Известные люди

»

Альфред Кастлер

По окончании ее К. преподавал физику в лицеях Мюльхауса, Кольмара и Бордо, а после этого поступил в аспирантуру и вместе с тем на работу в качестве ассистента университета Бордо (1931). В 1936 г. он благополучно защитил в том же университете докторскую диссертацию по физике, посвятив ее возбуждению атомов ртути. Следующие два года К. преподает в университете Клермон-Феррана и в 1938 г. назначается полным профессором физики в университете Бордо. По возвращении в 1941 г., в Париж К. преподавал в Эколь нормаль сюперьёр, а в 1945 г. был утвержден в звании профессора. В этом учебном заведении он работал вплоть до выхода в отставку. С 1953 по 1954 г. К. был приглашенным профессором в Лувенском университете (Бельгия).

Первые работы К. были посвящены взаимодействию между светом и электронами в атомах. Если калякать упрощенно, то позволительно мнить, что электроны обращаются около атомного ядра по различным орбитам, в то же время вращаясь кругом собственной оси, наподобие волчков. Квантовая доктрина разрешает электронам передвигаться по полностью определенным орбитам, соответствующим дискретным уровням энергии. Поглощая энергию от падающего света, они переходят на больше высокие энергетические уровни. При обратных переходах, на больше низкие уровни, электроны высвобождают поглощенную раньше энергию, испуская свет. Как и любая другая разновидность электромагнитного излучения, свет состоит из порций энергии, называемых фотонами. Энергия поглощенного или испускаемого фотона, пропорциональная частоте поглощенного или испущенного света, равна разности энергий тех уровней, между которыми происходит переход.

Атом каждого химического элемента имеет свой особенный, присущий только ему комплект разрешенных энергетических уровней. Так как возбужденные атомы испускают свет только на частотах, соответствующих разностям энергий между уровнями, спектры испускания, наблюдаемые, к примеру, с помощью спектроскопа, состоят из серии цветных линий (цвет линии соответствует частоте видимого света). Спектр позволяет не только идентифицировать химический ингредиент, но и обретать информацию о характерном для его атомов расположении энергетических уровней, т.е. о структуре его атомов. Более тщательное рассмотрение показывает, что спектральные линии в реальности представляют собой полосы из тонких, густо расположенных линий (тонкая или сверхтонкая архитектура атома). Атомные энергетические уровни представляют собой целую совокупность подуровней. Расщепление уровней на подуровни определяется различными свойствами электрона, в частности его спином. Детали атомной структуры могут быть обнаружены по сдвигу спектральных линий подуровней, происходящему под действием электромагнитных полей. Однако оптическая спектроскопия не смогла довольно верно поделить рядом расположенные линии.

К концу 40-х гг. в наиболее изощренных экспериментах использовалась радиочастотная спектроскопия. Один из таких методов, популярный под названием способа магнитного резонанса в атомных пучках, связан с Изидором А. Раби и его группой из Колумбийского университета. Раби и его коллеги использовали свой алгоритм для точных измерений атомных энергетических уровней в основном состоянии (т.е. в состоянии с наинизшей энергией). Основное состояние может обладать немного магнитных подсостояний, которые немножко разделяются магнитным полем. Следовательно, воздействуя на атомы с помощью магнитного поля надлежаще подобранной частоты разрешается индуцировать переход с одного подуровня на прочий. Под надлежаще выбранной частотой электромагнитного поля понимается такая, при которой энергия фотонов равна разности энергий между подуровнями. Именно такие частоты лежат в радиодиапазоне. Располагая особым образом магниты и щели, колумбийская группа сумела обрести узкие пучки атомов, находящихся всего только в нескольких магнитных подсостояниях, причем детектора могли добиваться только атомы в определенных состояниях. Если поле настроено на правильную частоту, то модифицирование числа атомов, достигающих детектора, свидетельствует о том, что переход с одного уровня на иной совершился. Зная энергию фотонов, вызывающих переходы, группа Раби сумела вычислить энергетические уровни, соответствующие подсостояниям. Такое соответствие между радиочастотой поля, вызывающего переход, и разностью энергий между подуровнями называется резонансом Герца (в честь Генриха Герца, предложившего первое экспериментальное свидетельство существования радиоволн). Именем Герца сейчас названа и единица частоты.

Метод магнитного резонанса в атомном пучке имеет свои ограничения: среднее время жизни возбужденного состояния до того, как оно испустит энергию и возвратится в невозмущенное основное состояние, весьма немного (порядка одной десятимиллионной секунды), и только небольшое цифра атомов претерпевает индуцированный резонансом переход. К. вкупе со своим студентом Жаном Бросселем разработал и немного методов, в которых свет применяется для преодоления некоторых из ограничений магнитного резонанса в атомном пучке. Метод К. получил наименование алгоритма двойного резонанса.

