| 21681190 23552 13350 920 1был предсказан циклотронный резонанс в полупроводниках. Взаимодействия примесных центров в полупроводниках были исследованы Н. А. Лениным с помощью электронного резонанса. Радиационные нарушения в полупроводниках исследовали В. С. Вавилов с сотрудниками и др. В 1932 Иоффе впервые указал на возможность использования полупроводников для прямого преобразования тепловой энергии в электрич. и для создания охлаждающих устройств. Руководимым им коллективом был создан первый в мире термоэлектрогенератор, а затем создано полупроводниковое термоэлект-рич. охлаждающее устройство (1950).
Магнетизм. Многое достигнуто сов. физиками в учении о магнетизме. Построена первая квантовомеханич. теория ферромагнетизма (Я. И. Френкель, 1928); доменная структура ферромагнетиков получила объяснение в работах Я. Г. Дорфмана, Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица. В 1930 Ландау выполнил классич. исследование диамагнетизма свободных электронов. Им же было предсказано явление антиферромагнетизма (1933), существенный вклад в экспериментальное обнаружение и исследование к-рого внёс А. С. Боровик-Романов; последнему принадлежит также открытие явления пьезомагнетизма (1959). Получила известность теория слабого ферромагнетизма, развитая И. Е. Дзялошинским (1957).
Большое значение для теории ферромагнитных явлений имели работы С. П. Шубина, С. В. Вонсовского и их сотрудников (s - d-обменная модель, 1935-46). Н. С. Акулов, К. П. Белов, С. В. Вонсовский, Л. В. Киренский, Е. И. Кондорский, Я. С. Шур, Р. И. Янус и др. выполнили работы по теории и экспериментальному изучению технич. кривой намагничения мягких и высококоэрцативных ферромагнетиков.
Обнаруженный в 1937 Б. Г. Лазаревым и Л. В. Шубниковьгм в Укр. физико-технич. ин-те ядерный парамагнетизм твёрдого водорода - одно из важных открытий экспериментальной техники. Чрезвычайно большое значение имел открытый Е. К. Завойским в 1944 электронный парамагнитный резонанс - явление, нашедшее широкое применение в физике и химии; важные работы в этой области принадлежат С. А. Альтшулеру и Б. М. Козыреву. Парамагнитный резонанс был предсказан в 1923 Дорфманом. Аналогичный резонанс наблюдался в ферромагнитных телах - ферромагнитный резонанс (Завойский, 1947). Начало теории ферромагнитного резонанса было положено работами Ландау и Лифшица в 1935, а само явление задолго до этого (в 1913) наблюдалось В. К. Аркадьевым в виде т. н. магнитных спектров.
Теоретическая физика. Осн. результаты, полученные сов. теоретиками, относятся к приложению общих квантовомеханич. соотношений к различным областям электронной теории твёрдых тел, квантовых жидкостей, ядерной физики. Важное значение имела работа Л. И. Мандельштама и М. А. Леонтовича по соотношению неопределённостей для энергии - времени, открывшая путь для объяснения ряда процессов микрофизики в рамках представлений о туннельном эффекте (1928). В. А. Фоку принадлежит релятивистское обобщение ур-ния Шрёдингера (ур-ние Клейна - Гордона - Фока, 1926), классич. работы по вторичному квантованию (1932), разработка общей методики решения квантовомеханич. задачи мн. тел (метод Хартри - Фока, 1930). В 40-х гг. И. Е. Таммом был разработан получивший широкую известность метод рассмотрения процессов взаимодействия частиц, вышедший за рамки обычной теории возмущений (метод Тамма - Данкова).
Сов. физики в 50-60-х гг. внесли основополагающий вклад в развитие квантовой теории поля (В. А. Фок, Н. Н. Боголюбов, Л. Д. Ландау, И. Я. Померанчук, И. Е. Тамм и их ученики).
Большое значение для прогресса совр. статистич. физики имели исследования Боголюбова и Леонтовича по теории неравновесных процессов (1944-46). Проблема фазовых переходов, уже более столетия занимающая одно из ключевых положений в статистической физике, была существенно продвинута работами Ландау.
В общей теории относительности классической является работа А. А. Фридмана, показавшего, что существует решение ур-ния тяготения, к-рое предсказывает «разбегание» галактик (1922-24). Фоку принадлежит вывод приближённых ур-ний движения системы тел в рамках теории тяготения А. Эйнштейна.
Оптика, физика атома и молекулы, спектроскопия. Важнейшие исследования по физ. и прикладной оптике были выполнены в руководимом Д. С. Рождественским (до 1932) Гос. оптич. ин-те. Они послужили фундаментом для создания оптико-механич. пром-сти и достижения полной независимости мн. отраслей пром-сти от поставок иностр. фирм. И. В. Гребенщиковым, Н. Н. Качаловым, А. А. Лебедевым и их сотрудниками была разработана отечеств, технология варки и обработки оптич. стекла, на основе к-рой в СССР была создана пром-сть оптич. стекла. Особенно важным оказалось для развития прикладной оптики создание сов. школы оптиков-вычислителей (А. И. Тудоровский, Г. Г. Слюсарев и др.). Своеобразная конструкция астрономии. телескопа - зеркально-менисковая - изобретена Д. Д. Максутовым (1941). Был создан ультрафиолетовый микроскоп (Е. М. Брумберг). Под руководством В. П. Линника созданы методы и приборы для контроля оптич. систем. Линнику и Лебедеву принадлежат оригинальные конструкции оптич. и электронно-оптич. приборов.
Первыми существенными работами по физической оптике явились исследования Д. С. Рождественского (1910-е гг.) и А. Н. Теренина (оптич. диссоциация молекул, 1924, фотохимия). Фундаментальные результаты были получены в области изучения молекулярного рассеяния света. В 1928 Л. И. Мандельштам и Г. С. Ландсберг открыли явление комбинационного рассеяния света на кристаллах. Оно оказалось важным с принципиальной точки зрения (один из первых примеров проявлений нелинейной оптики), получило широкое практич. применение для прямого физ. исследования свойств молекул и легло в основу метода молекулярного спектрального анализа. Более тонкий эффект - смещение спектральных линий при рассеянии на упругих волнах в кристаллах - был предсказан Мандельштамом и экспериментально установлен Е. Ф. Гроссом (1938).
В 1934 П. А. Черенков открыл своеобразное свечение чистых жидкостей под действием излучения радиоактивных веществ. С. И. Вавилов (в лаборатории к-рого работал Черенков) сразу указал на то, что это свечение связано с движением свободных электронов, а не является люминесценцией (эффект Черенкова - Вавилова). Полная теория этого эффекта была дана в 1937 И. Е. Таммом и И. М. Франком. Интересное с науч. точки зрения, это явление приобрело и практич. значение - на его основе были созданы черепковские счётчики.
В 30-40-е гг. С. И. Вавилов и его сотрудники (В. Л. Лёвшин, П. П. Феофилов и др.) исследовали люминесценцию в конденсированных средах (растворах и кристаллофосфорах). Вавилов впервые определил энергетич. выход фотолюминесценции в растворах кристалла и показал, что он составляет более 70% (а в ряде случаев близок к 100% ). Теоретич. и экспериментальное изучение свечения кристаллофосфоров (С. И. Вавилов, В. В. Антонов-Романовский и др.) позволило разработать технологию и перейти к массовому произ-ву люминесцентных ламп. Важные исследования люминесценции молекул и кристаллофосфоров были выполнены под рук. К. К. Ребане (лаборатория кристаллофосфоров Ин-та физики и астрономии АН Эст. ССР), Б. И. Степанова (Ин-т физики АН Белорус. ССР) и др.
В области атомной спектроскопии выдающееся значение имели работы (20-е гг.) Рождественского и его учеников, в к-рых модель атома водорода (по Бору) была распространена на случай сложных атомов. А. Н. Терениным и Л. Н. Добрецовым (1928) открыта сверхтонкая структура линий натрия, Терениным и Гроссом (1930) - сверхтонкая структура линий ртути. С. Э. Фриш исследовал сверхтонкую структуру линий мн. элементов и установил для них эмпирич. закономерности.
Активно участвовали сов. физики в развитии молекулярной спектроскопии (Н. А. Борисевич, М. А. Ельяшевич, В. Н. Кондратьев, Б. С. Непорент, Б. И. Степанов). Особенно интенсивно развернулись в 50-60-х гг. исследования и интерпретация оптич. свойств сложных молекул органич. соединений (И. В. Обреимов, А. Ф. Прихотько, Э. В. Шпольский). В 1959 Шпольским были открыты квазилинейчатые спектры индивидуальных сложных органич. соединений (эффект Шпольского). После экспериментального обнаружения экситонов возникла экситонная спектроскопия полупроводников и молекулярных кристаллов, ставшая мощным орудием в изучении их свойств.
После изобретения лазеров (см. ниже Квантовая электроника) стала бурно развиваться новая область оптики - голография. Существенный вклад в неё внёс Ю. Н. Денисюк, предложивший для регистрации голограмм использовать трёхмерные среды (1962) и реализовавший эту идею. Голография находит применение в разнообразных областях науки и техники (голографич. исследование деформаций и вибраций, голография плазмы и т. д.).
С появлением лазеров стала быстро развиваться и нелинейная оптика (оптика интенсивных световых пучков), основы к-рой были заложены в работах Р. В. Хохлова и С. А. Ахманова. После создания лазеров с перестраиваемой частотой начали разрабатываться методы лазерной спектроскопии (Ин-т спектроскопии АН СССР).
Атомное ядро, элементарные частицы, космические лучи. Исследования по физике ядра получили в СССР развитие в нач. 30-х гг., первые её успехи связаны с теоретич. работами: протон-нейтронная модель ядра (Д. Д. Иваненко), обменные силы (И. Е. Тамм и Иваненко), модель ядра-капли и электрокапиллярная теория деления Бора - Френкеля, теория цепной реакции деления естественной смеси изотопов урана, обогащённой изотопом U-235 (Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон, 1939-40). Начиная с 1958 существенные результаты в развитии теории ядра были получены с помощью представлений о сверхтекучести (Н. Н. Боголюбов, С. Т. Беляев, А. Б. Мигдал, В. Г. Соловьёв).
В 1935 Л. В. Мысовский, И. В. Курчатов и их сотрудники (Л. И. Русинов и др.) открыли явление ядерной изомерии радиоактивных элементов. В лаборатории Курчатова Г. Н. Флёровым и К. А. Петржаком было открыто явление спонтанного деления урана (1940). В 60-70-х гг. Флёров и его сотрудники получили принципиальные результаты и сделали важные открытия, связанные с синтезом трансурановых элементов.
И. В. Курчатову и возглавляемому им огромному коллективу учёных и инженеров принадлежит заслуга решения проблемы урана, задач ядерной энергетики и создания нового оружия. В проведение этого комплекса работ внесли вклад А. П. Александров, А. И. Алиханов, Л. А. Арцимович, Я. Б. Зельдович, И. К. Кикоин, А. И. Лейпунский, Ю. Б. Харитон и мн. др.
Успехи ядерной физики и физики элементарных частиц определяются прогрессом физики и техники ускорителей, к-рый в СССР связан прежде всего с деятельностью В. И. Векслера. Предложенный им в 1944 принцип автофазировки оказал революционизирующее влияние на развитие ускорит, техники. В 1957 в Объединённом ин-те ядерных исследований (Дубна) запущен крупнейший в мире (для того времени) синхрофазотрон, ускоряющий протоны до энергии 10 Гэв (В. И. Векслер, А. Л. Минц и др.). На этом синхрофазотроне были исследованы мн. ядерные реакции, в частности в 19SO открыта новая элементарная частица - антисигма-минус гиперон. В 1967 в Ереванском физ. ин-те состоялся пуск ускорителя электронов на энергию до 6 Гэв - одного из крупнейших в мире (А. И. Алиханьян и др.). В этом же году близ Серпухова был запущен крупнейший в мире (на 19S7) ускоритель протонов на 76 Гэв (В. В. Владимирский, А. А. Логунов и др.). На нём были получены уникальные результаты; в частности предложен и разработан новый подход к изучению процессов множественной генерации частиц (инклюзивные процессы, Логунов и др.), впервые зарегистрированы ядра антигелия (1970, Ю. Д. Прокошкин), обнаружена новая элементарная частица (h-мезон) со спином 4 и массой, равной массе 2 нуклонов (1975). Здесь было впервые установлено, что при высоких энергиях полные сечения взаимодействия адронов перестают падать и намечается их рост (серпуховский эффект). На серпуховском ускорителе работают группы учёных из различных ин-тов СССР, а также учёные др. стран.
Большие успехи достигнуты в исследованиях на ускорителях со встречными пучками (Новосибирск, Г. И. Будкер, А. А. Наумов, А. Н. Скринский и др.).
К работам по ядерной физике тесно примыкают начавшиеся ещё в 20-х гг. исследования по физике космин. лучей. В 1929 Д. В. Скобельцыну удалось наблюдать в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле, ливни космич. частиц. Метод камеры Вильсона, помещённой в магнитное поле, был вперзые разработан П. Л. Капицей (1923) при исследовании отклонения альфа-частиц в магнитном поле. Обширные работы по изучению явлений, возникающих при взаимодействии первичных космических лучей с ядрами атомов, были выполнены Скобельцыным, В. И. Векслером, С. Н. Верновым, Н. А. Добротиным, Г. Т. Зацепиным.
Широко ведутся исследования в области физики высоких энергий. Наиболее крупные результаты получены Л. Д. Ландау (идея о сохраняющейся комбинированной чётности, 1956), И. Я. Померанчуком (теорема о равенстве сечений взаимодействия частиц и античастиц с одной и той же мишенью при сверхвысоких энергиях, 1958), Б. М. Понтекорво (исследования по нейтринной физике) и М. А. Марковым (идея проведения нейтринных экспериментов под землёй и на ускорителях), В. Н. Грибовым (работа по теории комплексных угловых моментов, 1961), Л. Б. Окунем (составная модель элементарных частиц и свойства симметрии слабых взаимодействий, с 1957), И. М. Франком, Ф. Л. Шапиро, И. И. Гуревичем, П. Е. Спиваком (нейтронная физика).
Важные эксперименты, приведшие к подтверждению существования слабого нуклон-нуклонного взаимодействия, принадлежат Ю. Г. Абову, В. М. Лобашёву и их сотрудникам. В Ереване были созд. искровые камеры с высокой точностью регистрации событий (А. И. Алиханьян, Т. Л. Асатиани, Г. Е. Чиковани и др.).
Физика низких и сверхнизких температур. Первая в СССР криогенная лаборатория была организована в Харькове в Укр. физико-технич. ин-те в 1931. Её науч. руководителем стал Л. В. Шубников, к-рый, находясь в командировке в Лейденской криогенной лаборатории (1926-30), совместно с В. де Хаазом установил осциллирующую зависимость электросопротивления от напряжённости магнитного поля при низких темп-pax (т. н. эффект Шубникова - де Хааза, 1930).
В развитие сов. и мировой техники ожижения газов большой вклад внёс П. Л. Капица. В 1934 он создал первый в мире гелиевый ожижитель с поршневым детандером, работающий на газовой смазке, а в 1939 предложил метод ожижения газов с использованием цикла низкого давления, осуществляемого в высокоэффективном турбодетандере. Эги методы легли в основу всех совр. крупных ожижителей.
В 1938 П. Л. Капица открыл сверхтекучесть Не II - явление, имеющее квантовый характер. Объяснение сверхтекучести Не II было вскоре дано Л. Д. Ландау (1941), развившим гидродинамику квантовой жидкости и предсказавшим на основе своей теории ряд парадоксальных эффектов, подтвердившихся экспериментально. К их числу относится предсказание существования в гелии двух скоростей распространения звуковых колебаний.
Важные эксперименты по сверхтекучести были выполнены В. П. Пешковым, Э. Л. Андроникашвили, Б. Г. Лазаревым и др. В частности, в экспериментах Пешкова был открыт т. н. второй звук в Не II. Плодотворно работает над механизмом нарушения сверхтекучести группа физиков под руководством Э. Л. Андроникашвили в Физ. ин-те АН Груз. ССР.
Большую роль для развития техники получения сверхнизких темп-р сыграл открытый И. Я. Померанчуком (1950) эффект поглощения теплоты при затвердевании 3Не. Методом Померанчука были достигнуты темп-ры ~0,001 К (70-е гг., Ин-т физ. проблем АН СССР).
С успехом исследовалось сов. физиками явление сверхпроводимости (теоретич. работы Л. Д. Ландау и В. Л. Гинзбурга и экспериментальные исследования Л. В. Шубникова, А. И. Шальникова, Н. Е. Алексеевского, Ю. В. Шарвина). Гинзбургом и Ландау была создана обобщённая феноменологич. теория сверхпроводимости. Развитая на её основе А. А. Абрикосовым, Л. П. Горьковым и Гинзбургом теория сверхпроводящих сплавов и свойств сверхпроводников в сильных магнитных полях послужила основой для предсказания существования сплавов, сверхпроводящее состояние к-рых не разрушается при напряжённости поля вплоть до сотен кэ. Открытие таких сплавов привело к созданию сверхпроводящих магнитов.
Событием в физике явилась разработка Н. Н. Боголюбовым нового метода в квантовой теории поля и статистич. физике, к-рый привёл к обоснованию теории сверхтекучести и сверхпроводимости.
Теория колебаний, радиофизика, эмиссионная электроника. Основы сов. радиофизики, радиотехники, теории колебаний были заложены исследованиями М. А. Бонч-Бруевича, В. П. Вологдина, А. Ф. Шорина и др. в Нижегородской лаборатории, М. В. Шулейкина в Москве, Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси в Одессе, А. А. Чернышёва, Д. А. Рожанского и их сотрудников в Ленинграде.
Большая заслуга в разработке теории колебаний принадлежит школе Мандельштама и Папалекси (А. А. Андронов, А. А. Витт, Г. С. Горелик, М. А. Леонтович, С. М. Рытов, С. Э. Хайкин, В. В. Мигулин и др.). Трудами этих учёных создана новая область физики нелинейных колебаний, имеющая важное значение для радиофизики и теории регулирования. Др. серия исследований той же школы физиков посвящена измерению скорости распространения электромагнитных волн вдоль земной поверхности. Мандельштамом и Папалекси был предложен (1930) для этой цели радиоинтерференционный метод, развитие и применение к-рого позволили выяснить фазовую структуру и скорость радиоволн. Этот метод получил широкое применение в практике. Математич. методы теории нелинейных колебаний разрабатывались Н. М. Крыловым, Н. Н. Боголюбовым и др.
А. А. Глаголевой-Аркадьевой и независимо М. А. Левитской в 1923 было получено электромагнитное излучение с длиной волны от 5 см до 82 мкм, к-рое заполнило промежуток между инфракрасным и радиодиапазонами на шкале электромагнитных волн.
Создание качественно новых принципов усиления и генерации ВЧ-колебаний позволило продвинуться в область более высоких частот. Идея использования модуляции скорости электронов принадлежит Рожанскому, а первые практич. шаги по её реализации - представителям электрофизической школы Чернышёва: Н. Д. Девяткову, Н. Ф. Алексееву, Л. Б. Малярову и др. Теория и расчёт приборов СВЧ-диапазона разрабатывались Г. А. Гринбергом.
Важные работы по эмиссионной (катодной) электронике принадлежат П. И. Лукирскому и С. А. Векшинскому и их школам. Эти работы были теснейшим образом связаны с пром-стью электронных ламп и проводились в кон. 20-х - нач. 30-х гг. на ленингр. заводе «Светлана». Исследования внеш. фотоэффекта дали прямые выходы в пром-сть: прогресс отечеств, произ-ва фотоэлементов (кислородно-цезиевых и сурьмяно-цезиевых) связан с именами Н. Д. Моргулиса, А. А. Лебедева, С. Ю. Лукьянова, П. В. Тимофеева, Н. С. Хлебникова. Большое значение для понимания явлений, входящих в круг проблем эмиссионной электроники, имели работы Л. Н. До-брецова. В нач. 30-х гг. Л. А. Кубецкий открыл принцип вторичного электронного умножения и построил первый фотоэлектронный умножитель.
Существенный вклад в развитие исследований по распространению радиоволн внесли (40-50-е гг.) работы В. А. Фока, Б. А. Введенского, М. А. Леонтовича, В. Л. Гинзбурга, Е. Л. Фейнберга, Г. А. Гринберга и др. Ещё в кон. 30-х гг. ленингр. физиками под руководством Д. А. Рожанского и Ю. Б. Кобзарева были разработаны принципы импульсной радиолокации и построены радиолокационные станции.
Идея использования радио в астрономии, в частности для радиолокации Луны, была в 40-х гг. высказана Мандельштамом и Папалекси. В 60-х гг. В. А. Котельниковым и коллективом его сотрудников были проведены радиолокационные исследования планет.
Квантовая электроника. Крупнейшим событием в физике и технике явилось создание квантовой электроники. Высокая культура радиофизич. исследований, проводимых в Физ. ин-те АН СССР, во многом определила то, что именно в нём в 1951 по инициативе А. М. Прохорова начались фундаментальные исследования по квантовой электропике. В 1952-55 Прохоров совместно с Н. Г. Басовым доказал возможность создания усилителей и генераторов принципиально нового типа и решил осн. задачи его осуществления. Первый молекулярный генератор (мазер) в сантиметровом диапазоне длин волн был построен ими в 1955 ( и независимо от них Ч. Таунсом в США). Инверсия населённостей была получена ими в трёхуровневой системе с оптич. накачкой (1955). В 1957-58 Прохоров предложил использовать в качестве рабочего вещества рубин, выдвинул идею открытых резонаторов и развил методы создания парамагнитных усилителей.
После изобретения мазеров важнейшим достижением в квантовой электронике явилось создание квантовых генераторов в оптич. диапазоне длин волн - лазеров, причём оказалось, что лазерный эффект можно получить на широком классе веществ: полупроводниках, газах, жидкостях, стёклах, растворах. Басов впервые указал на возможность использования полупроводников в квантовой электронике и совместно с сотрудниками развил методы создания полупроводниковых лазеров (1957-61). Первый в СССР полупроводниковый лазер на арсениде таллия был построен в лаборатории, руководимой Б. М. Вулом. В 1963 Ж. И. Алфёров предложил использовать для полупроводникового лазера гетероструктуры. Особо перспективен газодинамич. лазер на СО2, предложенный в 1967 А. М. Прохоровым и В. К. Конюховым и построенный в 1970.
Квантовая электроника оказала большое влияние на развитие физики в целом (лазерная спектроскопия, лазерное зондирование атмосферы, лазерная диагностика плазмы и др.). Лазеры используются для целей локации, космич. связи, в вычислит, технике, медицине.
Высокотемпературная плазма и проблемы управляемых термоядерных реакций. Исследования по теории плазмы были начаты в 30-х гг. В 1936 Л. Д. Ландау предложил кинетич. уравнение для электронной плазмы. В 1938 А. А. Власов составил ур-ние колебаний разреженной плазмы в её собственном самосогласованном поле. Теория колебаний плазмы, основанная на этом уравнении, была развита в 1946 Ландау, к-рый показал, что даже в отсутствие столкновений частиц плазмы колебания в ней затухают (т. н. затухание Ландау). Интерес к исследованию горячей плазмы возрос в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза. В 1950 И. Е. Тамм и А. Д. Сахаров предложили принцип магнитной термоизоляции плазмы. В 50-е гг. существ, результаты были достигнуты при экспериментальном исследовании мощных импульсных разрядов в газах для получения высокотемпературной плазмы (Л. А. Арцимович, М. А. Леонтович и их сотрудники). При этом была обнаружена неустойчивость плазмы. Дальнейшие исследования многообразных типов неустойчивостей (P. 3. Сагдеев и др.; привели к разработке способов эффективного подавления нек-рых из них (Б. Б. Кадомцев, М. С. Иоффе и др.)- Теории турбулентности плазмы и её турбулентного нагрева посвящены исследования А. А. Веденова, Б. Б. Кадомцева, Е. К. Завойского и их сотрудников. Проведению всех этих исследований способствовали работы по созданию методов диагностики плазмы (Б. П. Константинов, Н. В. Федоренко, В. Е. Голант). Особенно большие успехи в получении эффективной термоизоляции плазмы были достигнуты на тороидальных магнитных установках типа «Токамак», исследования на к-рых были начаты в 1956 под рук. Арцимовича. В 1975 закончено сооружение наиболее крупной установки такого типа -«Токамак-10», к-рое явилось одним из значит, шагов на пути |
