История физики ХХ века

Многие годы Черенков был начальником отдела Института им. Лебедева, после войны он занялся изучением космических лучей и принимал участие в создании электронных ускорителей. За участие в разработке и создании в Институте им. Лебедева синхротрона он был награжден второй Сталинской (Государственной) премией в 1951 г. В 1959 г. Черенков стал руководителем институтской лаборатории фотомезонных процессов, где проводил исследования по фотораспаду гелия и других легких ядер и фотопродукции внутриатомных частиц.

Помимо научно-исследовательской деятельности, Черенков, начиная с 1944 г., много лет преподавал физику в Московском энергетическом институте, а позднее в Московском инженерно-физическом институте. Он стал профессором физики в 1953 г.

В 1930 г. Черенков женился на Марии Путинцевой, дочери профессора русской литературы. У них было двое детей.

Черенков был избран членом-корреспондентом АН СССР в 1964 г. и академиком в 1970 г. (Его собирались избрать членом-корреспондентом АН СССР еще в 1958 году, сразу после сообщения о присуждении ему Нобелевской премии, но вмешался всезнающий Н.С.Хрущев: «Пусть эти господа знают, что у нас любой профессор может стать нобелевским лауреатом.)

Черенков трижды лауреат Государственной премии СССР, имел два ордена Ленина, два ордена Трудового Красного Знамени и другие государственные награды.

ФРАНК, Илья Михайлович (23 октября 1908 г. - 22 июня 1990 г.) Русский физик 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 1936-37 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 Франка 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. В знак признания этой работы Франк в 1946 г. был избран членом-корреспондентом АН СССР и вместе с Таммом, Черенковым и Вавиловым был награжден Государственной премией СССР.

Трое здравствующих членов этой группы (Вавилов умер в 1951 г.) были в 1958 г. награждены Нобелевской премией по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». В своей Нобелевской лекции Франк указывал, что эффект Черенкова «имеет многочисленные приложения в физике частиц высокой энергии». «Выяснилась также связь между этим явлением и другими проблемами, - добавил он, - как, например, связь с физикой плазмы, астрофизикой, проблемой генерирования радиоволн и проблемой ускорения частиц».

Исследование Франком эффекта Черенкова знаменовало начало его длительного интереса к влиянию оптических свойств среды на излучение движущегося источника; одна из его статей об излучении Черенкова появилась уже в 1980 г. Одним из наиболее важных вкладов Франка в эту область была теория переходного излучения, которую он сформулировал вместе с В.Л. Гинзбургом в 1945 г. Этот вид излучения возникает из-за перестройки электрического поля равномерно движущейся частицы, когда она пересекает границу между двумя средами, обладающими разными оптическими свойствами. Хотя эта теория была позднее проверена экспериментально, некоторые из ее важных следствий не удавалось обнаружить лабораторным путем еще более десятка лет.

Кроме оптики, среди других научных интересов Франка, 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 Франка 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 - ИБР-2.

Коллеги считали, что Франк обладал глубиной и ясностью мышления, способностью вскрывать существо дела самыми элементарными методами, а также особой интуицией в отношении самых труднопостигаемых вопросов эксперимента и теории. Его научные статьи чрезвычайно ценятся за ясность и логическую четкость.

В 1937 г. Франк женился на Элле Абрамовне Бейлихис, видном историке. Их единственный ребенок, Александр, стал специалистом по нейтронной физике.

Франк получил многочисленные награды Советского правительства, включая Ленинскую премию, два ордена Ленина, орден Трудового Красного Знамени, орден Октябрьской Революции, а также золотую медаль Вавилова Академии наук СССР. Он был избран академиком АН СССР в 1968 г.

ТАММ Игорь Евгеньевич (8 июля 1895 г. - 12 апреля 1971 г.) 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. Еще старшекурсником он в качестве вольнонаемного медицинской службы участвовал в первой мировой войне и вел активную деятельность в Елизаветградской городской управе.

В 1919 г. Тамм начал свою деятельность как преподаватель физики сначала и Крымском университете в Симферополе, а позднее в Одесском политехническом институте. Переехав в Москву в 1922 г., он в течение трех лет преподавал в Коммунистическом университете им. Свердлова. В 1923 г. он перешел на факультет теоретической физики 2-го Московского университета и занимал там с 1927 по 1929 г. должность профессора. В 1924 г. он одновременно начал читать лекции в Московском государственном университете, где с 1930 по 1937 г. был профессором и заведующим кафедрой теоретической физики. Там он в 1933 г. получил степень доктора физико-математических наук, тогда же стал членом-корреспондентом Академии наук СССР. Когда Академия в 1934 г. переехала из Ленинграда (ныне Санкт-Петербург) в Москву, Тамм стал заведующим сектором теоретической физики академического Института им. П.Н. Лебедева, и этот пост он занимал до конца жизни.

Электродинамика анизотропных твердых тел (т.е. таких, которые обладают самыми различными физическими свойствами и характеристиками) и оптические свойства кристаллов - таковы первые области научных исследований Тамма, 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.

В конце 20-х гг. важную роль в новой физике играла релятивистская квантовая механика. Английский физик П.А. М. Дирак развил релятивистскую теорию электрона. В этой теории, в частности, предсказывалось существование отрицательных энергетических уровней электрона - концепция, отвергавшаяся многими физиками, поскольку позитрон (частица, во всем тождественная электрону, но несущая положительный заряд) еще не был обнаружен экспериментально. Однако Тамм доказал, что рассеяние низкоэнергетических квантов света на свободных электронах происходит через промежуточные состояния электронов, находящихся при этом в отрицательных энергетических уровнях. В результате он показал, что отрицательная энергия электрона является существенным элементом теории электрона, предложенной Дираком.

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.

Согласно этой теории, распад ядер, вызванный испусканием бета-частиц (высокоскоростных электронов), приводит к появлению особого рода сил между любыми двумя нуклонами (протонами и нейтронами). Используя работу Энрико Ферми по бета-распаду, Тамм исследовал, какие ядерные силы могли бы возникнуть при обмене электронно-нейтринными парами между любыми двумя нуклонами, если такой эффект имеет место. Он обнаружил, что бета-силы на самом деле существуют, но слишком слабы, чтобы выполнять роль «ядерного клея». Год спустя японский физик Хидеки Юкава постулировал существование частиц, названных мезонами, процесс обмена которыми (а не электронами и нейтрино, как предполагал Тамм) обеспечивает устойчивость ядра.

В 1936-37 гг. Тамм и Илья Франк предложили теорию, объяснявшую природу излучения, которое обнаружил Павел Черенков, наблюдая преломляющие среды, подверженные воздействию гамма-излучения. Хотя Черенков описал данное излучение и показал, что это не люминесценция, он не смог объяснить его происхождение. Тамм и Франк рассмотрели случай электрона, движущегося быстрее, чем свет в среде. Хотя в вакууме такое невозможно, данное явление возникает и преломляющей среде, поскольку фазовая скорость света в среде равна 3·108 метров в секунду, деленная на показатель преломления данной среды. В случае воды, показатель преломления которой равен 1,333, характерное голубое свечение возникает, когда скорость соответствующих электронов превосходит 2,25·108 метров в секунду (фазовая скорость света в воде).

Следуя этой модели, оба физика сумели объяснить излучение Черенкова (известное в Советском Союзе как излучение Вавилова - Черенкова в знак признания работы, проделанной руководителем Черенкова и Тамма физиком С.И. Вавиловым). Тамм, Черенков и Франк проверили также и другие предсказания данной теории, которые нашли свое экспериментальное подтверждение. Их работа привела в конце концов к развитию сверхсветовой оптики, нашедшей практическое применение в таких областях, как физика плазмы. За свое открытие Тамм, Франк, Черенков и Вавилов получили в 1946 г. Государственную премию СССР.

Тамму, Франку и Черенкову в 1958 г. была присуждена Нобелевская премия по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». При презентации лауреатов Манне Сигбан, член Шведской королевской академии наук, напомнил, что, хотя Черенков «установил общие свойства вновь открытого излучения, математическое описание данного явления отсутствовало». Работа Тамма и Франка, сказал он далее, дала «объяснение... которое, помимо простоты и ясности, удовлетворяло еще и строгим математическим требованиям». Как это ни парадоксально, сам Тамм никогда не причислял работу, за которую получил премию, к своим наиболее важным достижениям.

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 плазмы с помощью мощных магнитных полей - принцип, который до сих пор лежит у советских физиков в основе желаемого достижения контролируемой термоядерной реакции 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.

За свою долгую деятельность Тамм сумел превратить физическую лабораторию Московского государственного университета в важный исследовательский центр и ввел квантовую механику и теорию относительности в учебные планы по физике на всей территории Советского Союза. Кроме того, признанный физик-теоретик принимал деятельное участие в политической жизни страны. Он твердо выступал против попыток правительства диктовать свою политику Академии наук СССР и против бюрократического контроля над академическими исследованиями, следствием которого являлось, как правило, разбазаривание ресурсов и человеческой энергии. Несмотря на откровенные критические высказывания и на то, что он не был членом КПСС, Тамм в 1958 г. был включен в советскую делегацию на Женевскую конференцию по вопросам запрещения испытаний ядерного оружия. Он был активным членом Пагуошского движения ученых.

