Радіо атома. Ланцюг рішень.

атом

Якщо просто зібрати в колбі атоми водню, вони негайно з’єднаються в молекули, які випромінюють хвилі, що лежать за межами радіодіапазону. Вчені знали про це і тому звернулись в своїх роботах до іншого газу – аміаку. Його молекули випромінюють радіохвилі довжиною 1,25 сантиметра. Цілком придатна довжина хвилі для техніки надвисоких частот. Відразу ж постала інша задача: як відібрати молекули, здатні випромінювати енергію?

Як зазначалося вище, для генерації випромінювання годяться тільки активні атоми або молекули – ті, що володіють надлишком енергії. Пасивні ж або «голодні» молекули, здатні тільки «поїдати» енергію, абсолютно зайві, навіть шкідливі. Але ті й інші молекули аміаку, зосереджені в резервуарі, виявляються перемішаними. Гірше того, вони весь час бурхливо обмінюються квантами, і «вказати» ту чи іншу активну молекулу просто неможливо – через мить вона перетворюється в пасивну. Як же відсортувати в цій плутанині активні молекули, як позбавитися від пасивних?

Вчені Басов і Прохоров знайшли дотепне рішення задачі. Вони пропустили пучок тих і інших молекул через своєрідну електричну «віялку». Роль такої віялки зіграв пристрій, з якого ретельно відкачано повітря, причому «вітром» послужило сильне електричне поле. Подібну ж картину можна спостерігати при просіюванні зерна в звичайній сільськогосподарській віялці: великі важкі зерна падають в мішок, а легкі насіння бур’янів і полова відносяться повітряним потоком в сторону. Отже, пучок активних молекул отриманий. Чи можна очікувати, що вони негайно почнуть генерувати радіохвилі? Ні, не можна: адже в пучку вони летять паралельно, не стикаючись один з одним. Ніщо не може їх змусити віддати накопичену енергію.

Звичайно, окремі молекули зможуть випромінювати енергію і в цих умовах. Але завдання полягає в тому, щоб відібрати енергію у всіх молекул і при цьому в найкоротший час. Іншими словами, потрібно їх чимось порушити, викликати в них ланцюгову реакцію генерування, щоб перший же випромінений квант якої-небудь молекули з’явився детонатором для всіх інших. З цією метою конструктори молекулярного генератора пропустили пучок молекул через пристрій, званий резонатором. У ньому кожна молекула, навіть не стикаючись з іншими, віддає надлишок своєї енергії, тобто генерує.

Влаштований резонатор дуже просто: він являє собою порожнистий металевий циліндр, власні електричні коливання якого налаштовуються точно на частоту коливань молекул аміаку (адже резонатор є не що інше, як коливальний контур – поєднання ємності й індуктивності). Коливання в такому резонаторі виникають мимовільно, від дії тепла на його стінки – подібно до того як від ледве помітного вітерця не перестаючи звучить еолова арфа. Звичайно, в електричному резонаторі потужність мимовільних електричних коливань мізерно мала. Але її достатньо для того, щоб викликати «звучання» в резонатор молекул. Під впливом резонансу з ними відбувається те ж, що і з однаково налаштованими струнами гітари: якщо смикнути одну з них – всі інші теж почнуть звучати. Зрозуміло, молекули «звучать» по-своєму, «радіоголоси» – вони починають випромінювати радіохвилі довжиною 1,25.

Здавалося б, все в порядку. Генератор готовий. Так. Але поки він далекий від досконалості. Прилад ще занадто громіздкий. Взяти хоча б те, що молекули пучка аміаку будуть генерувати тільки в ідеальному вакуумі, а це вимагає потужних насосів. Басов і Прохоров приступили до теоретичних розрахунків, до пошуків нових методів генерації радіохвиль – без вакууму, без послуг аміаку. І скоро знайшли нове рішення.

Далі буде.

Автор: А. Кольцов.

Leave a Reply

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