Нобелевские лауреаты России и СССР по физике, экономике и литературе. Нобелевка по физике

Лауреаты Нобелевской премии по физике: список. Российские физики

Нобелевская премия была в первый раз вручена в 1901 году. С начала века комиссия ежегодно выбирает лучшего специалиста, сделавшего важное открытие или создавшего изобретение, чтобы удостоить его почетной награды. Список лауреатов Нобелевской премии несколько превышает количество лет проведения церемонии вручения, так как иногда были отмечены одновременно два или три человека. Тем не менее, некоторых стоит отметить отдельно.

Игорь Тамм

Русский физик, лауреат Нобелевской премии, родился в городе Владивостоке в семье инженера-строителя. В 1901 году семья переехала на Украину, именно там Игорь Евгеньевич Тамм окончил гимназию, после чего ездил учиться в Эдинбург. В 1918-м он получил диплом физфака МГУ.

После этого он стал преподавать, сначала в Симферополе, затем в Одессе, а потом и в Москве. В 1934 году получил пост заведующего сектором теоретической физики в институте имени Лебедева, где проработал до конца жизни. Игорь Евгеньевич Тамм изучал электродинамику твердых тел, а также оптические свойства кристаллов. В своих работах он впервые высказал идею о квантах звуковых волн. Релятивистская механика в те времена была крайне актуальна, и Тамму удалось экспериментальным образом подтвердить идеи, которые не были доказаны прежде. Его открытия оказались весьма значимыми. В 1958 году работы были признаны на мировом уровне: вместе с коллегами Черенковым и Франком он получил Нобелевскую премию.

Отто Штерн

Стоит отметить еще одного теоретика, проявившего незаурядные способности и к экспериментам. Немецко-американский физик, лауреат Нобелевской премии Отто Штерн появился на свет в феврале 1888 года в Сорау (теперь это польский город Зори). Школу Штерн окончил в Бреслау, а затем несколько лет занимался естественными науками в немецких университетах. В 1912 году он защитил докторскую диссертацию, руководителем его аспирантской работы стал Эйнштейн.

Во время Первой мировой Отто Штерн был мобилизован в армию, но и там продолжил теоретические исследования в сфере квантовой теории. С 1914 по 1921 год он работал во Франкфуртском университете, где занимался экспериментальным подтверждением молекулярного движения. Именно тогда ему удалось разработать метод атомных пучков, так называемый опыт Штерна. В 1923-м он получил должность профессора Гамбургского университета. В 1933-м выступил против антисемитизма и вынужден был переехать из Германии в США, где получил гражданство. В 1943 году пополнил список лауреатов Нобелевской премии за серьезный вклад в развитие молекулярно-лучевого метода и открытие магнитного момента протона. С 1945 года – член Национальной академии наук. С 1946 года проживал в Беркли, где и закончил свои дни в 1969 году.

О. Чемберлен

Американский физик Оуэн Чемберлен появился на свет 10 июля 1920 года в Сан-Франциско. Совместно с Эмилио Сегре он трудился в сфере квантовой физики. Коллегам удалось добиться значительных успехов и совершить открытие: они обнаружили антипротоны. В 1959 году они были замечены на международном уровне и награждены как лауреаты Нобелевской премии по физике. С 1960-го Чемберлен был принят в Национальную академию наук Соединенных Штатов Америки. Трудился в Гарварде в качестве профессора, закончил свои дни в Беркли в феврале 2006 года.

Нильс Бор

Немногие лауреаты Нобелевской премии по физике так известны, как этот датский ученый. В каком-то смысле его можно назвать создателем современной науки. Кроме того, Нильс Бор основал институт теоретической физики в Копенгагене. Ему принадлежит теория атома, основанная на планетарной модели, а также постулаты. Им были созданы важнейшие работы о теории атомного ядра и ядерных реакций, по философии естествознания. Несмотря на интерес к строению частиц, выступал против использования их в военных целях. Образование будущий физик получал в грамматической школе, где прославился как заядлый футболист. Репутацию одаренного исследователя получил в двадцать три года, окончив Копенгагенский университет. Его дипломный проект был отмечен золотой медалью. Нильс Бор предложил определять поверхностное натяжение воды по вибрациям струи. С 1908 по 1911 год трудился в родном университете. Затем переехал в Англию, где работал с Джозефом Джоном Томсоном, а затем и с Эрнестом Резерфордом. Здесь провел свои важнейшие опыты, которые и привели его к получению награды в 1922-м. После этого вернулся в Копенгаген, где прожил до самой своей смерти в 1962 году.

Лев Ландау

Советский физик, лауреат Нобелевской премии, родился в 1908 году. Ландау создал потрясающие работы во многих сферах: он изучал магнетизм, сверхпроводимость, атомные ядра, элементарные частицы, электродинамику и многое другое. Совместно с Евгением Лифшицем создал классический курс теоретической физики. Его биография интересна необычайно быстрым развитием: уже в тринадцать лет Ландау поступил в университет. Какое-то время он обучался химии, но впоследствии решил заниматься физикой. С 1927 года являлся аспирантом Ленинградского института имени Иоффе. Современники запомнили его как увлеченного, резкого человека, склонного к критичным оценкам. Строжайшая самодисциплина позволили Ландау добиться успеха. Он работал над формулами так много, что видел их даже ночью во сне. Сильно повлияли на него и научные поездки за границу. Особенно важным стало посещение Института теоретической физики Нильса Бора, когда ученый смог обсудить интересующие его проблемы на высочайшем уровне. Ландау считал себя учеником известного датчанина.

В конце тридцатых годов ученому пришлось столкнуться со сталинскими репрессиями. Физику довелось бежать из Харькова, где он жил с семьей. Это не помогло, и в 1938 году его арестовали. Ведущие ученые мира обратились к Сталину, и в 1939 году Ландау был освобожден. После этого долгие годы он занимался научной работой. В 1962-м был зачислен в лауреаты Нобелевской премии по физике. Комитет выбрал его за новаторский подход к изучению конденсированных сред, особенно жидкого гелия. В том же году пострадал в трагической аварии, столкнувшись с грузовиком. После этого он прожил шесть лет. Российские физики, лауреаты Нобелевской премии редко достигали такого признания, какое было у Льва Ландау. Несмотря на тяжелую судьбу, он воплотил все свои мечты и сформулировал совершенно новый подход к науке.

