Эхо – сигнал

По величине эхо – сигнала или по времени его спада можно судить о таких случайных процессах в веществе, как тепловое движение, внутреннее движение и флуктуации локального поля.

С появлением когерентного лазерного излучения принцип исследования эхо-сигнала был перенесен на область оптических частот; это осуществили в 1964 г. Н. Кернит, А. Абелла и С. Хартманн из Колумбийского университета. Физическая основа эффектов спинового и фотонного эха одинакова — это пример скрытой упорядоченности, создаваемой когерентным излучением и выявляемой по когерентному излучению. Но только спиновое эхо связано с ядрами атомов, а фотонное — с атомными электронами. Как удалось показать Р. Фейнману, Ф. Вернону -младшему и Р. Хеллуорту, тогда работавшим в Калифорнийском технологическом институте, оба эффекта описываются одними и теми же математическими уравнениями, которые представляют собой обобщение первоначальных уравнений Блоха для гироскопа.

Эксперименты, о которых говорилось выше, показывают, что иногда удается выявить скрытую упорядоченность систем, кажущихся разупорядоченными. Кроме того, некоторые процессы, например столкновения молекул, могут вносить элементы беспорядка в скрытую упорядоченность, в связи с чем эхо-сигнал ослабляется. Нельзя ли задать такие условия эксперимента, при которых сводилось бы к нулю влияние даже подобных случайных, казалось бы, необратимых процессов?

Такая мысль, по-видимому, противоречит интуитивным соображениям о том, что последствия случайных процессов типа столкновений молекул в принципе необратимы. Но в данном случае интуитивные выводы ошибочны: иногда оказывается возможным устранить даже разупорядочивающее влияние упругих столкновений молекул. Это достигается использованием большого числа импульсов падающего излучения с малыми интервалами между ними. Такие многоимпульсные эксперименты в ЯМР впервые были проведены X. Карром, который теперь работает в Университете Ратгерса, и Перселлом. Я.Шмидт из Лейденского государственного университета, П. Берман из Нью-Йоркского университета и один из нас (Бруэр) позже применили многоимпульсный метод в оптическом диапазоне. Мы расскажем об эксперименте с фотонным эхом в газообразном образце.