Высоко ценимый коллегами за теплоту и человечность, Тамм характеризовался газетой «Вашингтон пост» после интервью, данного им американскому телевидению в 1963 г., не как «владеющий словом пропагандист или умеющий постоять за себя дипломат, не как самодовольный мещанин, но как высококультурный ученый, заслуги которого позволяют ему иметь широту взглядов и свободу их выражения, недоступные для многих его соотечественников». В этом интервью Тамм охарактеризовал взаимное недоверие между Соединенными Штатами и Советским Союзом как главное препятствие к подлинному сокращению вооружений и настаивал на «решительном изменении политического мышления, которое должно исходить из того, что недопустима никакая война».

Тамм женился на Наталии Шуйской в 1917 г. У них родились сын и дочь.

Тамм умер в Москве 12 апреля 1971 г.

В 1953 г. Тамм был избран действительным членом Академии наук СССР. Он являлся также членом Польской академии наук. Американской академии наук и искусств и Шведского физического общества. Он был награжден двумя орденами Ленина и орденом Трудового Красного Знамени и был удостоен звания Героя Социалистического Труда. В 1929 г. Тамм написал популярный учебник «Основы теории электричества», который многократно переиздавался.

Премия 1962 года. Лев Давидович Ландау - «За пионерские теории конденсированных сред, в особенности жидкого гелия».

Ландау Лев Давыдович (22..01.1908 - 01.04.1968) выдающийся физик - теоретик, академик (1946). Родился в г. Баку. Окончил Ленинградский университет (1927). В 1927-1932 годах аспирант, научный сотрудник ЛФТИ. В 1932-1937 годах профессор ряда вузов и НИИ в Харькове. С 1937 года зав отделом теоретической физики Института физических проблем АН СССР, одновременно профессор МГУ и МФТИ. Работы посвящены квантовой механике, физике конденсированного состояния, физике элементарных частиц, физике плазмы. Создал теорию фазовых переходов второго рода (1935-1937), первые теории сверхтекучести гелия II (1940-1941), сверхпроводимости (совместно с В.Л. Гинзбургом 1950), квантовых ферми - жидкостей (1956), за что удостоен Нобелевской премии 1962 году. Разработал теорию диамагнетизма свободных электронов (1930), ввел понятие антиферромагнетизма (1933), развил теорию доменной структуры (совместно с Е.М. Лифшицем 1935). В 1936 году предложил кинетическое уравнение для плазмы. В 1953-1955 годах разработал гидродинамическую модель множественного рождения адронов.

Автор многотомного курса теоретической физики (Ленинская премия 1962). Герой Социалистического труда (1954). Государственные премии СССР (1946, 1949, 1953). Основатель и руководитель крупной научной школы.

Льву Давидовичу Ландау было всего 54 года (без 2-х недель), когда 7 января 1962 года он попал в автомобильную катастрофу по дороге в Дубну. После этого Ландау прожил еще шесть лет, но тяжело больным человеком и работать совсем не мог. Еще один год из его короткой жизни вырвала тюрьма. 27 апреля 1938 года он был арестован по доносам и выбитым на допросах показаниям сотрудников УФТИ. (Среди авторов доносов не было Л.М. Пятигорского, но Л.Д. Ландау в крайне резкой и даже оскорбительной форме разорвал с ним отношения.) В тюрьме Ландау был близок к гибели, так как не мог есть кашу и другую тюремную пищу. Спас Ландау Капица, написавший письма Сталину, Молотову, Берия. Письмо Сталину в защиту Ландау прислал также Нильс Бор. 28 апреля 1938 года Ландау был освобожден из заключения «под личное поручительство тов. Капицы». Дело Ландау было прекращено «за отсутствием состава преступления» лишь 23 июля 1990 года. Заслуги П.Л.Капицы в освобождении Л.Д.Ландау бесспорны и заслуживают самой высокой оценки. Но, как отмечает в своих воспоминаниях В.Л.Гинзбург, «это не давало Капице права обращаться грубо с Ландау, чему я был сам неоднократно свидетелем. На обращенный к Ландау вопрос, как он может терпеть такую грубость, Ландау отвечал: «Капица перевел меня из отрицательного состояния в положительное, и поэтому я бессилен ему возражать». Вообще Ландау часто заявлял, что после тюрьмы он стал «христианином», т.е. не спорит с начальством и т.п.» По-видимому, отпечатком тюремного заключения является и мрачная шутка Л.Д.: «Лучше побыть пять минут трусом, чем всю оставшуюся жизнь мертвым…». В тюрьме у Ландау не было возможности писать, поэтому он приучился делать вычисления в уме. В частности, в тюрьме он преуспел в выводе некоторых гидродинамических соотношений. Хотя они оказались известными, но пригодились впоследствии при написании тома посвященного гидродинамике в курсе теоретической физики.

