27
Достижения советских физikов
Краткая хроника выдающихся открытый советских физikов включает, в основном, «имененные» открытия. Конечно, не каждое крупное открытие непреемно приобретает впоследствии имена сделавших его ученых. Поэтому приведенный здесь список не охватывает даже самых крупных открытий, сделанных нашими учеными в области физики. Подробный рассказ о достижениях советских физikов, изданный к 50-летию Октябрь, с трудом уменьшился в двух общирных томах. Но мы надемемся, что даже краткий перечень «именных» открытий помогет нашим читателем почувствовать, как велик вклад советских учены в сокровищницу мировой науки. Хроника подготовлена В. А. Лешковцевым.
Известно, что прочность твердого тела, определяемая на опыте, во много раз меньше ее значения, вычисленного теоретически. Причину этой разницы первым раскрыл академик Абрам Федорович Юффе. Оказаюсь, что в предыдувременном разрушении материалов повинны различные дефекты кристаллической структуры, например, микросоппереские трещины на поверхности кристаллов. Погрузив кристалл каменной solи в воду и расторив поверхностью слой, Юффе достит увеличения прочности в сотни раз. Упрочение кристаллов при расторении поверхного слоя получило название «эффекта Юффе».
В 1919—1920 годах академик Леонид Исаакович Мандельштам теоретически показал, что микросоппереские неоднородности плотности вещества, возникающее в результате тепловых колбаний молекул, изменяют спектр рассеяного света, добавляя в него новые спектральные линии, которые очень трудно наблюдают. (Эти линии впервые были обнаружены членом-корреспондентом АН СССР Евгенем Федоровичем Гроссом.) Явление, в результате которого они возникают, было назван «эффектом Мандель-
штама — Бриллюэна», так как несколько позднее аналогичное предсказание было сделано французским физиком Бриллюэном.
В 1922 году профессор Александрович Фридман получил два новых решения основного уравнения общей теории относительной длины Вселенной. Оба они описывали не Staционарную Вселенную, как у Эйштейна, а Вселенную, которая непрерывно развивается. В дальнейшем «модель расширяющей Вселенной Фридмана» получила экспериментальное подтверждение и теперь является общепризнанной.
Академик Владимир Александрович Фок с момента возникновения квантовой механики работал над ее развития. Уже в 1926 году он обобщил основное уравнение этой теории на случай наличия магнитного поля и получил релятивистское уравнение квантовой механики, известное физиком как «уравнение Фока — Клейна». В дальнейшем академик В. А. Фок одновременно с английским физиком Хартри создал метод расчета спектров atomов, содержащих большое количество электронов, и даже спектров сложных молекул. Этот метод вошел в историю физики под именем «метода Фока — Хартри». До создания этого метода расчет сложных atomов был совершен недоступной задачей для квантовой механики.
В 1926 году академик Леонид Исаакович Мандельштам и Григорий
28
Самуилович Ландсберг, исследуя рассеяние света в кристаллах кварца, обнаружили в спектре рассеяного света дополнительные спектральные линии, не принадлежшие падающему на кристалл света. Эти спектральные линии возникают в результате взаимодействия падающего света с отдельными молекулами, образующими кристаллическую решетку. Несколько позднее аналогичное явление было обнаружено индиским физиком Раманом при изучении рассеяния света в жидком бензоле. Оно получило название «эффект Мандельштама — Ландсберг — Рамана» или «комбинанционное рассеяние света». Комбинанционное рассеяние стало мощным средством изучения строения молекул.
В 1928—1929 годах академик Петр Леонидович Капица с помощью конструкированной им оригинальной установки для создания сверхсильных магнитных полей установки, что в таких полях изменение электрического сопротивления металлов растет не пропорционально квадрату магнитной индукции, как ожидалось на основе существовавших тогда теории, а является линейной функцией магнитной индукции. Это неожиданное явление, которое не удавалось объяснить около 30 лет, называют «законом Капицы».
