ИСТОРИЯ ВЫДаЮЩИХСЯ физических открытий конца XX — начала XXI века

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• • характерные особенности и ключевые открытия в микро-, макрои мегафизике (согласно подходу В. Л. Гинзбурга);
• • физическую сущность: управляемого термоядерного синтеза (УТС), механизмов реализации сверхпроводниковых свойств в материалах, целочисленного и дробного квантового эффекта Холла, бозе-эйнштейновской конденсации (БЭК) в газах, эффекта гигантского магнетосопротивления (ГМС), идеального квантового туннельного эффекта, кварковой гипотезы, явления конфайнмента, нарушения комбинированной четности (СР-симметрии) — CP-инвариантности, симметрии физических законов при преобразованиях (СРГ-теоремы), модели Большого взрыва;
• • физические основы теории сверхпроводников Бардина, Купера, Шриффера (БКШ), Стандартной модели, единой теории поля;
• • хронологию открытия элементарных частиц;
• • уникальные свойства жидких кристаллов, сверхтекучего ³Не, графена, систем с джозефсоновскими переходами, экзотических объектов мегафизики (магнетаров, черных дыр, квазаров, космических струн);
• • основополагающие открытия, сделанные на Большом адронном коллайдере LHC, результаты, полученные в области лазерного охлаждения нейтральных атомов и газов, лазерной спектроскопии, квантовой электроники (сверхпроводниковой электроники, одноэлектроники, спинтроники, квантовой информации), нейтринной и рентгеновской астрономии, научного приборостроения (атомно-силовой микроскоп — ACM, сканирующий туннельный микроскоп — СТМ, фурьеспектроскопия, томография, современные и планируемые супертелескопы), ключевые понятия нелинейной физики;

уметь

• • обсуждать цель проектов создания международного термоядерного экспериментального реактора (ITER), национального комплекса зажигания (NIF), проблемы создания и получения комнатнотемпературной сверхпроводимости (КТСП), металлического водорода, сверхтяжелых элементов, обнаружения суперсимметричных частиц, темной материи и темной энергии;
• • анализировать направления развития лазерной физики и техники, устройство коллайдера LHC, значение обнаружения и исследования хиггсовского бозона для Стандартной модели, роль планковской длины и планковского времени в микрофизике, различные космологические теории, варианты сценария развития Вселенной, методологические основы и тесные связи микро-, макрои мегафизики;

владеть

• навыками оперирования основными понятиями микро-, макрои мегафизики.

Ключевые термины: микро-, макрои мегафизика, квантовая электроника, экзотические вещества, нелинейная физика, лазерная физика и техника, Стандартная модель, хиггсовский бозон, ОТО, всеволновая астрономия, инструментарий современной физики.

Полный рассказ об истории наиболее интересных и важных физических открытий, совершенных во второй половине XX в., в ограниченных рамках учебника невозможен. Поэтому мы вслед за В. Л. Гинзбургом выделим около 20 основополагающих проблем физики, включив в их число также некоторые направления научного приборостроения. Это позволит обсудить в историческом аспекте не только фундаментальные вопросы, но и многогранные связи физики с техникой и другими науками.

Выполняя обзор современной физики, мы вовсе не претендуем на исчерпывающее ее описание, а предлагаем лишь вариант, содержащий наиболее интересные и перспективные ее направления и более или менее совпадающий с футурологическими прогнозами развития физики.