Будучи «истинным» теоретиком Ландау с трудом «умещался в экспериментальной лаборатории». Как вспоминает Э.Л.Андроникашвили: «Некоторые из нас просили его положить руки на спинку стула и прижимали их лопатками. Только так и можно было работать в его присутствии».

Общеизвестна сдержанность Л.Д.Ландау в публикации своих работ- собрание трудов, выпущенное издательством «Наука» в 1969 году, включает 98 научных статей, не вошло в это издание еще 17 работ, показавшихся комиссии недостаточно весомыми (Многие рядовые доктора и кандидаты наук в настоящее время могут похвалиться 150-200 или даже 300 публикациями.) Лев Давидович считал, что ученому его ранга не следует размениваться на мелочи. (Близкие друзья Л.Д , как например, В.Л.Гинзбург, утверждают, что основной причиной малого числа статей является ужасный почерк Л.Д. и его отвращение к писанию, так что даже те работы, в которых не было соавторов, за Ландау написаны другими людьми, под его диктовку разумеется). Соавторов научных статей Ландау насчитывается 26; с некоторыми (И.М.Халатников, И.Я.Померанчук, А.А.Абрикосов и другие) было написано 7-10 статей, однако чаще появлялась одна совместная статья, а затем сотрудничество прекращалось, причем отношения между соавторами могли стать весьма холодными и даже враждебными (классический пример - Д.Д.Иваненко). В большинстве своем соавторами Ландау были его ученики, но имело также место и сотрудничество с крупными учеными, как отечественными (Я.Б.Зельдович), так и зарубежными (Р.Пайерлс, С.Пекар, Е.Теллер). Не все ученики Ландау удостоились чести иметь совместные работы с учителем, причем это совершенно не зависит от их талантливости, просто так сложилось (А.Б.Мигдал, М.Л.Тер-Микаелян, Э.А.Маныкин и другие). Соавторами учебников Л.Д.Ландау были Е.М.Лифшиц, Я.А.Смородинский, А.И.Ахиезер, А.И.Китайгородский, Ю.Б.Румер, А.С.Компанеец, Л.М.Пятигорский (соавтор первого издания тома Механика. Судьба и люди жестоко обошлись с Пятигорским, но он держался достойно).

В оценке своих достижений Ландау был также достаточно самокритичен. В логарифмической шкале оценки достижений физиков себе он отводил класс 1,5, тогда как наивысший класс 0,5 занимал Эйнштейн, а Бор, Гейзенберг, Дирак входили в класс 1,0. (Хотя в лекциях для студентов Лев Давидович мог сказать, что «физикой на Земле занимались всего семь человек: Эйнштейн, Бор, Гейзенберг, Дирак, Паули, Гамов и я» - т.е. на Ландау вся физика заканчивается и нечего рассчитывать ей заниматься. Какова доля правды в этой шутке, каждый может для себя решить сам.) На вопрос В.Л.Гинзбурга не думает ли он, что мог бы сделать больше, решить более трудные проблемы Лев Давидович сразу же очень четко ответил: «Нет, это неверно, я сделал все, что мог».

Ошибки Ландау, а также факты его личной жизни мы обсуждать не будем, отсылая желающих к воспоминаниям близких друзей Льва Давидовича, как например, В.Л.Гинзбург, и его вдовы К. Дробанцевой - Ландау. Заметим лишь, что с многими положениями и оценками последней согласиться нельзя.

Несомненно, Лев Давидович Ландау, является одной из ярчайших звезд на небосводе теоретической физики. А если еще учесть созданную им научную школу и его фундаментальный курс теоретической физики, то равных ему по «блеску» указать трудно, если вообще возможно.

Премия 1964 года по 1/4. Николай Геннадьевич Басов, Александр Михайлович Прохоров - «За фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе».

Николай Геннадиевич Басов (14.12.1922 - 01.07.2001) 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 году, молодой Басов пошел служить в Советскую Армию. Во время Великой Отечественной войны он прошел подготовку на ассистента врача в Куйбышевской военно-медицинской академии и был прикомандирован к Украинскому фронту.

После демобилизации в декабре 1945 года Басов изучал теоретическую и экспериментальную физику в Московском инженерно-физическом институте. В 1948 году, 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 А.М. Прохорова, защитив кандидатскую диссертацию в 1953 году. 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.

Основной принцип, лежащий в основе молекулярного генератора (ныне известного как мазер, по начальным буквам английского выражения), был впервые разъяснен Альбертом Эйнштейном в 1917 году. Исследуя взаимодействие между электромагнитным излучением и группой молекул в замкнутом пространстве, Эйнштейн вывел уравнение с тремя членами, которые описывали поглощение и испускание излучения молекулами. Энергия атомов и молекул, связанная с конфигурацией и движением их электронов, ограничена некоторыми дискретными значениями, или энергетическими уровнями. Множество энергетических уровней индивидуально для конкретного атома или молекулы. Фотоны, чья энергия равна разности двух энергетических уровней, могут поглощаться, и тогда атом или молекула переходят с более низкого на более высокий энергетический уровень. Некоторое время спустя они спонтанно вновь возвращаются на более низкий уровень (не обязательно на тот, с которого стартовали) и выделяют энергию, равную разности между прежним и новым уровнями, в виде фотона излучения.

Первые два члена в уравнении Эйнштейна связаны с уже известными процессами поглощения и спонтанного излучения. Третий член, открытый Эйнштейном, был связан с переходом с более высокого на более низкий энергетический уровень, вызванный наличием излучения подходящей частоты, чьи фотоны обладали энергией, равной разности между этими двумя уровнями. Поскольку данное излучение происходит не спонтанно, а провоцируется специальными обстоятельствами, оно было названо стимулированным (индуцированным) излучением. Хотя это было интересное явление, его польза была вовсе не очевидной. Физический закон, сформулированный австрийским физиком Людвигом Больцманом, показывал, что в состоянии равновесия более высокие энергетические уровни заняты меньшим числом электронов, чем более низкие. Поэтому в индуцированном излучении принимает участие относительно мало атомов.

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 года Басов и Прохоров предложили конструкцию молекулярного генератора, основанного на инверсной заселенности, идею которого они, однако, не публиковали до октября 1954 года. 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.

Американский физик Чарлз Х. Таунс, работая независимо в том же направлении в Колумбийском университете, создал работающий мазер (он с коллегами и придумал этот термин) в 1953 году, как раз за десять месяцев до того, как Басов и Прохоров опубликовали свою первую работу по молекулярным генераторам. Таунс использовал резонансную полость, заполненную возбужденными молекулами аммиака, и достиг невероятного усиления микроволн с частотой в 24 гигаГерц. В 1960 году американский физик Теодор Мейман, работая в компании «Хьюз эйркрафт», построил прибор, основанный на трехуровневом принципе, для усиления и генерирования красного света. Резонансная полость Меймана представляла собой длинный кристалл синтетического рубина с зеркальными концами; возбуждающее излучение получалось при вспышках окружающей рубин спиральной трубки, заполненной ксеноном (аналогичной неоновой трубке). Прибор Меймана стал известен как лазер - название, образованное от начальных букв английского выражения, означающего усиление света с помощью индуцированного излучения.

«За фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на лазерно-мазерном принципе», Басов разделил в 1964 году Нобелевскую премию по физике с Прохоровым и Таунсом. Два советских физика уже получили к тому времени за свою работу Ленинскую премию в 1959 году.

Басов написал один и в соавторстве несколько сотен статей по мазерам и лазерам. Его работы по лазерам восходят к 1957 году, когда он с коллегами начал их разработку и конструирование. Они последовательно разработали множество типов лазеров, основанных на кристаллах, полупроводниках, газах, различных комбинациях химических элементов, а также лазеров многоканальных и мощных короткоимпульсных. Басов, кроме того, первым продемонстрировал действие лазера в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра. В дополнение к своим фундаментальным исследованиям по инверсной заселенности в полупроводниках и по переходным процессам в различных молекулярных системах он уделял существенное внимание практическим приложениям лазера, особенно возможности его использования в термоядерном синтезе.

С 1958 по 1972 год Басов был заместителем директора в институте им. П.Н. Лебедева, а с 1973 по 1989 год - его директором. В этом же институте он возглавляет лабораторию радиофизики с момента ее создания в 1963 году. С этого года он также профессор Московского инженерно-физического института.

В 1950 году Басов женился на Ксении Тихоновне Назаровой, физике из МИФИ. У них два сына.

Кроме Нобелевской премии, Басов дважды получил звание Героя Социалистического Труда (1969, 1982), награжден золотой медалью Чехословацкой академии наук (1975). Он был избран членом-корреспондентом АН СССР (1962), действительным членом (1966) и членом Президиума АН (1967). Он состоял членом многих других академий наук, включая академии Польши, Чехословакии, Болгарии и Франции; а также Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина», Шведской королевской академии инженерных наук и Американского оптического общества. Басов являлся вице-председателем исполнительного совета Всемирной федерации научных работников и президентом Всесоюзного общества «Знание», главным редактором научно-популярных журналов «Природа» и «Квант». Он был также членом Советского комитета защиты мира и Всемирного Совета Мира. Избирался в Верховный Совет СССР в 1974 году; был членом его Президиума в 1982 году.

