Радио атома. Без вакуума.

атом и космос

Ход мысли ученых был примерно таков. Что, собственно, нужно для того, чтобы молекулярная система уверенно излучала радиосигналы? Только одно: избыток активных частиц. Но этого, как показали расчеты, можно достигнуть и не применяя высокого вакуума, минуя помощь электрической «веялки». Нашелся более простой способ перевода пассивных частиц в активное состояние. Способ этот можно назвать «подкармливанием».

Как же наиболее экономично и быстро насытить энергией пассивные частицы? Представим себе высокий лыжный трамплин. Спуск с него нетруден, но вот подъем такой, что отпадает всякое желание съехать с него еще раз. Для удобства спортсменов на некоторых трамплинах созданы подъемные устройства — канатные дороги. Вот такого «перевозчика», помогающего пассивным частицам — радиостанциям — обогатиться энергией, стать активными, и ввели ученые в новую систему генератора.

Прежде всего, ученые применили для генерации радиочастот совершенно новое вещество. Как мы уже видели, газ аммиак не удобен для этой цели. Нельзя ли заменить его твердым материалом? Да можно. Оказались пригодными некоторые кристаллы, называемые парамагнитными. Они способны поглощать из внешнего источника электромагнитные колебания той или иной частоты.

Используя это свойство, Басов и Прохоров создали «искусственное питание» для пассивных, «голодных» частиц кристалла. Ученые разработали оригинальный способ облучения их электромагнитными колебаниями. И подобно древнегреческому мифическому герою Антею, который набирался сил от прикосновения к земле, пассивные частицы кристалла получили возможность непрерывно насыщаться энергией от внешнего источника, приобретая тем самым способность генерировать радиоволны необычайной стабильности. Словом, питая генератор «грязной» дешевой пищей, мы получаем от него исключительно ценный и высококачественный конечный продукт.

Для того чтобы заставить все активные частицы генерировать радиоволны, кристалл вводят в резонатор (как и в генераторе, работающем на молекулах аммиака). Однако принцип действия резонатора здесь коренным образом отличается от первого. Там собственные электрические колебания резонатора точно совпадали с частотой излучения молекул аммиака. Новый же резонатор исследователи сделали похожим на радиоприемник. Он может настраиваться на ряд частот, генерацию которых понадобится вызвать. Для этого ученые использовали свойство частиц ряда кристаллов иметь несколько уровней энергии (а не жалких два, как в молекулах аммиака).

Это свойство нового генератора особенно ценно. Благодаря ему генератор может служить и усилителем радиосигналов (если соответствующим образом подобрать режим его работы, он способен усиливать слабые сигналы, подаваемые на его вход). Так осуществился замысел. Ученые создали генератор стабильной частоты и вместе с тем очень чувствительный усилитель высоких частот.

Как усилитель этот прибор не знает себе равных. Его чувствительность в 100 — 1000 раз выше прежних сверхвысокочастотных радиоприемников. Прибор отлично усиливает даже ничтожные по мощности радиосигналы, приходящие к нам из глубин Вселенной. Сигналы эти, как и световые лучи от звезд, имеют различную частоту (неодинаковую длину волны). И теперь для усиления различных радиосигналов не нужно строить отдельных усилителей, работающих на строго фиксированных частотах, как было в недавнем прошлом. Годится один усилитель, настраивающийся на разные волны.

Дальность действия радиотелескопов с таким усилителем увеличивается в 10—30 раз. Это значит, что радиоастрономы смогут намного расширить границы изучаемой ими области Вселенной.

Весьма важно и другое: радиосигналы из космоса будут приниматься и усиливаться совершенно без шумов, которые в обычных приемниках и усилителях порождаются лампами, контуром, изменением температуры деталей и другими внешними воздействиями. Огромную пользу принесет такой усилитель в радиолокации. Вероятно, именно он позволит в будущем поддерживать регулярную радиосвязь с космическими ракетами.

Ни с чем не сравнимы те преимущества, которые дает новое устройство как генератор стабильных частот. Часы, ход которых стабилизирован таким генератором, за сто лет непрерывного хода отстанут или уйдут вперед не больше чем на секунду! Двое таких чесов, установленных, например, на космической ракете и на Земле, позволят проверить один из самых интересных выводов теории относительности Эйнштейна — о замедлении течения времени при скоростях, близких к скорости света, и вблизи больших масс, обладающих сильным гравитационным полем (например, вблизи Солнца).

Тек называемые кварцевые часы, которые до недавних пор считались рекордными по точности хода, теперь уступили первенство. Часы, оснащенные «маятником» Басова и Прохорова, неизмеримо повысят точность радионавигационных приборов, геодезических инструментов. Да и только ли часы!

С помощью молекулярных генераторов радиостанции будут более точно настроены на отведенные им волны, чем это делалось до сих пор. Молекулярный генератор уже стал в руках ученых средством проникновения не только в глубины Вселенной, но и внутрь атомного ядра: с его помощью изучаются силы, действующие в атомах. Скоро молекулярный генератор и усилитель станут в руках ученых точнейшими инструментами для раскрытия тайн строения материи. А поставленные на радиотелескопы, эти приборы неизмеримо расширят наши знания о Вселенной…

Автор: А. Кольцов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *