Отечественные физики – лауреаты Нобелевской премии

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МСХА ИМЕНИ К.А. ТИМРЯЗЕВА

АГОРОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра физиологии растений

РЕФЕРАТ по дисциплине: Теоретические основы прогрессивных технологий

на тему: Отечественные физики — лауреаты Нобелевской премии

Выполнил: студент 1-го курса

факультета ВЗО и ДО

Иванов Я.О.

Проверил:

Кондратьев М.Н.

Москва

1. Процесс выдвижения кандидатов на получение Нобелевской премии

2. Причины несоразмерности вклада русских ученых в развитие науки и количества нобелевских лауреатов среди них

3. Отечественные лауреаты Нобелевской премии

3.1 Нобелевская премия в области физики 1958 года

3.1.1 Черенков Павел Алексеевич

3.1.2 Франк Илья Михайлович

3.1.3 Тамм Игорь Евгеньевич

3.2 Нобелевская премия в области физики 1962 года

3.2.1 Ландау Лев Давидович

3.3 Нобелевская премия в области физики 1964 года

3.3.1 Прохоров Александр Михайлович

3.3.2 Басов Николай Геннадьевич

3.4 Нобелевская премия в области физики 1978 года

3.4.1 Капица Петр Леонидович

3.5 Нобелевская премия в области физики 2000 года

3.5.1 Алферов Жорес Иванович

3.6 Нобелевская премия в области физики 2003 года

3.6.1 Гинзбург Виталий Лазаревич

3.6.2 Абрикосов Алексей Алексеевич Список литературы

Нобелевская премия — одна из самых престижных международных наград — учреждена 29 июня 1900 года согласно завещанию Альфреда Бернхарда Нобеля, шведского бизнесмена и химика-экспериментатора, прославившегося изобретением динамита, искусственного шелка и газовых моторов.

В декабре 1896 года в итальянском городе Сан-Ремо у миллионера Альфреда Нобеля случился сердечный приступ. Он успел прошептать слуге-итальянцу всего несколько слов: «Срочно вызвать родственников и Сульмана». 10 декабря после полуночи Нобель скончался от кровоизлияния в мозг. Его племянники Эммануэль и Яльмар, а также личный секретарь Рагнар Сульман приехали быстро, но было уже поздно. Пришедшая спустя четыре дня, 15 декабря, телеграмма из Стокгольма сообщала о том, что в шведском банке хранится завещание А. Нобеля, исполнителями которого согласно последней воле покойного назначались Рагнар Сульман и адвокат из Стокгольма Рудольф Лиллеквист.

Когда вскрыли конверт с завещанием, собственноручно составленным Нобелем 27 ноября 1895 года, родственники пришли в ужас от того, как Альфред распорядился своим состоянием. Выяснилось, что промышленник изменил текст завещания, написанного двумя годами ранее, и теперь основная часть его капиталов предназначалась для учреждения пяти международных премий, которые ежегодно должны присуждаться тем, кто принес наибольшую пользу человечеству в области химии, медицины, физики, литературы и защиты мира. Лауреатами премии могли стать граждане любой страны. Именно это и оказалось сенсацией: Нобель подготовил документ сам, не посоветовавшись с юристами и не спросив согласия упомянутых в завещании учреждений на то, чтобы они взяли на себя обязанность определять лауреатов премий. В случае отказа хотя бы одного из учреждений от предназначавшейся ему роли завещание теряло силу.

Сразу после оглашения завещания разгорелась борьба между считавшими себя обделенными ближайшими родственниками и исполнителями последнего желания Альфреда Нобеля — Сульманом и Лиллеквистом. Душеприказчики Нобеля столкнулись с огромными трудностями, однако в основном благодаря Рагнару Сульману воля Альфреда Нобеля была выполнена, правда на это ушло три с половиной года. Исполнителям завещания предстояло также решить вопрос о том, где провести его утверждение. Закончив все формальности в Швеции, после подтверждения силы завещания они приступили к разработке устава будущего Нобелевского фонда. Параллельно, выполняя волю покойного, без особого шума ликвидировали предприятия Нобеля и вложили полученные средства в ценные бумаги и акции.

Проект Устава Нобелевского фонда был вынесен на рассмотрение шведского риксдага (парламента). Голосование прошло успешно, Устав был принят. 29 июня 1900 года король Оскар Второй утвердил Положение о Нобелевском фонде, организации, которой поручалось отвечать за наследство Альфреда Нобеля, а оно после продажи имущества составило более 33 млн шведских крон, или 9 млн долларов. Утверждены были также специальные правила, регламентирующие деятельность шведских комитетов по присуждению премий. После выплаты компенсации наследникам в Нобелевский фонд перешел 31 млн. шведских крон. Из них была выделена сумма в 28 млн крон, проценты от которой, в соответствии с волей учредителя, с тех пор направляются на выплату премий: ежегодно 1/10 часть доходов отчисляется на увеличение основного фонда, а остаток делится на пять частей и предоставляется в распоряжение учреждений, определяющих лауреатов. Из каждой части удерживается сумма на покрытие расходов, связанных с деятельностью Нобелевского фонда и Нобелевских комитетов по присуждению премий, а также на финансирование других нобелевских учреждений.

Первая церемония вручения премий состоялась в пятую годовщину смерти Нобеля, 10 декабря 1901 года. Лауреатом Нобелевской премии в области физики стал немецкий исследователь Вильгельм Конрад Рентген за открытие излучения, получившего его имя; за вклад в химическую науку — голландский ученый Якоб Хендрик Вант-Гофф за разработку законов химической динамики; в области медицины — бактериологи Эмиль Беринг (Германия) и Эмиль Пьер Поль Ру (Франция) за создание сыворотки против дифтерита. Премии вручал сам король Оскар Второй. Размер первой Нобелевской премии в 1901 году составлял 150 тыс. крон, или 42 тыс. долларов, — сумму, в 70 раз превышавшую денежное вознаграждение (в то время одно из самых больших в области науки), полагавшееся при вручении медали Рутфорда, присуждаемой Лондонским королевским обществом.

Премии, в соответствии с завещанием Альфреда Нобеля, присуждаются в пяти номинациях: за достижения в области физики и химии их присуждает Королевская академия наук Швеции; по физиологии и медицине — Королевский Каролинский медико-хирургический институт Стокгольма; лауреатов из числа литераторов избирает Шведская академия языковедения; судьбу премии за наибольший вклад в дело мира решает комитет из пяти человек, собираемый норвежским парламентом. Премии в области науки и литературы вручает король Швеции в столице страны — Стокгольме, а премию мира — парламент Норвегии в Осло в присутствии короля. В 1968 году к Нобелевской премии была добавлена еще одна номинация: за достижения в экономике. Ее установил Шведский банк (Sveriges Riksbank) в память Альфреда Нобеля. Присуждением этой премии занимается Шведская академия наук — на условиях, определенных Уставом Нобелевского фонда.

Процедура награждения Нобелевской премией регулируется Уставом Нобелевского фонда (the Statutes of the Nobel Foundation) и с 1968 года не допускает получения премии одним человеком более трех раз.

Нобелевский фонд находится в Стокгольме и занимает небольшое, ничем не примечательное здание, только на фасаде — табличка и портрет Альфреда Бернхарда Нобеля. Внутри помещение очень напоминает музей: старинная мебель, интерьеры, отделка. Именно здесь лауреаты получают свои дипломы, здесь происходит передача денег — буднично, по-деловому, без публики и репортеров. Позже король Швеции вручает лауреатам медали уже в более торжественной обстановке.

1. Процесс выдвижения кандидатов на получение Нобелевской премии

Согласно Уставу Нобелевского фонда премии присуждаются за выдающиеся достижения последних лет или за открытия, важность которых оценена недавно. Лауреатом премии может быть один ученый или группа, имеющая в составе не более трех человек. Кандидаты на Нобелевскую премию отбираются в соответствии с Уставом фонда. При учреждениях, ответственных за присуждение премий, созданы Нобелевские комитеты. Ежегодно Нобелевские комитеты рассылают по 3−4 тысячи писем известным ученым с предложением указать среди своих коллег достойных присуждения премии. Ученые и организации, которым не были посланы подобные просьбы, принять участие в выборе кандидатов не имеют права. Обычно ответы приходят примерно на 15% обращений. Право выдвижения кандидатов принадлежит отдельным лицам, а не учреждениям, что позволяет избежать публичного обсуждения и процедуры голосования. Например, в области литературы представления направляются от признанных специалистов в области литературы и языкознания — членов академий и обществ примерно такого же уровня, как Шведская академия. Лауреаты Нобелевской премии прежних лет, члены Шведской королевской академии наук, Нобелевской ассамблеи Каролинского института и Шведской академии получают право индивидуально утверждать претендента. Право предложения имен кандидатов является конфиденциальным.

Предложения должны быть получены Нобелевскими комитетами до 1 февраля года присуждения награды. С этого дня начинается их работа. До сентября члены комитетов и консультанты оценивают квалификацию кандидатов, несколько раз совещаются, причем заслушиваются предложения как членов комитета, так и привлекаемых к работе экспертов со стороны, оценивающих оригинальность и значимость вклада каждого кандидата. В октябре в различных ассамблеях проходят заключительные выборы и победители утверждаются окончательно. Затем в Стокгольме организуется пресс-конференция для представителей известных информационных агентств — здесь объявляются имена лауреатов, а также кратко излагаются мотивы присуждения премий. На пресс-конференции, как правило, присутствуют специалисты в различных областях науки и техники, которые могут дать более детальные разъяснения относительно достижений каждого лауреата и значимости его вклада в общемировой прогресс. В день рождения основателя премии, 21 октября, в прессе публикуются сообщения о награжденных. После этого Нобелевский фонд приглашает новоиспеченных нобелевских лауреатов и членов их семей в Стокгольм и Осло, где 10 декабря происходит церемония вручения наград.

Необходимо подчеркнуть, что Нобель учредил свою премию в первую очередь как финансовую поддержку перспективным и активно работающим ученым, а не как пенсию для выдающихся деятелей, оставивших научные исследования. И статус лауреата Нобелевской премии определяется не столько значительной суммой денег, которую он получает, сколько высочайшей престижностью этой награды.

Правила Нобелевского фонда не позволяют присуждать премии посмертно. Этим, по всей видимости, можно объяснить, что в число ее лауреатов не вошли многие видные представители науки. Среди них русские ученые Александр Попов — создатель радиосвязи, Петр Лебедев, опыты по световому давлению которого имели мировое признание, и Николай Папалекси — изобретатель нового типа генераторов радиоволн, открывший параметрический резонанс; французский физик Поль Ланжевен, независимо от Альберта Эйнштейна установивший взаимосвязь между массой и энергией и первым пришедший к понятию дефекта массы; американский физик Джозайя У. Гиббс, основоположник химической термодинамики и статистической механики, научный руководитель Ли де Фореста — изобретателя трехэлектродной лампы; а также Томас Эдисон, Никола Тесла, Дмитрий Менделееви многие другие.