Александр Михайлович Прохоров (11.07.1916 - 08.01.2002), сын Михаила Ивановича Прохорова и Марии Ивановны (в девичестве Михайловой) Прохоровой, родился в Атертоне (Австралия), куда его семья перебралась в 1911 году после побега родителей Прохорова из сибирской ссылки. После Октябрьской революции семья Прохоровых в 1923 году возвратилась в Советский Союз. Окончив с отличием физический факультет Ленинградского государственного университета (1939), Прохоров поступает в аспирантуру в Лабораторию колебаний Физического института АН СССР имени П.Н. Лебедева в Москве. Здесь он изучает распространение радиоволн над земной поверхностью и вместе с одним из своих руководителей, физиком В.В. Мигулиным, разрабатывает новый метод использования интерференции радиоволн для исследования ионосферы.

Призванный в Красную Армию в июне 1941 года, Прохоров после двух ранений возвращается в 1944 году в Институт имени П.Н. Лебедева, где занимается исследованием частотной стабилизации в ламповых генераторах. Кандидатская диссертация, которую Прохоров защищает в 1946 году, посвящена теории нелинейных колебаний. За эту работу ему и двум другим физикам присуждена премия имени академика Леонида Мандельштама, выдающегося советского радиофизика. В 1947 году Прохоров приступает к исследованию излучения, испускаемого электронами в синхротроне (устройстве, в котором заряженные частицы, например протоны или электроны, движутся по расширяющимся циклическим орбитам, ускоряясь до высоких энергий), и показывает экспериментально, что излучение электронов сосредоточено в микроволновой области, где длины волн порядка сантиметров. Эта работа легла в основу диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, которую Прохоров защищает в 1951 году, и породила множество более поздних работ, выполненных другими исследователями.

После назначения заместителем директора Лаборатории колебаний в 1950 году научные интересы Прохоров перемещаются в область радиоспектроскопии. Он организует группу молодых исследователей, которые, используя радар и радиотехнику, разработанную главным образом в Соединенных Штатах и Англии во время и после второй мировой войны, исследуют вращательные и колебательные спектры молекул. Прохоров сосредоточивает свои исследования на одном классе молекул, называемых асимметричными волчками, которые обладают тремя различными моментами инерции (анализировать структуру таких молекул по вращательным спектрам особенно трудно). Помимо чисто спектроскопических исследований, Прохоров проводит теоретический анализ применения микроволновых спектров поглощения для усовершенствования эталонов частоты и времени. Полученные выводы привели Прохорова к сотрудничеству с Николаем Басовым в разработке молекулярных генераторов, называемых ныне мазерами (аббревиатура из первых букв английских слов: микроволновое усиление с помощью индуцированного стимулированного излучения - microwave amplification by stimulated emisson of radiation). За десять месяцев до того, как Прохоров и Басов в 1954 году опубликовали свою статью, Чарлз Х. Таунс, американский физик из Колумбийского университета, который независимо пришел к аналогичным выводам, построил действующий мазер, подтвердивший предсказания Прохорова и Басова.

Будучи директором лаборатории колебаний в институте имени П.Н. Лебедева (с 1954 года), Прохоров создает две новые лаборатории - радиоастрономии и квантовой радиофизики. Он консультирует многочисленные научно-исследовательские институты по проблемам квантовой электроники и организует лабораторию радиоспектроскопии в Научно-исследовательском институте ядерных исследований при Московском государственном университете, профессором которого Прохоров становится в 1957 году.

С середины 50-х годов Прохоров сосредоточивает усилия на разработке мазеров и лазеров и на поиске кристаллов с подходящими спектральными и релаксационными свойствами. Проведенные им подробные исследования рубина, одного из лучших кристаллов для лазеров, привели к широкому распространению рубиновых резонаторов для микроволновых и оптических длин волн. Чтобы преодолеть некоторые трудности, возникшие в связи с созданием молекулярных генераторов, работающих в субмиллиметровом диапазоне, Прохоров предлагает новый открытый резонатор, состоящий из двух зеркал. Этот тип резонатора оказался особенно эффективным при создании лазеров в 60-е годах.

Нобелевская премия по физике 1964 года была разделена: одна половина ее присуждена Прохорову и Басову, другая - Таунсу «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, приведшие к созданию генераторов и усилителей на основе принципа мазера - лазера».

Находясь на посту заместителя директора Физического института АН СССР имени П.Н. Лебедева с 1973 года, Прохоров продолжает расширять исследование по физике лазеров, в том числе по их применению для изучения многоквантовых процессов и термоядерного синтеза. В начале 80-х годов Прохоров организует новый институт по данной тематике - Институт общей физики АН СССР и становится его директором (с 1982 года).

С 1941 года Прохоров женат на Галине Алексеевне Шелепиной, географе по специальности. У них один сын.