Макс Борн

Немецкий физик, лауреат Нобелевской премии, теоретик и создатель квантовой механики родился в 1882 году. Будущий автор важнейших работ по теории относительности, электродинамике, философским вопросам, кинетике жидкости и многим другим трудился в Британии и на родине. Первое обучение получил в гимназии с языковым уклоном. После школы поступил в Бреславский университет. В процессе учебы посещал лекции известнейших математиков того времени – Феликса Клейна, Давида Гильберта и Германа Минковского. В 1912 году получил в Геттингене место приват-доцента, а в 1914-м отправился в Берлин. С 1919 года трудился во Франкфурте в качестве профессора. В числе его коллег был и Отто Штерн, будущий лауреат Нобелевской премии, о котором мы уже рассказали. В своих работах Борн описывал твердые тела и квантовую теорию. Пришел к необходимости особенного истолкования корпускулярно-волновой природы материи. Он доказал, что законы физики микромира можно назвать статистическими и что волновую функцию необходимо толковать как комплексную величину. После прихода к власти фашистов переехал в Кембридж. Вернулся в Германию только в 1953 году, а премию Нобеля получил в 1954-м. Навсегда остался в истории физики как один из самых влиятельных теоретиков двадцатого века.

Энрико Ферми

Не многие лауреаты Нобелевской премии по физике были родом из Италии. Однако именно там появился на свет Энрико Ферми, важнейший специалист двадцатого века. Он стал создателем ядерной и нейтронной физики, основал несколько научных школ и являлся членом-корреспондентом Академии наук Советского Союза. Кроме того, Ферми принадлежит большое количество теоретических работ в сфере элементарных частиц. В 1938-м он переехал в США, где открыл искусственную радиоактивность и построил первый в истории человечества ядерный реактор. В том же году получил Нобелевскую премию. Интересно, что Ферми отличала феноменальная память, благодаря которой он не только оказался невероятно способным физиком, но и быстро изучал иностранные языки при помощи самостоятельных занятий, к которым подходил дисциплинированно, согласно собственной системе. Такие способности выделили его еще в университете.

Сразу же после обучения он начал читать лекции по квантовой теории, которую на тот момент в Италии практически не изучали. Его первые исследования в области электродинамики тоже заслужили всеобщее внимание. На пути Ферми к успеху стоит отметить профессора Марио Корбино, который оценил таланты ученого и стал его покровителем в Римском университете, обеспечив юноше прекрасную карьеру. После переезда в Америку работал в Лас-Аламосе и в Чикаго, где и умер в 1954-м.

Эрвин Шредингер

Австрийский физик-теоретик родился в 1887 году в Вене, в семье фабриканта. Состоятельный отец был вице-президентом местного ботанико-зоологического общества и с ранних лет привил сыну интерес к науке. До одиннадцати лет Эрвин обучался дома, а в 1898 году он поступил в академическую гимназию. Блестяще окончив ее, поступил в Венский университет. Несмотря на то что выбрана была физическая специальность, Шредингер проявил и гуманитарные таланты: он знал шесть иностранных языков, писал стихи и разбирался в литературе. Достижения в точных науках были вдохновлены Фрицем Газенролем, талантливым учителем Эрвина. Именно он помог студенту понять, что физика является его главным интересом. Для докторской диссертации Шредингер выбрал экспериментальную работу, которую ему удалось блестяще защитить. Началась работа в университете, в процессе которой ученый занимался атмосферным электричеством, оптикой, акустикой, теорией цветов и квантовой физикой. Уже в 1914 году его утвердили доцентом, что позволило ему читать лекции. После войны, в 1918-м, начал работать в Йенском физическом институте, где трудился с Максом Планком и Эйнштейном. В 1921 году начал преподавать в Штутгарте, но после одного семестра переехал в Бреслау. Через какое-то время получил приглашение от политехникума в Цюрихе. В период с 1925 по 1926 год выполнил несколько революционных экспериментов, опубликовав работу под названием «Квантование как задача о собственных значениях». Создал важнейшее уравнение, актуальное и для современной науки. В 1933 году получил Нобелевскую премию, после чего вынужден был покинуть страну: к власти пришли нацисты. После войны вернулся в Австрию, где прожил все оставшиеся годы и умер в 1961-м в родной Вене.

Вильгельм Конрад Рентген

Известный немецкий физик-экспериментатор родился в Леннепе, что под Дюссельдорфом, в 1845 году. Получив образование в Цюрихском политехникуме, планировал стать инженером, но понял, что заинтересован в теоретической физике. Стал ассистентом кафедры в родном университете, потом переехал в Гиссен. С 1871 по 1873 год работал в Вюрцбурге. В 1895 году открыл рентгеновские лучи и тщательно изучил их свойства. Был автором важнейших трудов по пиро- и пьезоэлектрическим свойствам кристаллов и по магнетизму. Стал первым в мире лауреатом Нобелевской премии по физике, получив ее в 1901 году за выдающийся вклад в науку. Кроме того, именно Рентген работал в школе Кундта, став своего рода основателем целого научного течения, сотрудничая с современниками – Гельмгольцем, Кирхгофомом, Лоренцом. Несмотря на славу успешного экспериментатора, вел достаточно замкнутый образ жизни и общался исключительно с ассистентами. Поэтому воздействие его идей на тех физиков, что не были его учениками, оказалось не слишком значимым. Скромный ученый отказывался от названия лучей в свою честь, всю жизнь называя их X-лучами. Свои доходы он отдал государству и жил в весьма стесненных обстоятельствах. Скончался Вильгельм Рентген 10 февраля 1923 года в Мюнхене.

Альберт Эйнштейн

Всемирно известный физик родился в Германии. Он стал создателем теории относительности и написал важнейшие труды по квантовой теории, являлся иностранным членом-корреспондентом Российской академии наук. С 1893 года жил в Швейцарии, а в 1933-м переехал в Соединенные Штаты. Именно Эйнштейн ввел понятие фотона, установил законы фотоэффекта и предсказал открытие индуцированного излучения. Он развил теорию броуновского движения и флуктуаций, а также создал квантовую статистику. Трудился над проблемами космологии. В 1921 году получил Нобелевскую премию за открытие законов фотоэффекта. Кроме того, Альберт Эйнштейн входит в число основных инициаторов основания государства Израиль. В тридцатые годы выступал против фашистской Германии и старался удержать политиков от безумных действий. Его мнение насчет атомной проблемы не было услышано, что стало главной трагедией жизни ученого. В 1955 году он умер в Принстоне от аневризмы аорты.

fb.ru

Нобелевская премия по физике — WiKi

Назначение и выбор

На Нобелевскую премию по физике можно выбрать не более трех лауреатов.[1] По сравнению с некоторыми другими Нобелевскими премиями, выдвижение и отбор на премию по физике — процесс длинный и строгий. Именно поэтому премия становилась всё авторитетнее на протяжении многих лет и в итоге стала важнейшей премией по физике в мире.[2]

Нобелевские лауреаты выбираются Нобелевским комитетом по физике, который состоит из пяти членов, избираемых Шведской королевской академией наук. На первом этапе несколько тысяч людей предлагают кандидатов. Эти имена изучаются и обсуждаются экспертами до окончательного выбора.

Формы направляются приблизительно трём тысячам человек с предложением представить свои кандидатуры. Имена номинаторов не объявляются публично в течение пятидесяти лет, и также не сообщаются номинантам. Списки номинантов и представивших их номинаторов хранятся в запечатанном виде в течение пятидесяти лет. Впрочем, на практике некоторые кандидаты становятся известными ранее.

Заявки проверяются комиссией, и список, содержащий около двухсот предварительных кандидатов, направляется к выбранным экспертами в этих областях. Они урезают список до примерно пятнадцати имен. Комитет представляет доклад с рекомендациями соответствующим учреждениям. В то время как посмертная номинация не допускается, награду можно получить, если человек умер в течение нескольких месяцев между решением комитета премии (обычно в октябре) и церемонией в декабре. До 1974 года посмертные награды были разрешены, если получатель умер после того, как они были назначены.[3]

Правила Нобелевской премии по физике требуют, чтобы значение достижения было «проверено временем». На практике это означает, что разрыв между открытием и премией, как правило, порядка 20 лет, а может быть гораздо больше. Например, половина Нобелевской премии по физике в 1983 году была присуждена С. Чандрасекару за его работу по строению и эволюции звезд, что была сделана в 1930 году. Недостаток этого подхода в том, что не все ученые живут достаточно долго, чтобы их работы были признаны. За некоторые важные научные открытия эта премия никогда не присуждалась, так как первооткрыватели умерли к тому времени, когда влияние их работ оценили[4][5][6].

Награды

Лауреат Нобелевской премии по физике получает золотую медаль, диплом с формулировкой награждения и денежную сумму.[7] Денежная сумма зависит от доходов Нобелевского фонда в текущем году.[8] Если премия присуждается более чем одному лауреату, деньги делятся поровну между ними; в случае трёх лауреатов деньги также могут разделить на половину и две четверти.[9]

Медали

Медали Нобелевской премии, отчеканенные Myntverket[10] в Швеции и Монетным двором Норвегии с 1902 года, являются зарегистрированными торговыми марками Нобелевского фонда. Каждая медаль имеет изображение левого профиля Альфреда Нобеля на лицевой стороне. Медаль Нобелевской премии по физике, химии, физиологии или медицины, литературе имеют одинаковую лицевую сторону, показывающую изображение Альфреда Нобеля и годы его рождения и смерти (1833—1896). Портрет Нобеля также появляется на лицевой стороне медали Нобелевской премии мира и медали премии в области экономики, но с несколько иным дизайном.[11][12] Изображение на оборотной стороне медали варьируется в зависимости от учреждения, присуждающего награду. На оборотной стороне медали Нобелевской премии по химии и физике один и тот же дизайн.[13]

Дипломы

Нобелевские лауреаты получают диплом из рук короля Швеции. Каждый диплом имеет уникальный дизайн, разработанный награждающим учреждением для лауреата.[14] Диплом содержит изображение и текст, в котором содержится имя лауреата и, как правило, цитата о том, почему они получили премию.[14]

Премиальные

Лауреатам также дается денежная сумма, когда они получают Нобелевскую премию в виде документа, подтверждающего сумму награды; в 2009 году денежная премия составляла 10 миллионов шведских крон (1,4 млн долл. США).[8] Суммы могут отличаться в зависимости о того, сколько денег Нобелевский фонд может присудить в этом году. Если есть два победителя в той или иной категории, грант делится поровну между получателями. Если есть три лауреата, то награждающий комитет имеет возможность поделить грант на равные части или вручить половину суммы одному получателю и по одной четверти двум другим.[15][16][17][18]

Церемония

Комитет и учреждения, выступающие в качестве отборочной комиссии для премии, обычно объявляют имена лауреатов в октябре. Премия вручается затем на официальной церемонии, которая проводится ежегодно в мэрии Стокгольма 10 декабря, в годовщину смерти Нобеля. Лауреаты получают диплом, медаль и документ, подтверждающий денежный приз.[19]