2. Причины несоразмерности вклада русских ученых в развитие науки и количества нобелевских лауреатов среди них

Сколь объективно ни присуждалась бы премия, субъективный фактор в этом деле просматривается. Вызывает интерес интервью одного из лауреатов, академика А. М. Прохорова, данное им незадолго до своей кончины газете «Известия», где он, в частности, говорит: «Выдвижение на „нобеля“ — процесс кон фиденциальный, называть имена не принято. Можно вызвать раздражение Нобелевского комитета, навредить номинантам. На каких-то этапах по политическим мотивам комитет не замечал наших ученых, на каких-то — мы сами свысока относились к этой премии. Незаслуженно были обделены премией создатель ускорителя высоких энергий Векслер и Завойский, который открыл электромагнитный резонанс. На принципе Векслера работают все мощные ускорители, он на год опередил американские публикации — это стопроцентная премия. В последнее время каждый год я выдвигаю одного номинанта по физике и одного по химии. Если называть только соотечественников, комитет перестанет замечать эти кандидатуры. Но могу сказать, что Жореса Алферова я выдвигал семь раз. Не хочу заранее давать авансы, но у нас и сейчас есть достойные Нобелевской премии ученые, которых я поддерживаю. Но называть имена — навредить им». Российский академик В. Л. Гинзбург сразу после известия о получении Нобелевской премии 2003 года на вопрос об интригах и тайнах внутри комитетской кухни ответил следующим образом: «В последние годы у нас стала популярной тема политической ангажированности Нобелевского комитета и его несправедливости по отношению к обойденным премией советским ученым. Я изучал архивы Нобелевского комитета, которые открываются через 50 лет после каждого решения. И выяснилось, что часто никто из наших ученых просто не выдвигал на премию своих коллег. Американцы действуют согласованно, а у нас человек человеку волк».

Архивы Фонда выявляют одну любопытную закономерность: россияне своих соотечественников в номинанты не выдвигают. Их имена на премию, как правило, предлагают иностранцы. Так, нобелевский лауреат Илья Пригожин, живший в Брюсселе, писал: «Обидно, что премию не получили такие выдающиеся ученые, как Гамов, Боголюбов, Зельдович, Колмогоров». Кстати, двух последних он сам номинировал на премию. Если же российские ученые и выдвигают кого-то — то иностранцев. В академических кругах идет постоянное соперничество между научными школами. Но это не только наша беда, аналогичные вещи происходят и за границей. Например, научные достижения видного шведского химика Сванте Аррениуса не признавались в родном университете города Упсалы — хотя он, как член Нобелевского комитета, участвовал в разработке схемы номинирования и настоял на том, что выдвигать кандидатуры могут не только ученые из Швеции и Норвегии. Самого Аррениуса тоже номинировали иностранцы. Кстати сказать, Рентген, первый лауреат Нобелевской премии по физике, в свое время написал письмо в Нобелевский комитет, в котором просил не давать премию Альберту Эйнштейну. Впрочем, есть примеры и иного толка. Известно, что англичане всегда действуют согласованно. Они заранее определяют одного кандидата и все голосуют за него — по их мнению, это должно повлиять на решение Нобелевского комитета. Однако опытные эксперты всегда видят, когда номинант действительно достоин награды, а когда его лоббируют незаслуженно.С. Ярлског, возглавлявшая Нобелевский комитет по физике до 1999 года, считает, что кандидатов, действительно заслуживающих присуждения премии, выдвигают из года в год. «Лучше не торопиться с присуждением премии, чем ошибиться, — говорит она. — Однако из-за правила, запрещающего присуждать премию посмертно, даже очевидный кандидат должен обладать хорошим здоровьем, чтобы этой премии дождаться».

3. Отечественные лауреаты Нобелевской премии

С момента начала присуждения Нобелевской премии по физике отечественные ученые были удостоены ее шесть раз.

1958 год — Павел Алексеевич Черенков, Илья Михайлович Франк, Игорь Евгеньевич Тамм — за открытие и толкование эффекта Черенкова;

1962 год — Лев Давидович Ландау — за революционные теории в области физики конденсированного состояния, особенно жидкого гелия;

1964 год — Николай Геннадиевич Басов, Александр Михайлович Прохоров — за основополагающие работы в области квантовой электроники;

1978 год — Петр Леонидович Капица — за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур;

2000 год — Жорес Иванович Алферов — за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной связи и оптоэлектроники;

2003 год — Виталий Лазаревич Гинзбург, Алексей Алексеевич Абрикосов — за Вклад в теорию суперпроводников и супержидкостей.

3.1 Нобелевская премия в области физики 1958 года

3.1.1 Черенков Павел Алексеевич

Павел Алексеевич Черенков родился в Новой Чигле вблизи Воронежа. Его родители Алексей и Мария Черенковы были крестьянами. Окончив в 1928 г. физико-математический факультет Воронежского университета, он два года работал учителем. В 1930 г. он стал аспирантом Института физики и математики АН СССР в Ленинграде и получил кандидатскую степень в 1935 г. Затем он стал научным сотрудником Физического института им. П. Н. Лебедева в Москве, где и работал в дальнейшем.

Черенков обнаружил, что гамма-лучи (обладающие гораздо большей энергией и, следовательно, частотой, чем рентгеновские лучи), испускаемые радием, дают слабое голубое свечение в жидкости, которое не находило удовлетворительного объяснения. Это свечение отмечали и другие. За десятки лет до Черенков его наблюдали Мария и Пьер Кюри, исследуя радиоактивность, но считалось, что это просто одно из многочисленных проявлений люминесценции. Черенков действовал очень методично. Он пользовался дважды дистиллированной водой, чтобы удалить все примеси, которые могли быть скрытыми источниками флуоресценции. Он применял нагревание и добавлял химические вещества, такие, как йодистый калий и нитрат серебра, которые уменьшали яркость и изменяли другие характеристики обычной флуоресценции, всегда проделывая те же опыты с контрольными растворами. Свет в контрольных растворах изменялся, как обычно, но голубое свечение оставалось неизменным. Исследование существенно осложнялось из-за того, что у Черенков не было источников радиации высокой энергии и чувствительных детекторов, которые позднее стали самым обычным оборудованием. Вместо этого ему пришлось пользоваться слабыми естественными радиоактивными материалами для получения гамма-лучей, которые давали едва заметное голубое свечение, а вместо детектора полагаться на собственное зрение, обострявшееся с помощью долгого пребывания в темноте. Тем не менее ему удалось убедительно показать, что голубое свечение представляет собой нечто экстраординарное.

