Ядерный магнитный порядок

Ядерный магнитный порядок

«… порядок новый учредить».

Чем я занимался. — *Порядок внутренний и внешний. — (Ватикан и Лондон). — *Ключи к задаче. — Вращающаяся система и лампа в холодильнике. — Старт. — Первые шаги и первые результаты. — Микроскопические зонды. — Нейтроны на подмогу. — На стыке двух наук. — Взяв быка за рога. — Упорядоченные вращающиеся фазы. — **Ядерный псевдомагнитизм. — Псевдоядерный магнетизм. — Действующие лица. — Трутни. — μSR — поздний ребенок

За тридцать лет, которые я провел в своей лаборатории, мы, конечно, брались не за одну проблему. Мы их подбирали и решали с некоторым пристрастием к изяществу, которое наперекор великому Больцману, мы не считали исключительной привилегией портных. Мои личные вкусы влекли меня к решающим — «да или нет» — экспериментам и к оригинальным и специфическим методам, применяемым, к сожалению, обыкновенно лишь к тем проблемам, для которых они были придуманы. Мне не хватало терпения для длительных, тщательных и точных измерений (которого, к счастью, хватало моим сотрудникам). Меня могли бы обвинить вполне справедливо в недостатке настойчивости, если бы исследование, протянувшееся на два десятилетия через удачи и неудачи, которое дало заглавие этой главе, не составляло бы доказательства обратного. Перед тем, как обратиться к этой задаче, было бы неприлично не напомнить о двух областях ЯМР, в которых работают более девяноста процентов исследователей и почти сто процентов фабрикантов и в которых моя лаборатория совсем не принимала участия.

Первой областью является, так называемый «ЯМР высокого разрешения», посвященный наблюдению и истолкованию очень сложных спектров ЯМР органических и биологических молекул. Изощренное (и дорогое) оборудование, включающее усовершенствованные компьютеры в сочетании с остроумными, постоянно обновляемыми методами ЯМР, позволяет глубоко проникнуть в структуру биологических молекул. Это, безусловно, увлекательная область науки и можно, конечно, спросить, почему моя лаборатория осталась в стороне от столь интересных и важных исследований. На это легко ответить: физик, специалист по ЯМР, — будь он семи пядей во лбу, — который предлагает свои услуги биохимии или биологии, никогда не станет выше инженера-техника в этой области, если не решится радикально изменить свое направление и стать наполовину, а пожалуй на все сто процентов, биологом или биохимиком. Если бы я встретился с хорошим специалистом, способным увлечь меня за собой, я, может быть, перешагнул бы через этот порог, так как долго хранил некоторую гибкость и способность менять направление. Но такого специалиста я не встретил.

Вторая область, более знакомая широкой публике, это изображение (томография) человеческих органов с помощью ЯМР. Назову ее для краткости ЯМР-томография. Эта техника, которая широко развернулась в течение последнего десятилетия, делает возможным наблюдение человеческих органов с более высоким разрешением, чем рентгеновская томография. И здесь моя лаборатория осталась в стороне, но по другой причине.

В этом методе каждая малая часть изучаемого органа дает по очереди ЯМР сигнал от протонов, которые она содержит. С помощью специально выработанной техники сигналы от разных частей наблюдаются и регистрируются один за другим, и компьютерный алгоритм превращает временную последовательность этих сигналов в пространственную карту плотности протонов в органе, точно так же, как рентгеновский сканнер дает пространственную карту электронной плотности. Контраст может быть подчеркнут благодаря неоднородности скоростей ядерной релаксации в образце. ЯМР-томография — это на 95 % компьютеры, и именно их фантастические успехи за последние пятнадцать лет выдвинули ее на первый план. Предвидение и настойчивость пионеров, которые в начале семидесятых годов предпринимали первые исследования с довольно примитивными средствами, вызывают восхищение, но нельзя не признать, что без компьютерного взрыва, который произошел за последние годы, их усилия вряд ли увенчались бы успехом.

Успехи ЯМР-томографии ставят меня иногда в неловкое положение. Ввиду успеха, которым пользовалась моя книга «Принципы ядерного магнетизма», многие воображают, что я принимал участие в развитии томографии и некоторые врачи-радиологи, желающие ознакомиться с нею, покупают мою книгу и, конечно, страшно бывают разочарованы. Эта неловкость приняла особенно острую форму, когда французское Общество радиологов присудило мне в 1986 году свою медаль за услуги, оказанные томографии. Чтобы предотвратить незаслуженную награду, я написал президенту общества, что я не только ничего не принес томографии, но вначале просто не верил в ее будущее. В ответ они возразили, что Резерфорд тоже не верил в будущее атомной энергии. Тот факт, что Резерфорд открыл атомное ядро, в то время как ЯМР открывал не я, по-видимому, их не смущал. Не желая их обидеть, я принял незаслуженную медаль и отблагодарил лекцией о ядерном дальнем порядке, который их интересовал как прошлогодний снег.

Но довольно о том, чего я не сделал.