Лауреаты

Примечания

1. ↑ «What the Nobel Laureates Receive». Retrieved November 1, 2007. Архивная копия от 30 октября 2007 на Wayback Machine
2. ↑ «The Nobel Prize Selection Process», Encyclopædia Britannica, accessed November 5, 2007 (Flowchart).
3. ↑ FAQ nobelprize.org
4. ↑ Finn Kydland and Edward Prescott’s Contribution to Dynamic Macroeconomics: The Time Consistency of Economic Policy and the Driving Forces Behind Business Cycles (PDF). Официальный сайт Нобелевской премии (11 октября 2004). Проверено 17 декабря 2012. Архивировано 28 декабря 2012 года.
5. ↑ Gingras, Yves. Wallace, Matthew L. Why it has become more difficult to predict Nobel Prize winners: A bibliometric analysis of nominees and winners of the chemistry and physics prizes (1901–2007) // Scientometrics. — 2009. — № 2. — С. 401. — DOI:10.1007/s11192-009-0035-9.
6. ↑ «A noble prize». Nature Chemistry. DOI:10.1038/nchem.372. Bibcode: 2009NatCh...1..509..
7. ↑ Tom Rivers. 2009 Nobel Laureates Receive Their Honors | Europe| English. .voanews.com (10 декабря 2009). Проверено 15 января 2010. Архивировано 14 декабря 2012 года.
8. ↑ 1 2 The Nobel Prize Amounts  (недоступная ссылка — история). Nobelprize.org. Проверено 15 января 2010. Архивировано 3 июля 2006 года.
9. ↑ «Nobel Prize — Prizes» (2007), in Encyclopædia Britannica, accessed 15 January 2009, from Encyclopædia Britannica Online:

   Each Nobel Prize consists of a gold medal, a diploma bearing a citation, and a sum of money, the amount of which depends on the income of the Nobel Foundation. (A sum of $1,300,000 accompanied each prize in 2005.) A Nobel Prize is either given entirely to one person, divided equally between two persons, or shared by three persons. In the latter case, each of the three persons can receive a one-third share of the prize or two together can receive a one-half share.

10. ↑ Medalj – ett traditionellt hantverk (швед.). Myntverket. Проверено 15 декабря 2007. Архивировано 18 декабря 2007 года.
11. ↑ «The Nobel Prize for Peace», «Linus Pauling: Awards, Honors, and Medals», Linus Pauling and The Nature of the Chemical Bond: A Documentary History, the Valley Library, Oregon State University. Retrieved 7 December 2007.
12. ↑ The Nobel Medals. Ceptualinstitute.com. Проверено 15 января 2010. Архивировано 14 декабря 2012 года.
13. ↑ «Nobel Prize for Chemistry. Front and back images of the medal. 1954», «Source: Photo by Eric Arnold. Ava Helen and Linus Pauling Papers. Honors and Awards, 1954h3.1», «All Documents and Media: Pictures and Illustrations», Linus Pauling and The Nature of the Chemical Bond: A Documentary History, the Valley Library, Oregon State University. Retrieved 7 December 2007.
14. ↑ 1 2 The Nobel Prize Diplomas  (недоступная ссылка — история). Nobelprize.org. Проверено 15 января 2010. Архивировано 1 июля 2006 года.
15. ↑ Sample, Ian. Nobel prize for medicine shared by scientists for work on ageing and cancer | Science | guardian.co.uk, London: Guardian (5 октября 2009). Проверено 15 января 2010.
16. ↑ Ian Sample, Science correspondent. Three share Nobel prize for physics | Science | guardian.co.uk, London: Guardian (7 октября 2008). Проверено 10 февраля 2010.
17. ↑ David Landes. Americans claim Nobel economics prize – The Local. Thelocal.se. Проверено 15 января 2010. Архивировано 14 декабря 2012 года.
18. ↑ The 2009 Nobel Prize in Physics - Press Release. Nobelprize.org (6 октября 2009). Проверено 10 февраля 2010. Архивировано 14 декабря 2012 года.
19. ↑ Nobel Prize Foundation Website

Литература

Ссылки

ru-wiki.org

Нобелевские лауреаты России и СССР по физике, экономике и литературе

Нобелевские премии ежегодно присуждаются в Стокгольме (Швеция), а также в Осло (Норвегия). Они считаются самыми престижными международными наградами. Учредил их Альфред Нобель - шведский изобретатель, лингвист, промышленный магнат, гуманист и философ. Он вошел в историю в качестве изобретателя динамита (который был запатентован в 1867 году), сыгравшего большую роль в промышленном развитии нашей планеты. В составленном Альфредом Нобелем завещании было сказано, что все его сбережения составят фонд, назначение которого - награждение премиями тех, кто сумел принести человечеству наибольшую пользу.

Нобелевская премия

Сегодня премии присуждаются в области химии, физики, медицины, литературы. Также вручается Премия мира.

Нобелевские лауреаты России по литературе, физике и экономике будут представлены в нашей статье. Вы ознакомитесь с их биографиями, открытиями, достижениями.

Цена Нобелевской премии высока. В 2010 году размер ее составил примерно 1,5 млн долларов.

Нобелевский фонд был основан в 1890 году.

Лауреаты Нобелевской премии России

Наша страна может гордиться именами, прославившими ее в областях физики, литературы, экономики. Нобелевские лауреаты России и СССР в этих областях следующие:

• Бунин И. А. (литература) - 1933 год.
• Черенков П. А., Франк И. М. и Тамм И. Е. (физика) - 1958 год.
• Пастернак Б. Л. (литература) - 1958 год.
• Ландау Л. Д. (физика) - 1962 год.
• Басов Н. Г. и Прохоров А. М. (физика) - 1964 год.
• Шолохов М. А. (литература) - 1965 год.
• Солженицын А. И. (литература) - 1970 год.
• Канторович Л. В. (экономика) - 1975 год.
• Капица П. Л. (физика) - 1978 год.
• Бродский И. А. (литература) - 1987 год.
• Алферов Ж. И. (физика) - 2000 год.
• Абрикосов А. А. и Гинзбург В. Л. (физика) - 2003 год;
• Гейм Андре и Новоселов Константин (физика) - 2010 год.

Список, надеемся, в последующие годы будет продолжен. Нобелевские лауреаты России и СССР, имена и фамилии которых мы привели выше, были представлены не полностью, а лишь в таких областях, как физика, литература и экономика. Помимо этого, деятели нашей страны отметились также в медицине и физиологии, химии, а также получили две Премии мира. Но о них мы поговорим в другой раз раз.

Нобелевские лауреаты по физике

Многие ученые-физики из нашей страны были отмечены этой престижной премией. Расскажем подробнее о некоторых из них.