Значительным открытием была необычная поляризация свечения. Свет представляет собой периодические колебания электрического и магнитного полей, напряженность которых возрастает и убывает по абсолютной величине и регулярно меняет направление в плоскости, перпендикулярной направлению движения. Если направления полей ограничены особыми линиями в этой плоскости, как в случае отражения от плоскости, то говорят, что свет поляризован, но поляризация тем не менее перпендикулярна направлению распространения. В частности, если поляризация имеет место при флуоресценции, то свет, излучаемый возбужденным веществом, поляризуется под прямым углом к падающему лучу. Черенков обнаружил, что голубое свечение поляризовано параллельно, а не перпендикулярно направлению падающих гамма-лучей. Исследования, проведенные в 1936 г., показали также, что голубое свечение испускается не во всех направлениях, а распространяется вперед относительно падающих гамма-лучей и образует световой конус, ось которого совпадает с траекторией гамма-лучей. Это послужило ключевым фактором для его коллег, Ильи Франка и Игоря Тамма, создавших теорию, которая дала полное объяснение голубому свечению, ныне известному как излучение Черенкова (Вавилова — Черенкова в Советском Союзе).

Согласно этой теории, гамма-квант поглощается электроном в жидкости, в результате чего он вырывается из родительского атома. Подобное столкновение было описано Артуром X. Комптоном и носит название эффекта Комптона. Математическое описание такого эффекта очень похоже на описание соударений бильярдных шаров. Если возбуждающий луч обладает достаточно большой энергией, выбитый электрон вылетает с очень большой скоростью. Замечательной идеей Франка и Тамма было то, что излучение Черенкова возникает, когда электрон движется быстрее света. Других, по всей видимости, удерживал от подобного предположения фундаментальный постулат теории относительности Альберта Эйнштейна, согласно которому скорость частицы не может превышать скорости света. Однако подобное ограничение носит относительный характер и справедливо только для скорости света в вакууме. В веществах, подобных жидкостям или стеклу, свет движется с меньшей скоростью. В жидкостях электроны, выбитые из атомов, могут двигаться быстрее света, если падающие гамма-лучи обладают достаточной энергией.

Конус излучения Черенкова аналогичен волне, возникающей при движении лодки со скоростью, превышающей скорость распространения волн в воде. Он также аналогичен ударной волне, которая появляется при переходе самолетом звукового барьера.

В течение ряда лет теория излучения Черенкова, сохраняя фундаментальное значение, не имела практических приложений. Однако впоследствии были созданы счетчики Черенкова (основанные на обнаружении излучения Черенкова) для измерения скорости единичных высокоскоростных частиц, вроде тех, что образуются в ускорителях или в космических лучах. Определение скорости основано на том, что чем быстрее движется частица, тем уже становится конус Черенкова. Поскольку излучение Черенкова обладает энергетическим порогом и представляет собой короткие импульсы, с помощью счетчика Черенкова можно отсеивать частицы с низкими скоростями и различать две частицы, поступающие почти одновременно. При регистрации излучения поступает также информация о массе и энергии частицы. Этот тип детектора использовался при открытии антипротона (отрицательного ядра водорода) Оуэном Чемберленом и Эмилио Сегре в 1955 г.; позднее он применялся в счетчике космических лучей на советском искусственном спутнике «Спутник-111».

3.1.2 Франк Илья Михайлович

Илья Михайлович Франк родился в Санкт-Петербурге. Он был младшим сыном Михаила Людвиговича Франка, профессора математики, и Елизаветы Михайловны Франк. (Грациановой), по профессии физика. В 1930 г. он закончил Московский государственный университет по специальности «физика», где его учителем был С. И. Вавилов, позднее президент Академии наук СССР, под чьим руководством Франк проводил эксперименты с люминесценцией и ее затуханием в растворе. В Ленинградском государственном оптическом институте Франк изучал фотохимические реакции оптическими средствами в лаборатории А. В. Теренина. Здесь его исследования обратили на себя внимание элегантностью методики, оригинальностью и всесторонним анализом экспериментальных данных. В 1935 г. на основе этой работы он защитил диссертацию и получил степень доктора физико-математических наук.

По приглашению Вавилова в 1934 г. Франк поступил в Физический институт им. П. Н. Лебедева АН СССР в Москве, где и работал с тех пор. Вавилов настаивал, чтобы Франк переключился на атомную физику. Вместе со своим коллегой Л. В. Грошевым Франк провел тщательное сравнение теории и экспериментальных данных, касающееся недавно открытого явления, которое состояло в возникновении электронно-позитронной пары при воздействии гамма-излучения на криптон.

Примерно в это же время Павел Черенков, один из аспирантов Вавилова в Институте им. Лебедева, начал исследование голубого свечения (позднее названного излучением Черенкова или излучением Вавилова — Черенкова), возникающего в преломляющих средах под воздействием гамма-лучей. Черенков показал, что это излучение не было еще одной разновидностью люминесценции, но он не мог объяснить его теоретически. В 1936…1937 гг. Франк и Игорь Тамм сумели вычислить свойства электрона, равномерно движущегося в некоторой среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде (нечто напоминающее лодку, которая движется по воде быстрее, чем создаваемые ею волны). Они обнаружили, что в этом случае излучается энергия, а угол распространения возникающей волны просто выражается через скорость электрона и скорость света в данной среде и в вакууме.

Одним из первых триумфов теории Франк и Тамма было объяснение поляризации излучения Черенкова, которая, в отличие от случая люминесценции, была параллельна падающему излучению, а не перпендикулярна ему. Теория казалась столь удачной, что Франк, Тамм и Черенков экспериментально проверили некоторые ее предсказания, такие, как наличие некоторого энергетического порога для падающего гамма-излучения, зависимость этого порога от показателя преломления среды и форма возникающего излучения (полый конус с осью вдоль направления падающего излучения). Все эти предсказания подтвердились. лет.

Кроме оптики, среди других научных интересов Франк, особенно во время второй мировой войны, можно назвать ядерную физику. В середине 40-х гг. он выполнил теоретическую и экспериментальную работу по распространению и увеличению числа нейтронов в уран-графитовых системах и таким образом внес свой вклад в создание атомной бомбы. Он также обдумал экспериментально возникновение нейтронов при взаимодействиях легких атомных ядер, как и при взаимодействиях между высокоскоростными нейтронами и различными ядрами.