В начале 30-х годов профессор Лев Васильевич Шубников, работая влаборатории голландского физика Де-Гааза, обнаружил, что электрическое сопротивление высута, помещенного в магнитное поле, по мере увеличения магнитной индукции поля то возвращает, то убивает (как говорят, сопротивление высута осцилирует). Этот «эффект Шубникова — De-Гааза» ширококо использовется для исследования энергетического спектра электронов в металле.
В 1930 году академик Лев Давидович Ланду теоретически показал, что свободные электроны в металле под действием внешнего магнитного поля могут двигаться только по строю определенным (как говорят физики — квантовым) траекторям. Это означает, что в магнитном поле возникают особые энергетические уровни, получившие наименование «уровней Ланду».
Из этой же теории следовало, что действие магнитного поля на свободные электроны в металле приводит к возникновению дополнительного магнитного момента, направленного в сторону, противоположную внешнему магнитному полю. Такой момент называется диамагнитным, а описанное явление называют «диамагнитизмом Ланду». Заметим, что эта же теория обязывала и эффект Шубникова — De-Гааза.
В 1962 году за выдалося заслу в области теоретической физики Л. Д. Ланду была присуждена Нобелевская премия.
Член-корреспондент АН СССР Яков Ильич Френкель первый в 1931 году в обиход физков особычно квазичстицу, которое теперь называют «экспетоном Френкеля». Он обратил внимание на то, что в кристаллической решетке может существовать особое воздействие состояния электронов. Возникнув в какой-либо ячейке кристалла, это возникнение перемещается по кристаллу, подобно свободе образной частице. Существование экстонов было впервые доказано в экспериментах члена-корреспондента АН СССР Евгения Федоровича Гросса. Экспетоны играют большую роль в физике твердого тела и в современной химии.
В 1933 году академик Игорь Евгеньевич Тамп теоретически predсказал существование на поверхности кристаллов свободных энергетических состояний («лювшек»). Они вошли в научу под названием «поверхностных уровней Тампа».
29
В 1934 году академик Исаак Константинович Кикони открыл фотоэлектромагнитный эфект, показав в экспериментах, что при освещении полупроводника, находящемся в магнитном поле, в нем возникает электродвижущая сила. Кванты света создают носитель тока — свободные электроны и дырики, которые диффундируют вдоль направления падения света, а магнитное поле разводит их в противоположных направлениях. Это явление давно уже называют «эффектом Кикона».
Академик Павел Алексеевич Черенков вместе со своим учительом академиком Сергеем Ивановичем Вавиловым обнаружили в 1934 году эффект «сверхветового электрона». Оказалось, что в жидких и твердых средах электроны могут дивгаться со скоростью большей, чем скорость света в этих средах (но, конечно, не большей скорости света в пустоте!). Электроны могут обгорать испускаемый имми свет. Этот эффект, получивший название «эффекта Черенкова», нашел ряд ценных практических применений, в частности, для регистрации быстрых заряженных частиц (так называемые черенковские частицы). Теория, объясняющая эффект Черенкова, была создана академиками Игorem Евгеньевичем Тамом и Ильей Михайловичем Франком. За открытие и обяснение этого явления П. А. Черенкову, И. Е. Таму и И. М. Франку в 1958 году была присуждена Нобелевская премия.
В 1936 году член-корреспондент АН СССР Яков Ильич Френкель разработал электрокапиллярную теория atomных ядер, в котором ядра рассматривают как капли заряженной жидкости. Вслед за Френкелем эти же идеи развил датский физик Нильс Бор. В историю физики они вошли под названием «капельной модели ядра Бора — Френкеля».
С именем академика Петра Леонидовича Капицья связывано еще одно явление, открытое им в 1938 году. Изучая свойства жидкого геля, он обнаружил, что при температуре ниже 2,19 К геля течет сквозь узкушель практически без всякой вззости. В дальнейшем это явление было назван сверхтекучеством. Теорию этого явления создают «уравнение Власова».
Профессор Московского университета Анатолий Алексаидрович Blасов в 1938 году первым вывел уравнение, описывающее поведение разреженной плазмы, в котором не происходит стольновейный заряженных частиц. Оно вошло в научку под именем «уравнение Власова».