Тамм Игорь Евгеньевич

Тамм Игорь Евгеньевич (1895-1971) родился во Владивостоке. Он являлся сыном инженера-строителя. В течение года учился в Шотландии в Эдинбургском университете, но потом вернулся на родину и окончил в 1918 году физический факультет МГУ. Будущий ученый ушел на фронт в Первую мировую войну, где служили братом милосердия. В 1933 году он защитил докторскую диссертацию, а через год, в 1934, стал научным сотрудником института физики им. Лебедева. Этот ученый работал в областях науки, которые были мало исследованы. Так, он изучал релятивистскую (то есть связанную со знаменитой теорией относительности, предложенной Альбертом Эйнштейном) квантовую механику, а также теорию атомного ядра. Ему в конце 30-х годов удалось совместно с И. М. Франком объяснить эффект Черенкова-Вавилова - голубое свечение жидкости, возникающее под воздействием гамма-излучения. Именно за эти исследования позднее он получил Нобелевскую премию. Но сам Игорь Евгеньевич основными своими достижениями в науке считал работы по изучению элементарных частиц и атомного ядра.

Ландау Лев Давидович

Ландау Лев Давидович (1908-1968) родился в Баку. Отец его работал инженером-нефтяником. В возрасте тринадцати лет будущий ученый закончил техникум с отличием, а в девятнадцать лет, в 1927 году, стал выпускником Ленинградского университета. Лев Давидович продолжил образование за рубежом как один из наиболее одаренных аспирантов по путевке наркома. Здесь он принимал участие в семинарах, проводившихся лучшими европейскими физиками, - Полем Дираком и Максом Борном. Ландау по возвращении на родину продолжил обучение. В 26 лет он достиг степени доктора наук, а еще через год стал профессором. Совместно с Лифшицем Евгением Михайловичем, одним из своих учеников, он разработал курс для аспирантов и студентов по теоретической физике. П. Л. Капица пригласил Льва Давидовича в 1937 году работать в свой институт, но спустя несколько месяцев ученого по ложному доносу арестовали. Целый год он без надежды на спасение просидел в тюрьме, и лишь обращение к Сталину Капицы спасло жизнь ему жизнь: Ландау был выпущен на свободу.

Талант этого ученого был многогранен. Он объяснил такое явление, как текучесть жидкого гелия, создал свою теорию квантовой жидкости, а также изучал колебания электронной плазмы.

Прохоров Александр Михайлович и Басов Николай Геннадьевич, Нобелевские лауреаты России в области науки физики, получили эту престижную премию за изобретение лазера.

Прохоров родился в Австралии в 1916 году, где жили его родители с 1911 года. Они были сосланы в Сибирь царским правительством, а затем бежали за границу. В 1923 году, вся семья будущего ученого возвратилась в СССР. Александр Михайлович окончил с отличием физический факультет Ленинградского университета и работал с 1939 года в институте им. Лебедева. Его научные достижения связаны с радиофизикой. Ученый увлекся с 1950 года радиоспектроскопией и совместно с Басовым Николаем Геннадьевичем разработал так называемые мазеры - молекулярные генераторы. Благодаря этому изобретению нашли способ создания концентрированного радиоизлучения. Подобные исследования независимо от советских коллег вел и Чарлз Таунс, американский физик, поэтому члены комитета решили разделить данную премию между ним и советскими учеными.

Капица Петр Леонидович

Продолжим список "Нобелевские лауреаты России по физике". Капица Петр Леонидович (1894-1984) родился в Кронштадте. Отец его был военным, генерал-лейтенантом, а мать - собирательницей фольклора и известным педагогом. П.Л. Капица в 1918 году окончил институт в Петербурге, где учился у Иоффе Абрама Федоровича, выдающегося физика. В условиях гражданской войны и революции было невозможно заниматься наукой. Жена Капицы, а также двое его детей умерли во время эпидемии тифа. Ученый переехал в Англию в 1921 году. Здесь он работал в знаменитом Кембридже, университетском центре, а научным его руководителем был Эрнест Резерфорд, известный физик. В 1923 году Петр Леонидович стал доктором наук, а еще спустя два года - одним из членов Тринити-колледжа - привилегированного объединения ученых.

Петр Леонидович занимался в основном экспериментальной физикой. Особенно его интересовала физика низких температур. Специально для его исследований в Великобритании с помощью Резерфорда была сооружена лаборатория, и к 1934 году ученый создал установку, предназначенную для сжижения гелия. Петр Леонидович в эти годы часто бывал на родине, и во время визитов руководство Советского Союза уговаривало ученого остаться. В 1930-1934 годы специально для него даже построили лабораторию в нашей стране. В конце концов его просто не выпустили из СССР во время очередного визита. Поэтому Капица продолжил свои изыскания уже здесь, и ему удалось в 1938 году открыть явление сверхтекучести. За это в 1978 году ему присудили Нобелевскую премию.

Гейм Андре и Новоселов Константин

Гейм Андре и Новоселов Константин, Нобелевские лауреаты России по физике, получили эту почетную премию в 2010 году за открытие графена. Это новый материал, который позволяет намного увеличить скорость работы интернета. Как оказалось, он может улавливать, а также преобразовывать в электрическую энергию количество света, большее в 20 раз, чем все ранее известные материалы. Открытие это датировано 2004 годом. Так был пополнен список "Нобелевские лауреаты России 21 века".

Премии по литературе

Наша страна всегда славилась своим художественным творчеством. Люди с порой противоположными идеями и взглядами - Нобелевские лауреаты России по литературе. Так, А. И. Солженицын и И. А. Бунин были противниками советской власти. А вот М. А. Шолохов слыл убежденным коммунистом. Однако все лауреаты Нобелевской премии России были объединены одним - талантом. За него они и были удостоены этой престижной награды. "Сколько Нобелевских лауреатов в России по литературе?", - спросите вы. Отвечаем: их всего пять. Сейчас мы представим вам некоторых из них.