В 1946 г. Франк организовал лабораторию атомного ядра в Институте им. Лебедева и стал ее руководителем. Будучи с 1940 г. профессором Московского государственного университета, Франк с 1946 по 1956 г. возглавлял лабораторию радиоактивного излучения в Научно-исследовательском институте ядерной физики при МГУ.

Год спустя под руководством Франк была создана лаборатория нейтронной физики в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Здесь в 1960 г. был запущен импульсный реактор на быстрых нейтронах для спектроскопических нейтронных исследований. В 1977 г. вошел в строй новый и более мощный импульсный реактор.

3.1.3 Тамм Игорь Евгеньевич

Русский физик Игорь Евгеньевич Тамм родился на побережье Тихого океана во Владивостоке в семье Ольги (урожденной Давыдовой) Тамм и Евгения Тамма, инженера-строителя. В 1913 г. он закончил гимназию в Елизаветграде (ныне Кировоград) на Украине, куда семья переехала в 1901 г. Он выезжал учиться в Эдинбургский университет, где провел год (с той поры у него сохранился шотландский акцент в английском произношении); затем он вернулся в Россию, где окончил физический факультет Московского государственного университета и получил диплом в 1918 г.

Электродинамика анизотропных твердых тел (т.е. таких, которые обладают самыми различными физическими свойствами и характеристиками) и оптические свойства кристаллов — таковы первые области научных исследований Тамм, которые он проводил под руководством Леонида Исааковича Мандельштама, профессора Одесского политехнического института в начале 20-х гг., выдающегося советского ученого, внесшего вклад во многие разделы физики, особенно в оптику и радиофизику. Тамм поддерживал тесную связь с Мандельштамом вплоть до смерти последнего в 1944 г. Обратившись к квантовой механике, Тамм объяснил акустические колебания и рассеяние света в твердых средах. В этой работе впервые была высказана идея о квантах звуковых волн (позднее названных «фононами»), оказавшаяся весьма плодотворной во многих других разделах физики твердого тела.

Тамм сделал два значительных открытия в квантовой теории металлов, популярной в начале 30-х гг. Вместе со студентом С. Шубиным он сумел объяснить фотоэлектрическую эмиссию электронов из металла, т. е. эмиссию, вызванную световым облучением. Второе открытие — установление, что электроны вблизи поверхности кристалла могут находиться в особых энергетических состояниях, позднее названных таммовскими поверхностными уровнями, что в дальнейшем сыграло важную роль при изучении поверхностных эффектов и контактных свойств металлов и полупроводников.

Одновременно он начал проводить теоретические исследования в области атомного ядра. Изучив экспериментальные данные, Тамм и С. Альтшуллер предсказали, что нейтрон, несмотря на отсутствие у него заряда, обладает отрицательным магнитным моментом (физическая величина, связанная, помимо прочего, с зарядом и спином). Их гипотеза, к настоящему времени подтвердившаяся, в то время расценивалась многими физиками-теоретиками как ошибочная. В 1934 г. Тамм попытался объяснить с помощью своей так называемой бета-теории природу сил, удерживающих вместе частицы ядра.

В 1936…1937 гг. Тамм и Илья Франк предложили теорию, объяснявшую природу излучения, которое обнаружил Павел Черенков, наблюдая преломляющие среды, подверженные воздействию гамма-излучения.

После завершения работы над излучением Черенкова Тамм вернулся к исследованиям ядерных сил и элементарных частиц. Он предложил приближенный квантово-механический метод для описания взаимодействия элементарных частиц, скорости которых близки к скорости света. Развитый далее русским химиком П. Д. Данковым и известный как метод Тамма — Данкова, он широко используется в теоретических исследованиях взаимодействия типа нуклон — нуклон и нуклон — мезон. Тамм также разработал каскадную теорию потоков космических лучей. В 1950 г. Тамм и Андрей Сахаров предложили метод удержания газового разряда с помощью мощных магнитных полей — принцип, который до сих пор лежит у советских физиков в основе желаемого достижения контролируемой термоядерной реакции (ядерного синтеза). В 50-е и 60-е гг. Тамм продолжал разрабатывать новые теории в области элементарных частиц и пытался преодолеть некоторое фундаментальные трудности существующих теорий.

3.2 Нобелевская премия в области физики 1962 года

3.2.1 Ландау Лев Давидович

Ландау, Лев Давидович (1908;1968), выдающийся русский физик-теоретик, удостоенный в 1962 Нобелевской премии по физике за пионерские работы в теории конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия. Родился 9 (22) января 1908 в Баку. В 14 лет окончил 8-й класс средней школы и поступил в Бакинский государственный университет. В 1924 перевелся на физический факультет Ленинградского государственного университета, который окончил в 1927. С 1926 по 1929 — аспирант Ленинградского физико-технического института. В 1929 находился на стажировке у Н. Бора в Копенгагене, побывал в других научных центрах Европы. В 1931 вернулся в Ленинград и работал научным сотрудником Физико-технического института, в 1933 возглавил теоретический отдел Украинского физико-технического института в Харькове и кафедру теоретической физики Харьковского университета. В 1937 стал заведующим теоретическим отделом созданного П. Л. Капицей Института физических проблем в Москве, с 1943 — профессор МГУ. С 1947 по 1950 Ландау был также профессором МФТИ. Действительный член АН СССР (с 1946), трижды лауреат государственной премии.