В 1960 году Прохоров избирают членом-корреспондентом, в 1966 году - действительным членом и в 1970 году - членом президиума АН СССР. Он почетный член Американской академии наук и искусств. В 1969 году он был назначен главным редактором Большой Советской Энциклопедии. Прохоров почетный профессор университетов Дели (1967) и Бухареста (1971). Советское правительство присвоило ему звание Героя Социалистического Труда (1969).

Премия 1978 года 1/ 2. Петр Леонидович Капица - «За базовые исследования и открытия в физике низких температур».

Один из крупнейших физиков современности Петр Леонидович Капица (09.07.1894 - 08.04.1984) родился в Кронштадте, военно-морской крепости, расположенной на острове в Финском заливе неподалеку от Санкт-Петербурга, где служил его отец Леонид Петрович Капица, генерал-лейтенант инженерного корпуса. Мать Капицы Ольга Иеронимовна Капица (Стебницкая) была известным педагогом и собирательницей фольклора. По окончании гимназии в Кронштадте Капица поступил на факультет инженеров-электриков Петербургского политехнического института, который окончил в 1918 году. 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 году был усовершенствован и реализован экспериментально Отто Штерном.

Студенческие годы и начало преподавательской работы Капицы пришлись на Октябрьскую революцию и гражданскую войну. Это было время бедствий, голода и эпидемий. Во время одной из таких эпидемий погибла молодая жена Капицы - Надежда Черносвитова, с которой они поженились в 1916 году, погибли и двое их маленьких детей. 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 году Капице позволили выехать в Англию, где он стал сотрудником Эрнеста Резерфорда, руководителя Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Первоначально встреченный прохладно и настороженно, Капица быстро завоевал уважение Резерфорда и стал его другом.

Первые исследования, проведенные Капицей в Кембридже, были посвящены отклонению испускаемых радиоактивными ядрами альфа- и 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 Капицу 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 году необычайно производительной установки для сжижения гелия, который кипит или сжижается при температуре около 4,3К. Сжижение этого газа считалось наиболее трудным. Впервые жидкий гелий был получен в 1908 году голландским физиком Хейке Каммерлинг-Оннесом, удостоенным за это Нобелевской премии 1913 года. 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 году Капица стал доктором наук и получил престижную стипендию Джеймса Клерка Максвелла. В 1924 году он был назначен заместителем директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям, а в 1925 году стал членом Тринити-колледж. В 1928 году Академия наук СССР присвоила Капица ученую степень доктора физико-математических наук и в 1929 году избрала его членом-корреспондентом АН СССР. В следующем году Капица становится профессором-исследователем Лондонского королевского общества. По настоянию Резерфорда Королевское общество строит специально для Капицы 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 году. Ее первым директором стал Капица. Но ему было суждено там проработать всего лишь один год.

Отношения между Капицей и советским правительством всегда были довольно загадочными и непонятными. За время своего тринадцатилетнего пребывания в Англии Капица несколько раз возвращался в Советский Союз вместе со своей второй женой, урожденной Анной Алексеевной Крыловой, чтобы прочитать лекции, навестить мать и провести каникулы на каком-нибудь русском курорте. Советские официальные лица неоднократно обращались к нему с просьбой остаться на постоянное жительство в СССР. Капица относился с интересом к таким предложениям, но выставлял определенные условия, в частности свободу поездок на Запад, из-за чего решение вопроса откладывалось. В конце лета 1934 года 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, а его жене было разрешено вернуться в Англию к детям. Несколько позднее Анна Алексеевна присоединилась к мужу в Москве, а вслед за ней приехали и дети. Резерфорд и другие друзья Капицы обращались к советскому правительству с просьбой разрешить ему выезд для продолжения работы в Англии, но тщетно.

В 1935 году Капице предложили стать директором вновь созданного специально для него 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.

В Институте физических проблем Капица возобновил свои исследования по физике низких температур, в том числе свойств жидкого гелия. Он проектировал установки для сжижения других газов. В частности, в 1938 году 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.