Пастернак Борис Леонидович

Пастернак Борис Леонидович (1890-1960) родился в Москве в семье Леонида Осиповича Пастернака, известного художника. Мать будущего писателя, Розалия Исидоровна, являлась талантливой пианисткой. Возможно поэтому Борис Леонидович в детстве мечтал о карьере композитора, он даже учился музыке у самого Скрябина А. Н. Но любовь к стихам победила. Славу Борису Леонидовичу принесла поэзия, а роман "Доктор Живаго", посвященный судьбам русской интеллигенции, обрек его на тяжелые испытания. Дело в том, что редакция одного литературного журнала, которому автор предложил свою рукопись, посчитала данное произведение антисоветским и отказалась его публиковать. Тогда Борис Леонидович передал свое творение за границу, в Италию, где оно было издано в 1957 году. Советские коллеги факт публикации романа на Западе резко осудили, и Борис Леонидович был исключен из Союза писателей. Но именно этот роман сделал его Нобелевским лауреатом. Начиная с 1946 года писателя и поэта выдвигали на данную премию, но присудили ее лишь в 1958 году.

Присуждение этой почетной награды такому, по мнению многих, антисоветскому произведению на родине вызвало возмущение властей. В результате Бориса Леонидовича под угрозой выдворения из СССР заставили отказаться от получения Нобелевской премии. Лишь спустя 30 лет Евгений Борисович, сын великого писателя, получил за отца медаль и диплом.

Солженицын Александр Исаевич

Судьба Солженицына Александра Исаевича была не менее драматична и интересна. Родился он в 1918 году в городе Кисловодске, а детство и юные годы будущего нобелевского лауреата прошли в Ростове-на-Дону и Новочеркасске. После окончания физико-математического факультета Ростовского университета Александр Исаевич был преподавателем и в то же время заочно получал образование в Москве, в Литературном институте. После начала Великой Отечественной войны будущий лауреат самой престижной премии мира отправился на фронт.

Солженицына незадолго до окончания войны арестовали. Причиной этому послужили его критические замечания в адрес Иосифа Сталина, найденные в письмах писателя военной цензурой. Лишь в 1953 году, уже после кончины Иосифа Виссарионовича, его освободили. Журнал "Новый мир" в 1962 году опубликовал первую повесть этого автора под названием "Один день Ивана Денисовича", в которой повествуется о жизни людей в лагере. Литературные журналы большинство следующих произведений Солженицына печатать отказались. В качестве причины называлась их антисоветская направленность. Но Александр Исаевич не отступился. Он, как и Пастернак, отправил за границу свои рукописи, где их издали. В 1970 году ему была присуждена Нобелевская премия в области литературы. На церемонию вручения в Стокгольм писатель не поехал, поскольку советские власти ему не разрешили покинуть страну. В СССР не пустили и представителей Нобелевского комитета, собиравшихся вручить премию лауреату на его родине.

Что касается дальнейшей судьбы писателя, то в 1974 году его выслали из страны. Первое время он жил в Швейцарии, потом переехал в США, где ему и вручили с большим опозданием Нобелевскую премию. На Западе были изданы такие известные его произведения, как "Архипелаг Гулаг", "В круге первом", "Раковый корпус". Солженицын в 1994 году вернулся в Россию.

Таковы Нобелевские лауреаты России. Список дополним еще одним именем, которое невозможно не упомянуть.

Шолохов Михаил Александрович

Расскажем вам еще об одном великом отечественном литераторе – Шолохове Михаиле Александровиче. У него судьба сложилась иначе, нежели у противников советской власти (Пастернака и Солженицына), поскольку его поддерживало государство. Михаил Александрович (1905-1980) родился на Дону. Он описал потом станицу Вешенскую, свою малую родину, во многих произведениях. Михаил Шолохов закончил лишь 4 класса школы. Он принимал активное участие в гражданской войне, руководил отбиравшим излишки хлеба у зажиточных казаков подотрядом. Будущий писатель уже в юности почувствовал свое призвание. В 1922 году он приехал в Москву, а спустя несколько месяцев начал публиковать в журналах и газетах свои первые рассказы. В 1926 году появились сборники "Лазоревая степь", а также "Донские рассказы". В 1925 году началась работа над романом "Тихий Дон", посвященном жизни казачества в переломный период (гражданская война, революции, Первая мировая война). В 1928 году на свет появилась первая часть этого произведения, а в 30-х годах оно было закончено, став вершиной творчества Шолохова. В 1965 году писателю присудили Нобелевскую премию в области литературы.

Нобелевские лауреаты России по экономике

Наша страна в этой сфере показала себя не так масштабно, как в литературе и физике, где есть множество русских лауреатов. Премию по экономике получил пока лишь только один наш соотечественник. Расскажем о нем подробнее.

Канторович Леонид Витальевич

Нобелевские лауреаты России по экономике представлены лишь одним именем. Канторович Леонид Витальевич (1912-1986) является единственным экономистом из России, удостоенным этой премии. Родился ученый в семье врача в Санкт-Петербурге. Его родители во время гражданской войны бежали в Белоруссию, где прожили год. Виталий Канторович, отец Леонида Витальевича, умер в 1922 году. В 1926 году будущий ученый поступил в вышеупомянутый Ленинградский университет, в котором изучал, помимо естественных дисциплин, современную историю, политэкономию, математику. Математический факультет он закончил в 18-летнем возрасте, в 1930 году. После этого Канторович остался в университете в должности преподавателя. В 22 года Леонид Витальевич становится уже профессором, а спустя год - и доктором. В 1938 году его назначают в лабораторию фанерной фабрики консультантом, где перед ним была поставлена задача по созданию метода распределения различных ресурсов, позволяющего максимизировать производительность. Так был основан метод литейного программирования. В 1960 году ученый переезжает в Новосибирск, где в то время был создан компьютерный центр, самый передовой в стране. Здесь он продолжил свои изыскания. В Новосибирске ученый прожил до 1971 года. В этот период он получил Ленинскую премию. В 1975 году он был удостоен совместно с Т. Купмансом Нобелевской премии, которую получил за свой вклад в теорию распределения ресурсов.

Таковы основные Нобелевские лауреаты России. 2014 год был отмечен получением этой премии Патриком Модиано (литература), Исаму Акасаки, Хироши Амано, Сюдзи Накамура (физика). Жан Тироль получил награду в области экономики. Среди них не присутствуют Нобелевские лауреаты России. 2013 год также не принес этой почетной премии нашим соотечественникам. Все лауреаты были представителями других государств.

fb.ru

Нобелевские лауреаты по физике

“Звездный час физиков”

«Счастливая случайность выпадает лишь на долю

подготовленных умов»

Луи Пастер

Если у меня есть тысяча идей,

и только одна из них

оказывается плодотворной,

я доволен.

