Спектрометры, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР), один из самых мощных и востребованных инструментов исследования в современной науке и медицине, хотя само явление ЯМР поначалу казалось ученым рядовым физическим явлением.
Фото: nobelprize.org
Это явление было ожидаемым и даже теоретически предсказанным с того момента, когда стало понятно, как устроен атом вещества. Протоны в ядре атомов имеют заряд, а значит, у ядра есть собственное электромагнитное поле. Если атом попадает во внешнее магнитное поле, то при определенных условиях его собственный магнитный момент может войти с ним в резонанс. При этом поглощается порция энергии, что вызывает в электрическом контуре внешнего магнитного поля падение напряжения. Этот сигнал можно усилить и подать на экран регистрирующего устройства.
На открытие ЯМР претендуют по меньшей мере шесть ученых. Кроме Парселла, это его коллеги по Гарвардскому университету Паунд, Торри и Блох, а также Исидор Раби из Колумбийского университета и Евгений Завойский из Казанского университета. Причем последние двое обнаружили ЯМР намного раньше физиков из Гарварда. Но Раби сначала счел его сбоем приборов его экспериментальной установки, а Завойский, обнаружив ЯМР в 1941 году, отложил его исследование из-за начавшейся войны. В Гарварде явление ЯМР зафиксировали в 1945 году.
Но дело не в приоритете. Сам по себе ЯМР остался бы не более чем любопытным феноменом, если бы Парселл не продолжил скрупулезно исследовать его дальше. А дальше выяснилось, что магнитные взаимодействия атомов друг с другом и с электронной оболочкой молекулы влияют на параметры резонанса. То есть методом ЯМР можно получать информацию о пространственной структуре молекул, их ориентации относительно друг друга и многом другом. Он позволял получить картинку строения вещества на атомном уровне. ЯМР-спектроскопия стала одним из главных методов исследований в физике, химии, биологии и медицине, в последней легла в основу магнитно-резонансной томографии (МРТ).
Парселл был удостоен множества научных наград и званий, был советником по науке у трех американских президентов и сделал еще одно любопытное открытие. Он первым зарегистрировал радиоизлучение нейтрального водорода в космосе с длиной волны 21 см. В этом диапазоне радиоастрономам удалось заглянуть в самые отдаленные уголки Млечного Пути, но главное — именно на этой волне они теперь время от времени посылают инопланетным собратьям по разуму радиограммы о существовании нашей цивилизации.
Сергей Петухов