, подсказали им, что это не пустая мечта. Нужно лишь подобрать такой газ, молекулы которого имеют подходящие энергетические уровни. И не два, как было в молекулярном генераторе, а по крайней мере три. Два из них должны отстоять друг от друга как раз на величину энергии кванта нужной нам радиоволны, а третий должен располагаться значительно выше.

В обычных условиях большинство молекул будет располагаться на паре нижних уровней, причем на самом нижнем их окажется больше всего. Конечно, при этом ни о какой генерации не может быть и речи. Газ, к сожалению, будет лишь поглощать радиоволны, так как молекул-приемников в нем больше, чем молекул-передатчиков. Присутствие третьего уровня, на котором находится совсем мало молекул, само по себе не меняет дела.

Все это для нас не ново. Так ведут себя все газы, подчиняясь непоколебимому закону природы, выраженному уравнением Больцмана. Но Басов и Прохоров решили активно вмешаться в поведение молекул. Для этого они в качестве ступеньки использовали третий уровень и призвали на помощь уравнение Эйнштейна. С этим уравнением мы тоже встречались. Оно отражает взаимодействие молекул с внешним электромагнитным полем.

Ничего более конкретного уравнение предложить не могло. Но этого не требовалось. Дальше начиналось творчество. Одно слово суфлера, и актер уверенно произносит монолог.