Двое из бывших коллег Капицы по Кавендишской лаборатории, Дж.Ф. Аллен и А.Д. Мизнер, выполнили аналогичные исследования. Все трое опубликовали статьи с изложением полученных результатов в одном и том же выпуске британского журнала «Нейче». Статья Капицы 1938 года и две другие работы, опубликованные в 1942 году, принадлежат к числу его наиболее важных работ по физике низких температур. Капица, обладавший необычайно высоким авторитетом, смело отстаивал свои взгляды даже во время чисток, проводимых Сталиным в конце 30-х годов. Когда в 1938 году по обвинению в шпионаже в пользу нацистской Германии был арестован Лев Давидович Ландау, Капица добился его освобождения. В своих докладах правительственным уполномоченным Капица открыто критиковал те решения, которые считал неправильными. В октябре 1941 года он привлек внимание общественности, выступив с предупреждением о возможности создания атомной бомбы. Возможно, он был первым из физиков, кто сделал подобное заявление. Впоследствии Капица отрицал свое участие в работах по созданию как атомной, так и водородной бомб. Имеются вполне убедительные данные, подтверждающие его заявления. Неясно, однако, был ли его отказ продиктован моральными соображениями или расхождением во мнении относительно того, в какой мере предполагавшаяся часть проекта согласуется с традициями и возможностями Института физических проблем. Некоторое время Капица являлся членом Спецкомитета, возглавляемого Л.П.Берией, (кроме П.Л.Капицы из ученых в состав Спецкомитета входил только И.В.Курчатов). На П.Л.Капицу возлагалось решение проблем получения тяжелой воды. Однако установки на заводе в Днепропетровске не обеспечивали предполагавшейся производительности, а вскоре после пуска завода там произошла крупная авария с человеческими жертвами. Это вместе с несколькими заявлениями П.Л.Капицы на заседаниях Спецкомитета о необходимости передать отечественный Атомный проект под международный контроль послужило основанием для вывода П.Л.Капицы из Спецкомитета. Легенды о том, что истинной причиной этого была нецензурная ругань в адрес Л.П.Берии необоснованны. Хотя известно, что П.Л.Капица неоднократно писал Сталину письма с критикой обстановки в Атомном проекте и на этих письмах есть пометки Сталина. У самого Петра Леонидовича характер был далеко не ангельским. Некоторую часть манер он перенял у Э.Резерфорда и по его примеру мог заявить: «Сверхтекучестью занимаюсь я. А вы подберите себе другую тему исследований…» или «Чем вы занимаетесь? Вы что в игрушки ко мне приехали играть?»

В 1946 году у Капицы возникают большие проблемы в Главкислороде, начальником которого он был назначен в годы войны. Зависть и доносы сделали свое дело - 17 августа 1946 года П.Л.Капица был снят с постов начальника Главкислорода и директора Института физических проблем. У себя на даче на Николиной горе он оборудовал небольшую лабораторию и продолжал заниматься исследованиями, получив ряд весьма важных результатов. Петр Леонидович шутил, что он на восемь лет перешел из одного ИФП в другой ИФП, т.е. из Института Физпроблем в Избу физпроблем. В этот период П.Л.Капица пишет несколько писем Сталину по различным вопросам. Известно, что Сталин эти письма читал и два или три раза разговаривал с П.Л.Капицей по телефону. Однако изменений в судьбе П.Л.Капицы не происходило. Через два года после смерти Сталина, в 1955 года, отпала необходимость непосредственного участия Института физических проблем в Атомном проекте, П.Л.Капица был восстановлен на посту директора и пребывал в этой должности до конца жизни.

Во время «опалы» П.Л.Капица активно занимался созданием Физтеха. Еще в феврале 1946 года он пишет письмо Сталину о необходимости организации в стране «высшей школы физиков». 10 марта 1946 года в МГУ открывается физико-технический факультет. Но идея не нравилась руководству МГУ и в 1951 года деятельность факультета была парализована. Тогда энтузиасты Физтеха во главе с Капицей обратились за помощью к генералу И.Ф.Петрову начальнику Летно-испытательного института. Петров пошел к Сталину. Тот сказал: «Зачем мы будем восстанавливать факультет, который только что распустили. Давайте создадим новый институт со следующими факультетами…» В том же 1951 году ЦК ВКП(б) и Совмин СССР приняли постановление об организации МФТИ у ст. Долгопрудная. Таким образом, «Физтех был создан Капицей и Сталиным…», констатируется в книге: Капица, Тамм, Семенов.-М; Вагриус, Природа, 1998. с.148. В течение всей «опалы» П.Л.Капица читал лекции в Физтехе, так же как Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшиц.

Послевоенные научные работы Капицы 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. В 50-е годы, работая над созданием микроволнового генератора, названного ниготроном по имени «избы физических проблем» на Николиной горе Капица обнаружил, что микроволны большой интенсивности порождают в гелии отчетливо наблюдаемый светящийся разряд. Измеряя температуру в центре гелиевого разряда, он установил, что на расстоянии в несколько миллиметров от границы разряда температура изменяется примерно на 2 000 000 К. Это открытие легло в основу проекта термоядерного реактора с непрерывным подогревом плазмы. Возможно, что такой реактор окажется проще и дешевле, чем термоядерные реакторы с импульсным режимом подогрева, используемые в других экспериментах по термоядерному синтезу. Свою Нобелевскую лекцию 1978 года Петр Леонидович также посвятил вопросам физики плазмы и управляемым термоядерным реакциям, хотя премия ему была присуждена за исследования в области физики низких температур.