В этом методе пучок света соответствующей частоты возбуждает атомы до определенного энергетического уровня. Но при этом не все подуровни оказываются занятыми. Следовательно, при обратных переходах атомов в основное состояние свет испускается неодинаково в различных направлениях, помимо того, в каждом направлении он частично поляризован. Если электромагнитное поле, приложенное к возбужденным атомам, имеет частоту (энергию фотонов), необходимую, чтобы индуцировать переходы между занятыми и незанятыми подуровнями, то испускаемый свет изменяет как пространственное распределение, так и поляризацию. Это трансформирование свидетельствует о том, что радиочастота настроена на разность энергий между подуровнями (находится в резонансе с разностью энергий). Метод К. является средством точной фиксации положений подуровней возбужденных атомных состояний.

В 1950 г. К. сообщил ещё об одном методе, получившем наименование оптической накачки и позволившем ему сдвигать электроны в атомах с одного магнитного подуровня основного состояния на прочий. В этом методе особым образом поляризованный свет направляется на группу атомов. Если основное состояние имеет два магнитных подуровня, то атомы на одном подуровне поглощают свет и переходят в возбужденное состояние, тогда как атомы на другом подуровне этого не делают. Испуская излучение и возвращаясь в основное состояние, атомы занимают и поглощающие, и непоглощающие уровни. В этом случае говорят, что свет накачал атомы в непоглощающее основное состояние.

Стремясь к дальнейшему усовершенствованию своей экспериментальной методики, К. и Броссель в 1951 г. создали специальную группу при физической лаборатории Эколь нормаль сюперьёр. Более пятнадцати лет исследования их группы и других ученых способствовали уточнению атомных подуровней и изучению квантовомеханических явлений.

Помимо получения важной информации о подуровнях основных состояний многих атомов, физики научились ориентировать в желательном направлении ядра атомов в парах ртути и кадмия. Это позволило им метко измерить некоторые магнитные свойства ядер. Используя оптическую накачку, экспериментаторы смогли сформировать мишени, состоящие из поляризованных атомов. Затем такие мишени подвергались бомбардировке пучками частиц в экспериментах по ядерной физике.

К. был удостоен Нобелевской премии по физике 1966 г. за открытие и разработку оптических методов исследования резонансов Герца в атомах. Представляя нового лауреата, Ивар Валлер из Шведской королевской академии наук остановился на описании характера работ К. и некоторых выводах из них. Большое цифра ядерных моментов было определено с высокой точностью, заметил Валлер. Идеи К. сравнительно оптической накачки сыграли важную образ в создании лазера. Оптическая накачка позволила сконструировать удобные в обращении и сильно чувствительные магнитометры и атомные часы.

После ухода в отставку в 1968 г. К. до 1972 г. занимал пост руководителя научных исследований в Национальном центре научных исследований.

В 1924 г. К. вступил в брак с школьной учительницей Элиз Косее. У супругов Кастлер родились два сына и дочка. Необычайно скромный, самоуглубленный джентльмен, К. тем не менее принимал активное участие в ряде политических событий. Он выступил в поддержку Израиля, был убежденным противником ядерного оружия, грубо критиковал образ США во вьетнамской войне. Он оказывал поддержку алжирскому движению за независимость. К. скончался 7 января 1984 г. в Бандоле на Французской Ривьере.

Помимо Нобелевской премии К. был удостоен премии Хольвека Лондонского физического общества (1954), премии за научные исследования Французской академии наук (1956), международной медали Ч.Э.К. Миса Оптического общества Америки (1962) и других почетных наград. Он был избран членом Французской академии наук (1964) и почетным членом научных обществ Польши, Германии, Венгрии и Бельгии. В 1952 г. К. стал кавалером, а в 1977 г. командором ордена Почетного легиона. К. был почетным доктором университетов Лувена, Пизы и Оксфорда.

Так же читайте биографии известных людей:

Альфред Вернер Alfred Werner

Альфред Вернер - великий швейцарский химик. Родился 12 декабря 1866 года.Альфред Вернер является лауреатом Нобелевской премии по химии 1913 года,..
читать далее →

Альфред Редль Alfred Redl

Альфред Виктор Редль родился в семье старшего железнодорожного инспектора в Лемберге, ныне Львове. После окончания кадетского училища и производства..
читать далее →

Альфред Йодль Alfred Yodl

Йодль, Альфред (Jodl), (1890-1946), начальник оперативного отдела Верховного главнокомандования вооруженными силами Германии (ОКВ). Родился 10 мая..
читать далее →

Альфред Тирпиц

Германский гросс-адмирал (1911). В 1897-1916 морской статс-секретарь (министр) Германии, выступал за создание сильного ВМФ как орудия в борьбе за..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий