Лука Турин - Секрет аромата. От молекулы до духов. Как запах становится произведением искусства

Яклевич и Ламбе решили выяснить, можно ли наблюдать небольшие пульсации тока даже в обычных металлах при температуре выше жидкого гелия. Некоторые теоретики предсказывали их существование, но Яклевич и Ламбе были уверены, что к предсказаниям теоретиков следует относиться с большой долей скепсиса. Физика необычна тем, что люди в этой области обычно занимаются либо теорией, либо экспериментами, и редко тем и другим одновременно. Экспериментаторы посмеиваются над кабинетными генералами, которые посылают их на бессмысленные задания или объявляют невозможным то, что иногда оказывается очень простым. И наоборот, теоретики часто высмеивают хваленых радиолюбителей, которые, наткнувшись на гениальную идею, имеют дерзость сомневаться, стоит ли тратить годы, чтобы проверить ее опытным путем. Впрочем, чаще всего они не могут жить друг без друга.

Чтобы проверить гипотезу о существовании небольших, но существенных пульсаций в линейной кривой электротока, Яклевичу и Ламбе пришлось создать более качественные «переходы», как теперь стали называть устройства типа «металл-изолятор-металл». Им нужно было получить туннелированный ток, регулируя толщину изолятора. Слишком сильный ток — сгорит изоляционный слой, слишком слабый — сигнал будет трещать, как в дефектной телефонной линии, и ничего не поймешь. Яклевич создавал переходы, Ламбе конструировал чрезвычайно сложную электронику, необходимую для измерения тока и изменения напряжения. Затем они приступили к экспериментам. Их усовершенствованные, чистые, бесшумные приборы позволили им использовать гораздо более высокое напряжение. До сих пор все, кто подходил к краю этого пруда, позволяли себе лишь несколько милливольт (1000 милливольт = 1 вольт) с каждой стороны из опасения повредить устройство. Они смело стали усиливать ток, и в итоге их тонкие «переходы» смогли выдерживать напряжение вплоть до 1000 милливольт.

И тут они обнаружили нечто удивительное. Пульсации появились, и в большом количестве. Но не в тех местах, которые предсказывали теоретики. Они модифицировали свою методику, чтобы более четко видеть пульсации на гладком фоне [71] Для этого они использовали блокирующий усилитель, одно из самых умных электронных устройств, когда-либо созданных. О том, как он действует, доходчиво разъясняется в великолепной книге Горовица и Хилла «Искусство электроники» (The Art of Electronics; ISBN 0521370957). . Некоторое время они рассматривали схему пульсаций, и вдруг их осенило. Схема выглядела так же, как спектр колебаний! Но чего? Яклевич вскоре понял, что спектр пульсаций весьма близок спектру колебаний жидкости под названием формвар, которую он использовал для растворения лака, изготавливая «переходы». Однако оставался большой вопрос: каким образом пульсации появляются на кривых тока: это все равно, что телепередача CNN появится на вашей чайной чашке. Но они с Ламбе вскоре догадались, в чем дело.

Поскольку спектр был похож на спектр испаряющегося растворителя, они предположили, что каким-то образом небольшая часть его должна оседать на изолирующем слое сэндвича-перехода. Молекулы растворителя попадают под перекрестный огонь туннелированных электронов, проносящихся сквозь них с обеих сторон изоляционного слоя. Некоторые электроны врезаются в молекулы, и от удара они начинают звенеть, как гонг. Но это квантовый гонг, явление одновременно незнакомое и простое, если понять его принцип. Представьте электроны, влетающие на пустой этаж через пролет. Большинство из них пролетают, ничего не касаясь, но некоторые попадают в одинокие молекулы. От удара энергия электрона переходит в молекулу, сам электрон падает на несколько энергетических уровней, после чего продолжает свою деятельность на другой стороне.

Теперь речь пойдет о квантах. Все эти трюки электрона типа «взлет-падение-взлет» проходят только в том случае, если все выстроено очень точно. Прежде всего, электрон не может упасть на произвольное количество этажей, падение должно энергетически соответствовать колебанию молекулы (вспомните: флейты, а не фортепьяно). Дело в том, что молекула в состоянии поглотить лишь такое количество энергии, которое соответствует одному из ее собственных колебаний. (Эта энергия, кстати сказать, похожа на звук гонга, постепенно переходящего в тепло [72] Говорят, благодаря эффективности музыкальных инструментов, полный симфонический оркестр создает всего 100 ватт тепла — меньше, чем выработал ваш мозг, пока вы читали это. .) Во-вторых, после падения он должен оказаться напротив пустого этажа, иначе начнет рваться назад и вернется на тот этаж, с которого упал. Более того, в таком случае колебания не будет.