АЛЬФРЕД НОБЕЛЬ

1.Введение

Развития науки физики сопровождается постоянными изменениями: открытие новых явлений, установление законов, совершенствование методов исследования, возникновение новых теорий. К сожалению, исторические сведения об открытии законов, введения новых понятий, часто оказываются за рамками учебника и учебного процесса.

Использование на уроках сведений из истории физики вызывает интерес. Обращение к истории науки показывает, как труден и длителен путь учёного к истине, которая сегодня формулируется в виде короткого уравнения или закона. К числу необходимых учащимся сведений, в первую очередь, относятся биографии великих учёных и история значительных научных открытий.В этой связи, в нашей работе рассматривается вклад в развитие физики великих советских и российских учёных, удостоенных мирового признания и большой награды – Нобелевской премии. 

Условия научной работы и условия труда ученых в настоящее время сильно отличаются от тех, которые существовали при жизни Альфреда Нобеля. Этот фактор осложняет выбор лауреатов. В наши дни правилом стало коллективное творчество, которое и становится условием совершения выдающихся открытий. Тем не менее, награды предусматриваются для отдельных лиц, а не больших

коллективов. Эта ситуация приводит к возникновению дилеммы, с которой сталкивается жюри, присваивающее награды, в стремлении выполнить намерения Нобеля.

Мы не случайно выбрали эту тему ведь, чтобы познавать новые области физики, чтобы понимать суть современных открытий, необходимо хорошо усвоить уже устоявшиеся истины. Мне было очень интересно в процессе моей работы узнавать что-то новое не только о великих открытиях, но и о самих ученых, об их жизни, рабочем пути, судьбе. Мне кажется, я вполне достигла своей цели – приоткрыть для себя некоторые тайны из области физики. И, как я думаю, изучение открытий через жизненный путь великих ученых, лауреатов Нобелевской премии, является оптимальным вариантом. Ведь всегда лучше усваиваешь материал, когда знаешь, какие цели перед собой ставил ученый, чего он хотел и чего же он, наконец, добился.

Нобелевская премия — одна из наиболее престижных международных премий, ежегодно присуждаемая за выдающиеся научные исследования, революционные изобретения или крупный вклад в культуру или развитие общества. В наши дни Нобелевская премия – не только из-за

денежного вознаграждения, которое сейчас превышает 2 млн. шведских крон (225 тыс. долларов США), – широко известна как высшее отличие для человеческого интеллекта. Кроме того, данная премия может быть отнесена к немногочисленным наградам, известным не только каждому ученому, но и большой части неспециалистов. В соответствии со статусом Нобелевская премия не может быть присуждена совместно более чем трем лицам. Поэтому только незначительное количество претендентов, имеющих выдающиеся заслуги, может надеяться на награду.

Престиж Нобелевской премии зависит от эффективности механизма, используемого для процедуры отбора лауреата по каждому направлению. Этот механизм был установлен с самого начала, когда было признано целесообразным собирать документированные предложения от квалифицированных экспертов различных стран, тем самым еще раз был подчеркнут интернациональный характер награды.Нобелевские премии представляют собой уникальные награды и являются особо престижными.

Целью творческой работы является систематизация материалов о вкладе российских (советских) физиков – лауреатов Нобелевской премии в области физики.

2. Альфред Нобель и его премия

«Я нажил несметное богатство, пора отдавать его людям, потомкам»

Нобель Альфред Бернхард (1833—1896), шведский инженер, изобретатель, промышленник, учредитель Нобелевских премий. Родился 21 октября 1833 г. в Стокгольме. Сын изобретателя подводных мин Эммануэля Нобеля. В 1837 г. семья переехала в Петербург, где отец по заказу российского правительства основал механический завод. Альфред Бернхард занимался с частными преподавателями, хорошо знал физику и химию, владел несколькими языками, интересовался техникой, литературой, историей, медициной.

В 1849— 1851 гг. он путешествовал по Америке и Европе, после этого два года изучал химию в Париже. Вернувшись в Россию (1853 г.), работал в фирме отца, затем сотрудничал с химиком Н. Н. Зининым, проводившим опыты с нитроглицерином.

С 1862 г. начал самостоятельно экспериментировать с этим веществом. Уехав в 1863 г. в Стокгольм, Нобель продолжил исследования и в 1864 г. получил патенты на производство взрывчатой смеси и детонаторов. Однако при взаимодействии с нитроглицерином часто происходили несчастные случаи (во время одного из них погиб младший брат Нобеля), поэтому правительство Швеции наложило запрет на его производство.

Чтобы избежать банкротства, Нобель попытался уменьшить опасность. В 1867 г. он запатентовал динамит, а ещё через 20 лет изобрёл баллистит (бездымный порох). Продукция его динамитных заводов быстро завоевала международный рынок и приносила огромные доходы.

Всего Нобелю принадлежат 350 патентов (среди них патенты на водомер, барометр, холодильный аппарат, газовую горелку, усовершенствованный способ получения серной кислоты и многое другое).

Изобретатель был членом Шведской королевской академии наук, Лондонского королевского общества, Парижского общества гражданских инженеров, имел много наград.

К концу жизни Нобель занялся благотворительностью. За два года до смерти он завещал почти всё своё состояние (31 млн шведских крон) специально учреждённому фонду, чтобы тот ежегодно присуждал премии лицам, чья деятельность принесла человечеству наибольшую пользу.

