80 лет со дня открытия ЭПР

21 января 1944 г. заведующий кафедрой экспериментальной физики КГУ Евгений Константинович Завойский записал в своем лабораторном журнале: «Обнаружено присутствие такого же максимума (пика) для MnSO4 в перпендикулярном поле. И его четкое перемещение по синусоиде при увеличении Н0. Смена знака Н0 ведет к смене направления перемещения пика. Картина очень четкая и легко повторяемая». Это заметка, сделанная простым карандашом, стала отправной точкой развития одного из важнейших открытий физики XX столетия, посредством которого оказалось возможным изучать разнообразные особенности веществ, недоступные наблюдению другими способами, даже рентгеновскими лучами и оптическими методами. Сегодня ЭПР спектрометрами можно исследовать вещество в дозах, исчисляемых одной стомиллионной грамма, что примерно в тысячу раз меньше веса точки, сделанной отточенным карандашом.

Что же явилось отправной точкой этого открытия?

Начало 1941 г. не предвещало никаких потрясений в жизни Евгения Константиновича. В научной работе по-прежнему значились «старые темы»:

1. Исследование высокочастотной электрострикции диэлектриков в неоднородных полях (руководитель доцент Е.К. Завойский). Цель: измерение скорости ультразвука в жидкостях при частоте порядка 65 МГц.

2. Исследование электрострикции паров в неоднородных электрических полях (исполнитель ассистент С.Г. Салихов). Работа имеет, главным образом, теоретическое значение в изучении свойств ультразвука частот 106 герц. Была собрана установка.

На кафедре теоретической физики предполагалось рассмотреть:

1. Вычисление моментов атомных ядер. «Влияние нецентральных сил на моменты легких атомных ядер» (руководитель доцент С.А. Альтшулер). Помимо внутриядерных сил типа Майорана-Гейзенберга существуют, видимо, силы типа Юкавы-Тамма. Известный интерес представляет определение влияния этих сил на ядерные моменты и выяснение того, не удается ли этим путем устранить некоторые трудности теории моментов атомных ядер.

Влияние нецентральных сил на магнитный момент нейтрона (исполнитель ассистент Хамитов).

Были утверждены годовые академические нагрузки профессорско-преподавательского персонала физмата на 1941/42 учебный год. В частности, доцент, зав. кафедрой экспериментальной физики Е.К. Завойский имел нагрузку в 512 часов.

14 июня Е.К. Завойский составил отчет о работе кафедры за январь-июнь 1941 г., который содержит первые описания новых экспериментов, изменивших его дальнейшую судьбу:

В конце 1-го квартала 1941 г. основные темы по разделу колебаний были изменены. Причиной к этому послужили результаты работ Gorter`а и др. по парамагнитной релаксации и определению магнитных моментов атомных ядер.

Таким образом, Е.К. Завойский и его сотрудники в конце марта 1941 г. сменили традиционную тематику кафедры и факультета и начали совершенно новые для Казанского университета исследования по парамагнитной релаксации с использованием метода сеточного тока.

22 июня 1941 г. началась Великая Отечественная война. В Казань были эвакуированы институты Академии наук СССР: органической химии, неорганической химии, коллоидной химии, физической химии, физических проблем, горючих ископаемых, физический (ФИАН), радиевый, энергетический, машиноведения, физиологический институт им. И.П. Павлова, институт эволюционной физиологии и патологии высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова.

В порядке уплотнения казанские вузы и учреждения предоставили приехавшим свои помещения. Большинство институтов были размещены в Казанском университете и могли использовать его оборудование. Так, университет предоставил лабораториям Физического института Академии наук около 10 комнат. В здании университета также было оборудовано общежитие для научных сотрудников на несколько сот человек.

Оборудование академических институтов сплошь и рядом стояло вперемежку с оборудованием Казанском университета. Это располагало к тесному общению сотрудников институтов и университета, приобщало студентов к творческой лаборатории академиков и профессоров, вводило в круг дискуссионных проблем.

Е.К. Завойский вспоминал

Война; появление комиссии из Москвы (Л.А. Арцимович, М.С. Соминский, С.Ю. Лукьянов), разгром установки как «кустарного сооружения». Эта комиссия была назначена вице-президентом с целью определить, есть ли в КГУ работы или оборудование, которые могли бы поддержать или использовать АН СССР. Комиссия вошла в лаб. № 5 без стука в момент, когда я наблюдал ядерный магнитный резонанс, сидел за установкой и с помощью реостата изменял силу тока в электромагните Дюбуа…

Комиссия пересекла луч света от гальванометра до шкалы и остановилась, не обращая внимания на мои жесты; она стояла полминуты и затем прозвучала фраза: «Здесь все самодельное и не имеет никакой научной ценности» (я, очевидно, подпадал тоже под это определение, и в этом была значительная доля истины). Я хотел было заговорить, но комиссия уже шла к двери. Все… Мне было сказано: «Если вы завтра не вытряхните все из этой комнаты, то будут поставлены у дверей часовые с приказом не пускать вас в комнату.

Исследования Е.К. Завойского прервались до конца 1943 г., пока сотрудники Академии наук не стали уезжать из Казани. Е.К. Завойский вернулся к экспериментам 1941 г. и 21 января 1944 г. наблюдал первые сигналы электронного парамагнитного резонанса, изучение которого стало делом всей его жизни. За это открытие он был награждён Ленинской премией и несколько раз номинирован на Нобелевскую премию, но, к сожалению, так ее и не получил.

Награды и звания Е.К. Завойского:

• Сталинская премия третьей степени (1949);

• Три Ордена Ленина (1949, 1954, 1969);

• Ленинская премия (1957);

• Герой Социалистического Труда (1969);

• Орден Трудового Красного Знамени (1975);

• премия Международного общества магнитного резонанса (1977 – посмертно).

В 1984 г. Казанский физико-технический институт Казанского научного центра Российской Академии наук получил имя Е.К. Завойского. В 2004 г. перед физическим корпусом университета был установлен бюст Е.К. Завойского. В Приволжском районе Казани есть улица Е.К. Завойского.

В 1997 г. В Казанском университете, в мемориальной комнате, где был открыт электронный парамагнитный резонанс, И.И. Силкиным создан Музей-лаборатория Е.К. Завойского, посетив который можно увидеть оригинальные приборы ученого, различные физические приборы конца XIX – начала XX вв.

Автор Ф.Р. Вагапова