Кванты и музы

Не будет преувеличением мысль о том, что через канал потребностей мы с вами, каждый из нас в отдельности, даже тот, кто не участвует непосредственно в производстве материальных ценностей, оказываем влияние на развитие науки, на ход научно-технической революции.

Во многих случаях мы, может быть, и не непосредственно, но весьма настоятельно требуем применения и дальнейшего развития методов, основанных на явлениях, которые на первый взгляд кажутся любопытными только для специалистов, только для исследователей, профессионально интересующихся загадками природы. Пример — парамагнитный резонанс. Казалось бы, далёкая от жизни сфера? Однако все мы настоятельно заинтересованы в развитии и совершенствовании этого метода, в его освоении и применении.

В качестве примера возьмём область химии.

В химии, особенно органической, учёные и инженеры имеют дело с чрезвычайно сложными молекулами, состоящими из тысяч, а иногда из сотен тысяч атомов. Установить структуру этих молекул, изменять их строение и свойства в нужном направлении — задача не простая. Здесь могут помочь исследования парамагнитного резонанса, позволяющие весьма точно расшифровывать строение сложных молекул, определять расстояния между атомами и многое другое.

В геологической разведке, в космических исследованиях необходимо точно измерять слабые магнитные поля и их небольшие изменения в пространстве и во времени. Наиболее точными и чувствительными приборами, способными непрерывно регистрировать малейшие изменения магнитного поля, являются квантовые магнитометры, использующие парамагнитные свойства ядер атомов рубидия.

Одной из актуальных задач современности является передача электроэнергий от крупных электростанций к потребителям. При этом необходимо до минимума снизить потери энергии в линиях передач. Один из путей — использование сверхпроводящих кабелей. Но учёные, как мы уже знаем, ещё не могут создать материалы, обладающие сверхпроводимостью при температурах, превышающих 250°

Цельсия. В отдалённых мечтах — сверхпроводимость при комнатной температуре. Первая задача — создать сверхпроводник хотя бы при температуре жидкого азота (примерно 180° Цельсия). Для достижения этих целей нужно глубоко изучить законы сверхпроводимости, в том числе свойства вещества при самых низких температурах. Температуры, предельно близкие к абсолютному нулю, необходимы и для решения других важных задач, а получить их можно, используя парамагнитные свойства электронов и ядер.

В биологических и многих химических процессах играют большую роль особые активные осколки молекул, называемые свободными радикалами. Имеются подозрения, что некоторые из них канцерогенны, то есть способствуют развитию рака. Много свободных радикалов содержится в частицах дыма, образуется при обугливании органических веществ, например, их можно обнаружить в остатках подгоревших на сковороде продуктов. (Именно поэтому гигиенисты настоятельно рекомендуют не курить, не допускать подгорания пищи и тщательно мыть сковороды после каждого употребления.) Все свободные радикалы обладают электронным парамагнетизмом. Поэтому метод парамагнитного резонанса незаменим при их исследованиях, позволяя обнаруживать в ничтожных концентрациях.