Радио атома. Цепь решений.

Если просто собрать в колбе атомы водорода, они немедленно соединятся в молекулы, которые излучают волны, лежащие за пределами радиодиапазона. Ученые знали об этом и поэтому обратились в своих работах к другому газу — аммиаку. Его молекулы излучают радиоволны длиной 1,25 сантиметра. Вполне пригодная длина волны для техники сверхвысоких частот. Сразу же встала другая задача: как отобрать молекулы, способные излучать энергию?

Как отмечалось выше, для генерации излучения годятся только активные атомы или молекулы — те, что обладают избытком энергии. Пассивные же или «голодные» молекулы, способные только «поедать» энергию, совершенно излишни, даже вредны. Но те и другие молекулы аммиака, сосредоточенные в резервуаре, оказываются перемешанными. Хуже того, они все время бурно обмениваются квантами, и «указать» ту или иную активную молекулу просто невозможно — через мгновение она превращается в пассивную. Как же отсортировать в этой неразберихе активные молекулы, как избавиться от пассивных?

Ученые Басов и Прохоров нашли остроумное решение задачи. Они пропустили пучок тех и других молекул через своеобразную электрическую «веялку». Роль такой веялки сыграло устройство, из которого тщательно откачан воздух, причем «ветром» послужило сильное электрическое поле. Подобную же картину можно наблюдать при просеивании зерна в обыкновенной сельскохозяйственной веялке: крупные тяжелые зерна падают в мешок, а легкие семечки сорняков и мякина относятся воздушным потоком в сторону. Итак, пучок активных молекул получен. Можно ли ожидать, что они немедленно начнут генерировать радиоволны? Нет, нельзя: ведь в пучке они летят параллельно, не сталкиваясь друг с другом. Ничто не может их заставить отдать накопленную энергию.

Конечно, отдельные молекулы смогут излучать энергию и в этих условиях. Но задача состоит в том, чтобы отобрать энергию у всех молекул и при этом в самое короткое время. Иными словами, нужно их чем-то возбудить, вызвать в них цепную реакцию генерирования, чтобы первый же излученный квант какой-либо молекулы явился детонатором для всех остальных. С этой целью конструкторы молекулярного генератора пропустили пучок молекул через устройство, называемое резонатором. В нем каждая молекула, даже не сталкиваясь с другими, отдает излишек своей энергии, то есть генерирует.

Устроен резонатор очень просто: он представляет собой пустотелый металлический цилиндр, собственные электрические колебания которого настраиваются точно на частоту колебаний молекул аммиака (ведь резонатор представляет собой не что иное, как колебательный контур — сочетание емкости и индуктивности). Колебания в таком резонаторе возникают самопроизвольно, от действия тепла на его стенки — подобно тому как от еле заметного ветерка не переставая звучит Эолова арфа. Конечно, в электрическом резонаторе мощность самопроизвольных электрических колебаний ничтожно мала. Но ее достаточно для того, чтобы вызвать «звучание» влетевших в резонатор молекул. Под влиянием резонанса с ними происходит то же, что и с одинаково настроенными струнами гитары: если дернуть одну из них — все остальные тоже начнут звучать. Разумеется, молекулы «звучат» по-своему, «радиоголосом» — они начинают излучать радиоволны длиной 1,25.

Казалось бы, все в порядке. Генератор готов. Да. Но пока он далек от совершенства. Прибор еще слишком громоздок. Взять хотя бы то, что молекулы пучка аммиака будут генерировать только в идеальном вакууме, а это требует мощных насосов. Басов и Прохоров приступили к теоретическим расчетам, к поискам новых методов генерации радиоволн — без вакуума, без услуг аммиака. И скоро нашли новое решение…

Продолжение следует.

Автор: А. Кольцов.