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叶夫根尼·扎沃伊斯基

叶夫根尼·康斯坦丁诺维奇·扎沃伊斯基（俄语：Евгений Константинович Завойский，英语：Yevgeny Konstantinovich Zavoisky；1907年9月28日—1976年10月9日），苏联物理学家，电子自旋共振（EPR）的发现者[1][2]，同时据信在1941年时便观测到核磁共振，比费利克斯·布洛赫和爱德华·珀塞尔的初次有效发现要早五年，但由于无法重视且不合乎磁场空间均匀性的要求而未获认可[3][4]。他也因在1952年发明用于检测核反应的冷发光相机，以及在四年后发现等离子体中的磁声共振而闻名。

叶夫根尼·扎沃伊斯基
Евгений Завойский
出生Евгений Константинович Завойский
1907年9月28日［儒略历9月15日］
 俄罗斯帝国波多利亚省莫希利夫-波季利斯基（现乌克兰文尼察州）
逝世1976年10月9日(1976岁—10—09)（69岁）
 苏联俄罗斯莫斯科
母校喀山大学
知名于发现电子自旋共振
可能首次观测到核磁共振
奖项斯大林奖（1949）
列宁奖（1957）
国际EPR协会奖（1977，追授）
科学生涯
研究领域光谱学
电磁学
原子核物理学
机构喀山大学
全苏实验物理科学研究所（阿尔扎马斯-16）
原子能研究所
签名

早年生活

叶夫根尼·扎沃伊斯基在1907年9月28日出生于俄罗斯帝国南部一座名叫莫希利夫-波季利斯基（现乌克兰文尼察州）的小镇，为家中的第三个孩子，其父亲康斯坦丁（Konstantin）是俄罗斯帝国陆军第19步兵师（英语：19th Infantry Division (Russian Empire)）克里米亚第73步兵团（俄语：Крымский 73-й пехотный полк）所属的军医，而母亲艾莉萨薇塔（Elizaveta） 则是一位教师[5]。在叶夫根尼三岁（1910年）的时候，他的父母为了让五个孩子有更好的教育和福祉而举家搬到喀山——俄国著名的大学城。康斯坦丁在当地的火药厂（俄语：Казанский пороховой завод）找到一份驻场医生的体面工作，还获得一座可供他和孩子们进行家庭实验的大公寓，其中叶夫根尼尤其热衷于电磁学方面[5][6]。

1919年，康斯坦丁因积劳成疾而去世，艾莉萨薇塔为求举家温饱而携眷暂时移居至乡村，直至六年后才搬回喀山。叶夫根尼在1926年入读喀山大学，双主修数学和物理学，其当时已是一位经验老道的业余工程师，曾经自组过一台无线电收信机，也有许多有待实现的发明及度量想法[7][5]。在学期间，他的才华洋溢广为人知，也因此被派往圣彼得堡继续学习与研究，并在回到喀山后常驻喀山大学振荡实验室。在1933年撰写论文《超再生效应（英语：Regenerative circuit）及其理论的研究》（«Исследование суперрегенеративного эффекта и его теория»）后获得物理与数学科学副博士学位，并晋升为振荡实验室的主任兼实验物理学副教授[7][6]。叶夫根尼的研究项目包括超短波和超再生效应，以及前者对诸如发芽种子等物质的物理和化学影响。苏联科学家们在农业集体化时期被要求用尽所能帮忙复苏因多年战事而陷入泥潭的经济，而发芽种子方面的研究正是该困难时期的产物[8]。

生涯

研究共振现象

 
喀山联邦大学物理研究所大楼前的扎沃伊斯基半身像

1933年，扎沃伊斯基开始系统性地研究物质与电磁波间相互作用。他召集了鲍里斯·科济列夫（俄语：Козырев, Борис Михайлович）、A·V·涅斯梅洛夫（A. V. Nesmelov）和后来的谢苗·阿尔特舒勒（英语：Semen Altshuler）等来自不同背景，又才华横溢的理论和实验物理学家，组建一个理论物理小组[9]。他还参观了几个俄罗斯主要城市的实验室，发现该研究领域的实验技术并不发达[9]。