В 1944 году академик Евгений Константинович Завойский открыл электронный параметрнитный резонанс, положив начало новой области физики твердого тела. Суть этого явления заключается в том, что вещества, находящиеся в постоянном магнитном поле, избирательно поглощают энергию перпендикулярного к нему высокочастотного магнитного поля.
В 1944 году академик Владимир Иосифович Векслер открыл носящий его имя прицип аптофазировки частиц,ускоряемых в циклическихускорительях. На нем основана работа всех современных циклическихускорителей. Неколько позже, независимо от Вексера, этот же прицип открыл американский физик Макминлан. За это открытие она они были удостоены международной научной премии.
В 1947 году академик Лев Давидович Ланду показал, что даже при отсутствии стольновейный частиц плазмы распространяющейся в ней электромагнитные волны испытывали затухание. Это явление играет существенное role в повышении плазмы. Физики всего мира назвают его «затуханием по Ланду».
30
Некоторые металлы и сплавы при охлаждении до очень низких температур полностью утрачивают сопротивление протекающей по ним току. Это является навано сверхпроводимостью. В 1950 году академики Виталий Лазаревич Гинзбург и Лев Давидович Ландду построили теорию сверхпроводимости, учитывающий квантовые эффективы в сверхпроводниках. Пользователь теории, члены-корреспонденты АН СССР Алексей Алексеевич Абриковов и Лев Петрович Горьков создали теорию сверхпроводящих сплавов, имеющего большое значение. Эта теория известна во всем мире как «теория ГЛАГ» (Гинзбург — Ландду — Абриковов, — Горьков).
Микросоппечская теория сверхпроводимости, объясняющая механизм этого загадачного явления, была создана в 1957 году академиком Николаем Николаевичем Боголюбовым и американским физиками Бардином, Купером и Шрифером. Она так и называется «теории сверхпроводимости Боголюбова — Бардина — Купера — Шрифера».
В начале 50-х годов академики Алексадр Михайлович Просоров и Николай Геннадиевич Басов разработали основы новой области физики — квантовой электропики и создали первый квантовый молекулярный генератор на молекулах amмика. За эти выдающиеся работы в 1964 году им, совместно с американским физиком Таунсом, была присуждена Нобелевская премия.
Сложные молекулы организации веществ имеют спектры, состоящие из широких сплошных спектральных полос. В 1952 году профессор Эдуард Владимирович Шпольский показал, что, расторяя организационные вещества в специально подобранных расторительях и охлаждая полученные расторы до очень низких температур, можно получить спектры поглощения, состоящие из очень низких спектральных линей, однозначно связанных со строением и свойством молекул. Так была создана новая область молеку-
лярной оптики. Это является в научной литературе повсеместно называют «эффектом Шпольского».
Полупроводники, так же как и другие вещества, могут поглощать свет, длины волн которого заключит в определенных пределах. Для света с большими длинами волн они прорачны. Таким образом, существует граница для длины волн, при которой полупроводник передает поглощать свет. В 1958 году академик Леонид Вениаминович Кельыш теоретически predсказал, что под действием внешнего электрического поля эта граница должна смщаться в сторону больших длины волн. Аналогичное предсказание сделал немецкий физик Франц. В 1960 году профессор Виктор Сергеевич Вавилов получил экспериментальное подтверждение этого явления, известного теперь как «эффект Кельыша — Франца».
В 1966 году в СССР вступил в строй самый мощный для того времениускоритель заряженных частиц — синхрофазотрон,ускоряющий протоны до энергии в 70 миллиардов электрон-вольт. Он был построен вниз города Серпухова. С помощью этого успilitеля было показано, чтовероятность стольновения заряженных частиц при энергии, большей 20 миллиардов электрон-вольт, не уменьшается и не остается постоянной с ростом энергии, как предсказывала теория, а продолжает растор. Это необходимо явление было назван «Серпуховским эффектом».
Учены всего мира, исследующие физические процессы в горячей плазме, ширококо использовут установки, названные необъемным русским словом «ТОКАМАК». Так сокращенно называют «торондальные камеры в магнитном поле» — советские термодерные установки в Институте atomной энергии ини. В. Курчатова под руководством академиков Льва Андреевича Арцимовича и Бориса Борисовача Кадомцева.