1 A 3. De gauche à droite : Semen Altshuler, Evguenii Zavoïskii et Boris Kozyrev à Kazan en 1968. (Photo : MikhailL. Blatt.) certains matériaux nécessaires aux expériences et l’absence de soutien des membres de l’Académie des sciences de l’Union Soviétique, ont pour conséquence le démantèlement du dispositif expérimental construit par Zavoïskii. Cette décision est prise par l’Académie des sciences sous prétexte que le montage expérimental est trop simple pour permettre la confirmation de la découverte scientifique du phénomène fondamental de la RMN. Plus tard, Semen Altshuler et Boris Kozyrev écrivirent : « Si Zavoïskii avait eu deux à trois mois pour poursuivre ses expériences, il aurait identifié la raison de la mauvaise reproductibilité de ses résultats et l’existence de l’absorption par résonance magnétique des protons aurait été prouvée. » [4] La découverte de la résonance paramagnétique électronique (RPE) En 1943, Zavoïskii retourne à ses recherches expérimentales à l’Université de Kazan. Cette fois, il entreprend d’étudier la relaxation paramagnétique électronique de sels paramagnétiques de manganèse et de cuivre dans des champs magnétiques perpendiculaires (voir encadré, p.42). Le dispositif expérimental artisanal construit pour les expériences de RMN était tout à 40 Reflets de la Physique n°62 fait adapté à l’étude de la relaxation paramagnétique (voir la photo en haut de la page 39). Zavoïskii conçoit et met en œuvre une méthode qui lui permet d’améliorer notablement la sensibilité de l’expérience. Il introduit une modulation du champ magnétique statique en ajoutant un champ magnétique alternatif parallèle au champ statique et ayant une fréquence beaucoup plus basse que celle du champ magnétique oscillant perpendiculaire au champ statique. En outre, le domaine des radiofréquences appliquées est étendu jusqu’à 100 MHz. Le 21 janvier 1944, Zavoïskii observe les pics d’absorption d’un champ d’ultrahaute fréquence dans des sels paramagnétiques soumis à un champ magnétique statique (fig. 4). Il découvre ainsi le phénomène de résonance paramagnétique électronique (RPE) en phase condensée et soumet un article pour publication le 12 juillet 1944, date officielle de la découverte de la RPE [5]. Cette découverte résultait d’une part de ses recherches antérieures sur la résonance magnétique nucléaire, d’autre part de son extraordinaire intuition et de son approche originale des problèmes scientifiques. Il n’est pas surprenant que ses collègues l’aient appelé « le génie de l’expérience ». Dans ses expériences de RPE, Zavoïskii utilisait des ondes dans la gamme des mégahertz. Après la Seconde Guerre mondiale, des générateurs de fréquences de l’ordre du gigahertz sont disponibles et permettent d’améliorer la sensibilité de la détection du signal de RPE. Bien que le physicien britannique Brebis Bleaney ait parfois été crédité de la découverte de la résonance paramagnétique électronique, sa première publication sur la RPE [6] fut envoyée le 19 décembre 1947, plus de trois ans après celle de Zavoïskii. De 1945 à 1947, les activités scientifiques extrêmement fructueuses de Zavoïskii sont à l’origine de nombreux projets reposant sur sa découverte de la RPE : il démontre expérimentalement les effets de l’antiferromagnétisme dans les phénomènes de résonance et découvre le phénomène de la résonance ferromagnétique. En 1948, il avait publié 18 articles sur la résonance et la relaxation paramagnétiques. Le livre de Boris Kochelaev et Youri Yablokov [7] offre une description très intéressante de l’histoire de l’Université de Kazan et des informations détaillées sur les premières recherches relatives à la résonance paramagnétique. Plusieurs autres contributions scientifiques importantes En 1947, Igor V. Kourtchatov invite Zavoïskii à le rejoindre à Moscou et à participer au projet atomique soviétique à Sarov (Arzamas 16 à l’époque de l’URSS) et aux recherches sur les processus très rapides de physique des rayonnements et de physique des plasmas [8]. Une méthode d’enregistrement de signaux lumineux extrêmement courts et faibles est développée selon les directives de Zavoïskii. À partir de cette époque, ses recherches et activités expérimentales ont porté sur un très vaste domaine : la détection des traces des particules ionisantes et ses applications ; la polarisation des faisceaux de particules et les cibles polarisées ; la fusion thermonucléaire contrôlée et la physique des plasmas ; le chauffage turbulent, etc. Des transducteurs électro-optiques multicascade pouvant mesurer une durée de signal comprise entre 10 -14 et 10 -12 seconde sont développés. Ces transducteurs furent ensuite appliqués en physique des plasmas, physique nucléaire, technologie laser, à l’astronomie et à la biologie. |