扎沃伊斯基对伊西多·拉比在1938年做出静磁场中分子束与电磁波相互作用的开创性发现，即核磁共振（NMR）很感兴趣[10]，遂召集其理论物理小组该项技术[11]，并在第二次世界大战期间与科济列夫及阿尔特舒勒三人一起联名发表论文[12]。1940年至1941年左右，在拥有足够灵敏的探测系统的情况下，扎沃伊斯基和其团队尝试检测在固体和液体中的核磁共振，并成功收集到共振讯号，但却可能无法符合磁场空间均匀性的严格要求，而该讯号本身亦不稳定，且难以重现[3]。最终该研究成果遭到摒弃，后期工作也因苏德战争爆发的关系而中止，战后亦未继续[6][13]。费利克斯·布洛赫和爱德华·珀塞尔在五年后的1945年至46年间分别改良了扎沃伊斯基团体在液固态方面的检测技术，成功观测到稳定的核磁共振信号，两人也因此共享1952年的诺贝尔物理学奖[14]。

从1943年开始，扎沃伊斯基转而关注对磁场均匀性的需求要低得多的电子自旋共振（EPR）。他为此做好了充足的准备，特别是用更为精确的栅极电流电子技术取代原有的戈特（英语：Cornelis Jacobus Gorter）量热法，同时在主静磁场中增加一个小型交流磁场，以此极大化检测灵敏度及放大谐振讯号，并将其直接输出至示波器。1944年，扎沃伊斯基在氯化铜（CuCl2·2H2O）、硫酸铜和硫酸锰等盐中检测到EPR讯号[6][15]。这项革命性发现造成苏联科学界的空前轰动，最初甚至不受包括彼得·卡皮察等同行认可，直到他在莫斯科从头开始组装EPR光谱仪并重现其研究成果时才释除所有疑虑[3]。扎沃伊斯基在隔年凭着电子自旋共振共振现象的贡献成功捍卫自己的特许任教资格[4][16][17]。

教学

在喀山大学任教期间，扎沃伊斯基专注于实验，而不是理论的风格让他的课十分受欢迎。扎沃伊斯基本人喜好展示各种低温现象，例如因冷冻而造成的硬化与碎裂，某次实验还差点导致其被秘密警察逮捕[18]。他也曾经在大批学生面前将多幅卍字图片围成圆圈，然后投影到大萤幕前，只为演示双轴晶体中的偏振光干涉。这场讲学随即引起特别国家委员会的注意，用作展示的晶体遭没收，以对它进行分析并厘清扎沃伊斯基和纳粹德国之间的关联，直至其他科学家致函力证其与法西斯政权并无瓜葛，事件才正式解决[18]。

晚年生涯与逝世

扎沃伊斯基在1947年应伊戈尔·库尔恰托夫的邀请从喀山迁至莫斯科，在当地苏联科学院旗下的原子能研究所（IAE）工作。他随后移居至保密行政区阿尔扎马斯-16，参与苏联原子弹计划。回到IAE后，扎沃伊斯基潜心开发超快激光（英语：Ultrafast laser spectroscopy）检测仪，并在1952年发明用于检测核反应的新型冷发光相机[16]。他在1958年开始研究等离子体和核聚变的相关现象，还在同年发现在前者之中的磁声共振[6][17]。

1972年，扎伊沃斯基染上重病，迫使他离开科学界[16]，并最终于四年后因此在莫斯科病逝，终年69岁，身后下葬在孔策沃公墓（英语：Kuntsevo Cemetery）[6]。

获得荣誉与纪念

扎沃伊斯基分别在1949年、1957年和1969年获颁斯大林奖、列宁奖和两枚列宁勋章，并在1953年10月23日成为苏联科学院候选院士，隔年6月26日正式获选为院士[3][19][20]。他曾在1958年至1970年被提名诺贝尔奖35次，其中33次为物理学奖，其余两次则是化学奖[21]。

在扎沃伊斯基在1977年逝世后，他对电子自旋共振的发现贡献得到国际EPR学会（International EPR Society）的认可，并以其名字设立了“扎沃伊斯基奖”[13]。七年后，苏联科学院喀山科学中心物理技术研究所（俄语：Казанский физико-технический институт имени Е. К. Завойского РАН）以扎沃伊斯基起名，以资纪念[6][22]。喀山普里沃尔日斯克区（俄语：Приволжский район (Саратовская область)）和苏维埃茨克区（俄语：Советский район (Казань)）交界处有一条街名叫“扎沃伊斯基院士街（俄语：Улица Академика Завойского (Казань)）”[23]。1997年，喀山联邦大学在其主楼246号室，即扎沃伊斯基发现电子自旋共振的地方开设“E·K·扎沃伊斯基实验室博物馆”[24]。

参考资料

  1. ^ Zavoisky, E. Spin-magnetic resonance in paramagnetics. Fizicheskiĭ Zhurnal. 1945, 9: 211–245. 
  2. ^ Zavoisky, E. Paramagnetic Absorption in Perpendicular and Parallel Fields for Salts, Solutions and Metals. PhD Thesis (Kazan State University). 1944. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Gareth R. Eaton; et al. Foundations of modern EPR. World Scientific. 1998: 45–46. ISBN 981-02-3295-0. 
  4. ^ 4.0 4.1 Siegmund Brandt. The harvest of a century: discoveries of modern physics in 100 episodes. Oxford University Press. 2008: 298. ISBN 978-0-19-954469-1. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Kochelaev p. 44
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Завойский, Евгений Константинович. Krugosvet.ru. [2008-01-16]. （原始内容存档于2023-12-29） （俄语）. 
  7. ^ 7.0 7.1 инион ран Евгений Константинович Завойский (1907–1976) Основные даты жизни и деятельности академика Е.К. Завойского （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  8. ^ Kochelaev p. 50
  9. ^ 9.0 9.1 Kochelaev pp. 52–53
  10. ^ I.I. Rabi; J.R. Zacharias; S. Millman; P. Kusch. A New Method of Measuring Nuclear Magnetic Moment. Physical Review. 1938, 53 (4): 318–327. Bibcode:1938PhRv...53..318R. doi:10.1103/PhysRev.53.318  . 
  11. ^ Kochelaev p.65
  12. ^ Kochelaev p.75
  13. ^ 13.0 13.1 A.V. Kessenikh. On Academician E K Zavoisky's centenary. Soviet Physics Uspekhi. September 2007, 50 (9): 977 [2024-01-14]. Bibcode:2007PhyU...50..977K. S2CID 118508362. doi:10.1070/PU2007v050n09ABEH006039. （原始内容存档于2023-06-30）.  Russian pdf version （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  14. ^ Filler, Aaron. The History, Development and Impact of Computed Imaging in Neurological Diagnosis and Neurosurgery: CT, MRI, and DTI. Nature Precedings. 2009. doi:10.1038/npre.2009.3267.5  . 
  15. ^ Kochelaev p. 76
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 А.П. Александров; et al. Памяти Евгения Константиновича Завойского. Soviet Physics Uspekhi. April 1977, 121 (4): 695–721 [2024-01-14]. （原始内容存档于2023-12-29） （俄语）. 
  17. ^ 17.0 17.1 Mario Bertolotti. The history of the laser. CRC Press. 2005: 162 [2024-01-14]. ISBN 0-7503-0911-3. （原始内容存档于2023-12-29）. 
  18. ^ 18.0 18.1 Kochelaev pp. 54–57
  19. ^ Завойский Евгений Константинович （页面存档备份，存于互联网档案馆）, at the official site of the Russian Academy of Sciences
  20. ^ Завойский Евгений Константинович. 苏联大百科全书, 1969–1978 （俄文）
  21. ^ Yevgeny Konstantinovich Zavoisky, Nobel Prize Nomination Database. [2024-01-14]. （原始内容存档于2014-10-18）. 
  22. ^ The International Zavoisky Award. [2024-01-14]. （原始内容存档于2011-07-17）. 
  23. ^ Амиров К. Ф., Ахметзянова Р. Х., Вениаминов Р. Г. Казанских улиц имена 3000 экз. Казань: Центр инновационных технологий. 2008: 186. ISBN 978-5-93962-293-6 （俄语）. 
  24. ^ Наша история {{!}} Музей им. Е. К. Завойского. [2024-01-14]. （原始内容存档于2023-12-31）. 

延伸阅读

 
维基共享资源上的相关多媒体资源：叶夫根尼·扎沃伊斯基
  • Boris I. Kochelaev. The beginning of paramagnetic resonance. World Scientific. 1995. ISBN 981-02-2114-2. 
  • D. J. E. Ingram. Free Radicals as Studied by Electron Spin Resonance. Butterworths Scientific. 1958.  （俄文）
  • Б. М., Козырев; С. А., Альтшулер. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. 1972. 
  • Евгений Константинович Завойский. УНИПРЕСС. 1988.  （俄文）
  • Богуненко Н. Н., Пелипенко А. Д., Соснин Г. А. Завойский Евгений Константинович. Герои атомного проекта. Саров: Росатом. 2005: 152—156. ISBN 5-9515-0005-2 （俄语）. 
  • В. А. Скорюпин. Евгений Константинович Завойский 352 экз. Москва: Курчатовский ин-т,. 2017. ISBN 978-5-00004-051-5 （俄语）. 
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