Как и большинство выдающихся физиков-теоретиков, Ландау отличался широтой научных интересов. Его первые работы были посвящены квантовой механике. В 1937 Ландау получил соотношение между плотностью уровней в ядре и энергией возбуждения, стал одним из создателей статистической теории ядра. В 1957 предложил «закон сохранения комбинированной четности» вместо обычного закона сохранения четности, нарушаемого при слабых взаимодействиях. Одно из центральных мест в исследованиях Ландау занимала термодинамика фазовых переходов II рода. Результатом их детального изучения стало создание теории фазовых переходов. В 1940;1941 Ландау разработал теорию сверхтекучести жидкого гелия II, положившую начало физике квантовых жидкостей. В своем анализе опирался на понятия фононов и ротонов (высокоэнергетических возбуждений, связанных с вращательным движением). Дальнейшим развитием физики квантовых жидкостей стало создание в 1956 теории бозеи ферми-жидкостей. В духе идей теории фазовых переходов Ландау совместно с В. Л. Гинзбургом построил в 1950 теорию сверхпроводимости. Существенных результатов достиг в области гидродинамики, физической кинетики и физики плазмы.

Значительное место в наследии Ландау занимает написанный им совместно с Е. М. Лившицем Курс теоретической физики.

Умер Ландау в Москве 1 апреля 1968.

3.3 Нобелевская премия в области физики 1964 года

3.3.1 Прохоров Александр Михайлович

Прохоров Александр Михайлович (11 июля 1916, Атертон— 8 января 2002, Москва) — выдающийся советский физик, один из основоположников важнейшего направления современной физики— квантовой электроники.

Прохоров родился в Атертон (Австралия) в семье русского рабочего-революционера, бежавшего от преследований царского режима. В 1923 семья вернулась на родину. В 1939 он с отличием окончил физический факультет Ленинградского государственного университета и поступил в аспирантуру ФИАНа. После начала Великой Отечественной войны Прохоров ушёл на фронт, сражался в пехоте, в разведке, был награждён. Член ВЛКСМ с 1930 по 1944. В 1944, после тяжёлого ранения, он был демобилизован и вернулся к научной работе. Член КПСС с 1950 г.

На протяжении 1946—1982 Прохоров работал в Физическом институте АН СССР, с 1954 возглавлял Лабораторию колебаний, с 1968 являлся заместителем директора. В 1982 назначен директором Института общей физики АН СССР, который возглавлял до 1998, а затем являлся его почётным директором. Одновременно преподавал в МГУ (с 1959 в должности профессора) и МФТИ, где с 1971 заведовал кафедрой.

Научные работы Прохорова посвящены радиофизике, физике ускорителей, радиоспектроскопии, квантовой электронике и её приложениям, нелинейной оптике. В первых работах он исследовал распространение радиоволн вдоль земной поверхности и в ионосфере. После войны он деятельно занялся разработкой методов стабилизации частоты радиогенераторов, что легло в основу его кандидатской диссертации. Он предложил новый режим генерации миллиметровых волн в синхротроне, установил их когерентный характер и по результатам этой работы защитил докторскую диссертацию (1951).

Разрабатывая квантовые стандарты частоты, Прохоров совместно с Н. Г. Басовым сформулировал основные принципы квантового усиления и генерации (1953), что было реализовано при создании первого квантового генератора (мазера) на аммиаке (1954). В 1955 они предложили трёхуровневую схему создания инверсной населенности уровней, нашедшую широкое применение в мазерах и лазерах. Несколько следующих лет были посвящены работе над парамагнитными усилителями СВЧ-диапазона, в которых было предложено использовать ряд активных кристаллов, таких как рубин, подробное исследование свойств которого оказалось чрезвычайно полезным при создании рубинового лазера. В 1958 Прохоров предложил использовать открытый резонатор при создании квантовых генераторов. За основополагающую работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию лазера и мазера, Прохоров и Н. Г. Басов были награждены Ленинской премией в 1959, а в 1964 совместно с Ч.Х.Таунсом— Нобелевской премией по физике.

С 1960 Прохоров создал ряд лазеров различных типов: лазер на основе двухквантовых переходов (1963), ряд непрерывных лазеров и лазеров в ИК-области, мощный газодинамический лазер (1966). Он исследовал нелинейные эффекты, возникающие при распространении лазерного излучения в веществе: многофокусная структура волновых пучков в нелинейной среде, распространение оптических солитонов в световодах, возбуждение и диссоциация молекул под действием ИК-излучения, лазерная генерация ультразвука, управление свойствами твёрдого тела и лазерной плазмы при воздействии световыми пучками. Эти разработки нашли применение не только для промышленного производства лазеров, но и для создания систем дальней космической связи, лазерного термоядерного синтеза, волоконно-оптических линий связи и многих других.

3.3.2 Басов Николай Геннадьевич

Родился в деревне (ныне городе) Усмань, вблизи Воронежа, в семье Геннадия Федоровича Басова и Зинаиды Андреевны Молчановой. Его отец, профессор Воронежского лесного института, специализировался на влиянии лесопосадок на подземные воды и поверхностный дренаж. Окончив школу в 1941 г., молодой Б. пошел служить в Советскую Армию. Во время второй мировой войны он прошел подготовку на ассистента врача в Куйбышевской военно-медицинской академии и был прикомандирован к Украинскому фронту.

После демобилизации в декабре 1945 г. Басов изучал теоретическую и экспериментальную физику в Московском инженерно-физическом институте. В 1948 г., за два года до окончания института, он стал работать лаборантом в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР в Москве. Получив диплом, он продолжал обучение под руководством М. А. Леонтовича и Александра Прохорова, защитив кандидатскую диссертацию (аналогичную магистерской диссертации) в 1953 г. Три года спустя он стал доктором физико-математических наук, защитив диссертацию, посвященную теоретическим и экспериментальным исследованиям молекулярного генератора, в котором в качестве активной среды использовался аммиак.

Басов придумал способ, как использовать индуцированное излучение, чтобы усилить поступающее излучение и создать молекулярный генератор. Чтобы добиться этого, ему пришлось получить состояние вещества с инверсной заселенностью энергетических уровней, увеличив число возбужденных молекул относительно числа молекул, находящихся в основном состоянии. Этого удалось добиться с помощью выделения возбужденных молекул, используя для этой цели неоднородные электрические и магнитные поля. Если после этого облучить вещество излучением нужной частоты, чьи фотоны обладают энергией, равной разности между возбужденным и основным состояниями молекул, то возникает индуцированное излучение той же частоты, усиливающее подающий сигнал. Затем ему удалось создать генератор, направляя часть излучаемой энергии на то, чтобы возбудить больше молекул и получить еще большую активизацию излучения. Полученный прибор был не только усилителем, но и генератором излучения с частотой, точно определяемой энергетическими уровнями молекулы.

На Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 г. Басов и Прохоров предложили конструкцию молекулярного генератора, основанного на инверсной заселенности, идею которого они, однако, не публиковали до октября 1954 г. В следующем году Басов и Прохоров опубликовали заметку о «трехуровневом методе». Согласно этой схеме, если атомы перевести из основного состояния на наиболее высокий из трех энергетических уровней, на промежуточном уровне окажется большее число молекул, чем на нижнем, и можно получить индуцированное излучение с частотой, соответствующей разности энергий между двумя более низкими уровнями.

3.4 Нобелевская премия в области физики 1978 года

3.4.1 Капица Петр Леонидович

Советский физик Петр Леонидович Капица родился в 1894 году в Кронштадте, По окончании гимназии в Кронштадте К. поступил на факультет инженеров-электриков Петербургского политехнического института, который окончил в 1918 г. Следующие три года он преподавал в том же институте. Под руководством А. Ф. Иоффе, первым в России приступившего к исследованиям в области атомной физики, Капица вместе со своим однокурсником Николаем Семеновым разработал метод измерения магнитного момента атома в неоднородном магнитном поле, который в 1921 г. был усовершенствован Отто Штерном.

Студенческие годы и начало преподавательской работы Капицы пришлись на Октябрьскую революцию и гражданскую войну. Иоффе настаивал на том, что Капице необходимо отправиться за границу, но революционное правительство не давало на это разрешения, пока в дело не вмешался Максим Горький, самый влиятельный в ту пору русский писатель. В 1921 г. К. позволили выехать в Англию, где он стал сотрудником Эрнеста Резерфорда, работавшего в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. К. быстро завоевал уважение Резерфорда и стал его другом.

Первые исследования, проведенные Капицей. в Кембридже, были посвящены отклонению испускаемых радиоактивными ядрами альфаи бета-частиц в магнитном поле. Эксперименты подтолкнули его к созданию мощных электромагнитов. Разряжая электрическую батарею через небольшую катушку из медной проволоки (при этом происходило короткое замыкание), Капице удалось получить магнитные поля, в 6…7 раз превосходившие все прежние. Разряд не приводил к перегреву или механическому разрушению прибора, т.к. продолжительность его составляла всего лишь около 0,01 секунды.

Создание уникального оборудования для измерения температурных эффектов, связанных с влиянием сильных магнитных полей на свойства вещества, например на магнитное сопротивление, привело К. к изучению проблем физики низких температур. Чтобы достичь таких температур, необходимо было располагать большим количеством сжиженных газов. Разрабатывая принципиально новые холодильные машины и установки, Капица использовал весь свой недюжинный талант физика и инженера. Вершиной его творчества в этой области явилось создание в 1934 г. необычайно производительной установки для сжижения гелия, который кипит (переходит из жидкого состояния в газообразное) или сжижается (переходит из газообразного состояния в жидкое) при температуре около 4,3К. Сжижение этого газа считалось наиболее трудным. Впервые жидкий гелий был получен в 1908 г. голландским физиком Хайке Каммерлинг-Оннесом. Но установка Капицы была способна производить 2 л жидкого гелия в час, тогда как по методу Каммерлинг-Оннеса на получение небольшого его количества с примесями требовалось несколько дней. В установке Капицы гелий подвергается быстрому расширению и охлаждается прежде, чем тепло окружающей среды успевает согреть его; затем расширенный гелий поступает в машину для дальнейшей обработки. Капице удалось преодолеть и проблему замерзания смазки движущихся частей при низких температурах, использовав для этих целей сам жидкий гелий.

В Кембридже научный авторитет Капицы быстро рос. Он успешно продвигался по ступеням академической иерархии. В 1923 г. К. стал доктором наук и получил престижную стипендию Джеймса Клерка Максвелла. В 1924 г. он был назначен заместителем директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям, а в 1925 г. стал членом Тринити-колледжа. В 1928 г. Академия наук СССР присвоила К. ученую степень доктора физико-математических наук и в 1929 г. избрала его своим членом-корреспондентом. В следующем году К. становится профессором-исследователем Лондонского королевского общества. По настоянию Резерфорда Королевское общество строит специально для К. новую лабораторию. Она была названа лабораторией Монда в честь химика и промышленника германского происхождения Людвига Монда, на средства которого, оставленные по завещанию Лондонскому королевскому обществу, была построена. Открытие лаборатории состоялось в 1934 г. Ее первым директором стал Капица, но ему было суждено там проработать всего лишь один год.

В конце лета 1934 г. Капица вместе с женой в очередной раз приехали в Советский Союз, но, когда супруги приготовились вернуться в Англию, оказалось, что их выездные визы аннулированы. После яростной, но бесполезной стычки с официальными лицами в Москве Капица был вынужден остаться на родине.

В 1935 г. К. предложили стать директором вновь созданного Института физических проблем Академии наук СССР, но прежде, чем дать согласие, Капица почти год отказывался от предлагаемого поста. Резерфорд, смирившись с потерей своего выдающегося сотрудника, позволил советским властям купить оборудование лаборатории Монда и отправить его морским путем в СССР. Переговоры, перевоз оборудования и монтаж его в Институте физических проблем заняли несколько лет.

Капица возобновил свои исследования по физике низких температур, в том числе свойств жидкого гелия. Он проектировал установки для сжижения других газов. В 1938 г. Капица усовершенствовал небольшую турбину, очень эффективно сжижавшую воздух. Ему удалось обнаружить необычайное уменьшение вязкости жидкого гелия при охлаждении до температуры ниже 2,17К, при которой он переходит в форму, называемую гелием-2. Утрата вязкости позволяет ему беспрепятственно вытекать через мельчайшие отверстия и даже взбираться по стенкам контейнера, как бы «не чувствуя» действия силы тяжести. Отсутствие вязкости сопровождается также увеличением теплопроводности. Капица назвал открытое им новое явление сверхтекучестью.

