Радіо атома. Без вакууму.

атом і космос

Хід думки вчених був приблизно такий. Що, власне, потрібно для того, щоб молекулярна система впевнено випромінювала радіосигнали? Тільки одне: надлишок активних частинок. Але цього, як показали розрахунки, можна досягти і не застосовуючи високого вакууму, минаючи допомогу електричної «віялки». Знайшовся більш простий спосіб перекладу пасивних часток в активний стан. Спосіб цей можна назвати «підгодовуванням».

Як же найбільш економічно і швидко наситити енергією пасивні частинки? Уявімо собі високий лижний трамплін. Спуск з нього неважкий, але от підйом такий, що відпадає всяке бажання з’їхати з нього ще раз. Для зручності спортсменів на деяких трамплінах створені підйомні пристрої – канатні дороги. Ось такого «перевізника», що допомагає пасивним часткам – радіостанціям – збагатитися енергією, стати активними, і ввели вчені в нову систему генератора.

Перш за все, вчені застосували для генерації радіочастот абсолютно нову речовину. Як ми вже бачили, газ аміак не зручний для цієї мети. Чи не можна замінити його твердим матеріалом? Так можна. Виявилися придатними деякі кристали, звані парамагнітними. Вони здатні поглинати з зовнішнього джерела електромагнітні коливання тієї чи іншої частоти.

Використовуючи цю властивість, Басов і Прохоров створили «штучне харчування» для пасивних, «голодних» частинок кристала. Вчені розробили оригінальний спосіб опромінення їх електромагнітними коливаннями. І подібно давньогрецькому міфічному героєві Антею, який набирався сил від дотику до землі, пасивні частинки кристала отримали можливість безперервно насичуватись енергією від зовнішнього джерела, набуваючи тим самим здатність генерувати радіохвилі надзвичайної стабільності. Словом, живлячи генератор «брудною» дешевою їжею, ми отримуємо від нього винятково цінний та високоякісний кінцевий продукт.

Для того щоб змусити всі активні частинки генерувати радіохвилі, кристал вводять в резонатор (як і в генераторі, працюючому на молекулах аміаку). Однак принцип дії резонатора тут докорінно відрізняється від першого. Там власні електричні коливання резонатора точно збігалися з частотою випромінювання молекул аміаку. Новий же резонатор дослідники зробили схожим на радіоприймач. Він може налаштовуватись на ряд частот, генерацію яких знадобиться викликати. Для цього вчені використовували властивість частинок ряду кристалів, що мають кілька рівнів енергії (а не жалюгідних два, як в молекулах аміаку).

Це властивість нового генератора особлива цінна. Завдяки їй генератор може служити і підсилювачем радіосигналів (якщо відповідним чином підібрати режим його роботи, він здатний підсилювати слабкі сигнали, що подаються на його вхід). Так здійснився задум. Вчені створили генератор стабільної частоти і разом з тим дуже чутливий підсилювач високих частот.

Як підсилювач цей прилад не знає собі рівних. Його чутливість в 100 – 1000 разів вище колишніх надвисокочастотних радіоприймачів. Прилад відмінно підсилює навіть незначні по потужності радіосигнали, що приходять до нас з глибин Всесвіту. Сигнали ці, як і світлові промені від зірок, мають різну частоту (неоднакову довжину хвилі). І тепер для посилення різних радіосигналів не потрібно будувати окремих підсилювачів, що працюють на строго фіксованих частотах, як було в недавньому минулому. Годиться один підсилювач, що настроюється на різні хвилі.

Дальність дії радіотелескопів з таким підсилювачем збільшується в 10-30 разів. Це означає, що радіоастрономи зможуть набагато розширити межі досліджуваної ними області Всесвіту.

Вельми важливо й інше: радіосигнали з космосу будуть прийматися і посилюватись абсолютно без шумів, які в звичайних приймачах і підсилювачах породжуються лампами, контуром, зміною температури деталей і іншими зовнішніми впливами. Величезну користь принесе такий підсилювач в радіолокації. Ймовірно, саме він дозволить в майбутньому підтримувати регулярний радіозв’язок з космічними ракетами.

Ні з чим не порівняти ті переваги, які дає новий пристрій як генератор стабільних частот. Годинник, хід яких стабілізовано таким генератором, за сто років безперервного ходу відстане або піде вперед не більше ніж на секунду! Двоє таких годинники, встановлених, наприклад, на космічній ракеті і на Землі, дозволять перевірити один з найцікавіших висновків теорії відносності Ейнштейна – про уповільнення перебігу часу при швидкостях, близьких до швидкості світла, і поблизу великих мас, що володіють сильним гравітаційним полем (наприклад, поблизу Сонця).

Тек звані кварцові годинники, які до недавніх пір вважалися рекордними по точності ходу, тепер поступилися першістю. Годинники, оснащені «маятником» Басова та Прохорова, незмірно підвищать точність радіонавігаційних приладів, геодезичних інструментів. Та й чи тільки годинники!

За допомогою молекулярних генераторів радіостанції будуть більш точно налаштовані на відведені їм хвилі, ніж це робилося досі. Молекулярний генератор вже став в руках вчених засобом проникнення не тільки в глибини Всесвіту, але і всередину атомного ядра: з його допомогою вивчаються сили, що діють в атомах. Скоро молекулярний генератор і підсилювач стануть в руках вчених найточнішими інструментами для розкриття таємниць будови матерії. А поставлені на радіотелескопи, ці прилади незмірно розширять наші знання про Всесвіт.

Автор: А. Кольцов.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *