Большая Советская Энциклопедия (СС)
Шрифт:
Атомное ядро, элементарные частицы, космические лучи. Исследования по физике ядра получили в СССР развитие в начале 30-х гг., первые её успехи связаны с теоретическими 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, обогащенной 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. Соловьев).
В 1935 Л. В. Мысовский, И. В. Курчатов и их сотрудники (Л.
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 многие другие.
Успехи ядерной физики и физики элементарных частиц определяются прогрессом физики и техники ускорителей, который 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 институте 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 многие ядерные реакции, в частности в 1960 открыта новая элементарная частица — антисигма-минус гиперон. В 1967 в Ереванском физическом институте 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 1967) 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 институтов СССР, а также учёные других 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 космических лучей. В 1929 Д. В. Скобельцыну удалось наблюдать в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, ливни космических частиц. Метод камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле, был впервые 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
Важные эксперименты, приведшие к подтверждению существования слабого нуклон-нуклонного взаимодействия, принадлежат Ю. Г. Абову, В. М. Лобашёву и их сотрудникам. В Ереване были созданы 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 Украинском физико-техническом институте в 1931. Её научным руководителем стал Л. В. Шубников, который, находясь в командировке в Лейденской криогенной лаборатории (1926—30), совместно с В. де Хаазом установил осциллирующую зависимость электросопротивления от напряжённости магнитного поля при низких температурах (т. н. эффект Шубникова — де Хааза, 1930).
В развитие советской 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. Эти методы легли в основу всех современных 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 Физическом институте АН Грузинской ССР.
Большую роль для развития техники получения сверхнизких температур сыграл открытый И. Я. Померанчуком (1950) эффект поглощения теплоты при затвердевании 3 He. Методом Померанчука были достигнуты температуры ~ 0,001 К (70-e гг., Институт физических проблем АН СССР).
С успехом исследовалось советскими физиками явление сверхпроводимости (теоретические 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 феноменологическая 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 которых не разрушается при напряжённости поля вплоть до сотен кэв. Открытие таких сплавов привело к созданию сверхпроводящих магнитов.
Событием в физике явилась разработка Н. Н. Боголюбовым нового метода в квантовой теории поля и статистической физике, который привёл к обоснованию теории сверхтекучести и сверхпроводимости.
Теория колебаний, радиофизика, эмиссионная электроника. Основы советской 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. Чернышева, Д. А. Рожанского и их сотрудников в Ленинграде.