Послевоенные научные работы К. охватывают самые различные области физики, включая гидродинамику тонких слоев жидкости и природу шаровой молнии, но основные его интересы сосредоточиваются на микроволновых генераторах и изучении различных свойств плазмы.

3.5 Нобелевская премия в области физики 2000 года

3.5.1 Алферов Жорес Иванович

Жорес Иванович Алфёров родился в белорусском городе Витебске. После 1935 года семья переехала на Урал. В г. Туринске А. учился в школе с пятого по восьмой классы. 9 мая 1945 года его отец, Иван Карпович Алфёров, получил назначение в Минск, где Алфёров окончил мужскую среднюю школу № 42 с золотой медалью. Он стал студентом факультета электронной техники (ФЭТ) Ленинградского электротехнического института (ЛЭТИ) им. В. И. Ульянова.

В 1953 году, после окончания ЛЭТИ, А. был принят на работу в Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе в лабораторию В. М. Тучкевича. В первой половине 50-х годов перед институтом была поставлена задача создать отечественные полупроводниковые приборы для внедрения в отечественную промышленность. Перед лабораторией стояла задача: получение монокристаллов чистого германия и создание на его основе плоскостных диодов и триодов. При участии Алфёрова были разработаны первые отечественные транзисторы и силовые германиевые приборы За комплекс проведенных работ в 1959 году Алфёров получил первую правительственную награду, им была защищена кандидатская диссертация, подводившая черту под десятилетней работой.

После этого перед Ж. И. Алфёровым встал вопрос о выборе дальнейшего направления исследований. Накопленный опыт позволял ему перейти к разработке собственной темы. В те годы была высказана идея использования в полупроводниковой технике гетеропереходов. Создание совершенных структур на их основе могло привести к качественному скачку в физике и технике.

В то время во многих журнальных публикациях и на различных научных конференциях неоднократно говорилось о бесперспективности проведения работ в этом направлении, т.к. многочисленные попытки реализовать приборы на гетеропереходах не приходили к практическим результатам. Причина неудач крылась в трудности создания близкого к идеальному перехода, выявлении и получении необходимых гетеропар.

Но это не остановило Жореса Ивановича. В основу технологических исследований им были положены эпитаксиальные методы, позволяющие управлять такими фундаментальными параметрами полупроводника, как ширина запрещенной зоны, величина электронного сродства, эффективная масса носителей тока, показатель преломления и т. д. внутри единого монокристалла.

Открытие Ж. И. Алфёровым идеальных гетеропереходов и новых физических явлений — «суперинжекции», электронного и оптического ограничения в гетероструктурах — позволило также кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике. Новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках Жорес Иванович обобщил в докторской диссертации, которую успешно защитил 1970 году.

С использованием разработанной Ж. И. Алфёровым в 70-х годах технологии высокоэффективных, радиационностойких солнечных элементов на основе AIGaAs/GaAs гетероструктур в России (впервые в мире) было организовано крупномасштабное производство гетероструктурных солнечных элементов для космических батарей. Одна из них, установленная в 1986 году на космической станции «Мир», проработала на орбите весь срок эксплуатации без существенного снижения мощности.

На основе предложенных в 1970 году Ж. И. Алфёровым и его сотрудниками идеальных переходов в многокомпонентных соединениях InGaAsP созданы полупроводниковые лазеры, работающие в существенно более широкой спектральной области, чем лазеры в системе AIGaAs. Они нашли широкое применение в качестве источников излучения в волоконно-оптических линиях связи повышенной дальности.

В начале 90-х годов одним из основных направлений работ, проводимых под руководством Ж. И. Алфёрова, становится получение и исследование свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек.

В 1993…1994 годах впервые в мире реализуются гетеролазеры на основе структур с квантовыми точками — «искусственными атомами». В 1995 году Ж. И. Алфёров со своими сотрудниками впервые демонстрирует инжекционный гетеролазер на квантовых точках, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Принципиально важным стало расширение спектрального диапазона лазеров с использованием квантовых точек на подложках GaAs. Таким образом, исследования Ж. И. Алфёрова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, известной сегодня как «зонная инженерия».

3.6 Нобелевская премия в области физики 2003 года

3.6.1 Гинзбург Виталий Лазаревич

Виталий Лазаревич Гинзбург родился в 1916 году в Москве в семье инженера, специалиста по очистке воды, выпускника Рижского политехникума Лазаря Ефимовича Гинзбурга (1863—1942, Казань) и врача Августы Вениаминовны Гинзбург (урождённой Вильдауэр, 1886, Митава Курляндской губернии— 1920, Москва). Рано остался без матери, умершей в 1920 году от брюшного тифа (его воспитанием после смерти матери занялась её младшая сестра Роза Вениаминовна Вильдауэр).

До 11 лет получал домашнее образование под руководством отца. Затем в 1927 году поступил в 4-й класс 57-й семилетней школы, которую окончил в 1931 году и продолжил среднее образование в фабрично-заводском училище (ФЗУ), затем самостоятельно, работая лаборантом в рентгенологической лаборатории вместе с будущими физиками Л. А. Цукерманом (1913—1993) и Л. В. Альтшулером (1913—2003), дружба с которыми осталась на всю жизнь. В 1933 году поступил в Московский государственный университет, в 1938 году окончил физический факультет МГУ, в 1940 году— аспирантуру при нём и в том же году защитил кандидатскую диссертацию.

Защитил докторскую диссертацию в 1942 году. С 1942 года работал в теоретическом отделе имени И. Е. Тамма ФИАНа. Член ВЛКСМ с 1930 по 1944 г. Член КПСС с 1947;го года.

Заведовал кафедрой проблем физики и астрофизики ФОПФ МФТИ, которую он создал в 1968 году.

В последние годы жизни— руководитель группы-советник РАН отделения теоретической физики ФИАН.