Завещание Альфреда Нобеля, составленное им 27 ноября 1895 года, было оглашено в январе 1897 года:

«Всё моё движимое и недвижимое имущество должно быть обращено моими душеприказчиками в ликвидные ценности, а собранный таким образом капитал помещён в надёжный банк. Доходы от вложений должны принадлежать фонду, который будет ежегодно распределять их в виде премий тем, кто в течение предыдущего года принёс наибольшую пользу человечеству… Указанные проценты необходимо разделить на пять равных частей, которые предназначаются: одна часть — тому, кто сделает наиболее важное открытие или изобретение в области физики; другая — тому, кто сделает наиболее важное открытие или усовершенствование в области химии; третья — тому, кто сделает наиболее важное открытие в области физиологии или медицины; четвёртая — тому, кто создаст наиболее выдающееся литературное произведение идеалистического направления; пятая — тому, кто внёс наиболее существенный вклад в сплочение наций, уничтожение рабства или снижение численности существующих армий и содействие проведению мирных конгрессов… Моё особое желание заключается в том, чтобы при присуждении премий не принималась во внимание национальность кандидатов…»

Умер Нобель 10 декабря 1896 г. на своей вилле в Сан-Ремо (Италия).

Ежегодно в годовщину его смерти в Стокгольме проводится торжественная церемония вручения Нобелевских премий.

3. 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.

4.Нобелевские лауреаты по физике

 В этой части речь пойдет о Нобелевских лауреатах из России. Список составлен по материалам официальных документов Нобелевского комитета. В список включены лауреаты, которые, исходя из материалов Нобелевского комитета, имели на момент вручения премии подданство Российской империи, гражданство СССР, Российской Федерации. В дополнительные списки включены лауреаты, которые на момент вручения премии не имели гражданства СССР или России, но родились на территории, в тот момент принадлежавшей России или СССР, а также лауреаты, имевшие на момент вручения премии подданство Российской империи, гражданство СССР, Российской Федерации, но, исходя из материалов Нобелевского комитета, имели иную государственную или национальную принадлежность.

Черенков Павел Алексеевич  (1904–1990)

Дата рождения (15 (28) июля 1904),— советский физик, двукратный лауреат Сталинской премии, лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с И.Е. Таммом и И.М.Франком). Основные работы Черенкова посвящены физической оптике, ядерной физике, физике частиц высоких энергий. В 1934 году обнаружил специфическое голубое свечение прозрачных жидкостей при облучении быстрыми заряженными частицами. В 1936 году установил основное его свойство - направленность излучения, образование светового конуса, ось которого совпадает с траекторией движения частицы. Теорию излучения Черенкова разработали в 1937 году И. Е. Тамм и И.М. Франк. Эффект Вавилова - Черенкова лежит в основе работы детекторов быстрых заряженных частиц (черенковских счётчиков). Черенков участвовал в создании синхротронов. Выполнил цикл работ по расщеплению гелия и других легких ядер высокоэнергетическими γ - квантами (Государственная премия СССР, 1977).

Тамм Игорь Евгеньевич (1895 – 1971)

Дата рождения (26 июня (8 июля) 1895 года)- советский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с П.А. Черенковым и И.М.Франком, 1958), дважды лауреат Сталинской премии, Герой Социалистического Труда (1953). Направления деятельности Тамма относятся к квантовой механике, физике твёрдого тела, теории излучения, ядерной физике, физике элементарных частиц. В 1932 году предсказал существование поверхностных состояний на поверхности твёрдого тела (состояния Тамма). Совместно с И. М. Франком в 1937 году описал (формула Франка — Тамма) движение частиц в среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде. Эта работа объяснила ранее полученные экспериментальные данные (эффект Вавилова — Черенкова). Разработал метод решения задач квантовой теории поля, получивший название метода Тамма Данкова. Совместно с А. Д. Сахаровым разработал принципы удержания плазмы в Токмаке.

Франк Илья Михайлович (1908-1990)

Дата рождения (10 (23) октября 1908) - советский физик, лауреат Нобелевской премии (1958) за открытие и интерпретацию эффекта Черенкова (совместно с Черенковым и Таммом), лауреат двух Сталинских премий (1946, 1953) и Государственной премии СССР (1971). Профессор МГУ. В 1946г. избирается членом-корреспондентом, в 1968г. -академиком АН СССР. В 1934 году Черенков обнаружил, что заряженные частицы, проходя с очень большими скоростями сквозь воду, испускают свет. И. М.Франк и И.Е. Тамм дали теоретическое описание этому эффекту, который происходит при движении частиц в среде со скоростями, превышающими скорость света в этой среде. Это открытие привело к созданию нового метода детектирования и измерения скорости высокоэнергетических ядерных частиц. Этот метод имеет огромное значение в современной экспериментальной ядерной физике.

Басов Николай Геннадиевич (1922 г - 2001 г)

«В молодости  практически невозможно отказаться от ошибочной мысли, что впереди неограниченно много времени и можно всё успеть в будущем. На самом деле это не так. Знания, упущенные в молодости, потом уже невосполнимы».

Дата рождения (14 декабря 1922) — советский физик, лауреат Нобелевской премии по физике (1964). Работы Басова посвящены квантовой электронике и ее применениям. Вместе с А.М. Прохоровым он установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, что позволило создать первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. Предложил трехуровневую схему создания инверсной населенности уровней, нашедшей широкое применение в мазерах и лазерах. Басов и А.М. Прохоров были награждены Ленинской премией в 1959, а в 1964 совместно с Ч. Х. Таунсом — Нобелевской премией по физике. Совместно с Ю.М. Поповым и Б.М. Вулом Басов предложил идею создания различных типов полупроводниковых лазеров: создал первый инжекционный лазер, затем лазеры, возбуждаемые электронным пучком и полупроводниковые лазеры с оптической накачкой. Провел исследования по мощным газовым и химическим лазерам, создал фторводородный и йодный лазеры, а затем эксимерный лазер. Ему принадлежит идея использования лазеров для управления термоядерным синтезом, предложил методы лазерного нагрева плазмы, проанализировал процессы стимулирования химических реакций лазерным излучением. Басов разработал физические основы создания квантовых стандартов частоты, выдвинул идеи новых применений лазеров в оптоэлектронике.

Прохоров Александр Михайлович (1916–2002)

"Самое интересное в жизни — наука"

Дата рождения 11 июля 1916, Австралия - выдающийся советский физик, один из основоположников важнейшего направления современной физики - квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии по физике за 1964 год (совместно с Николаем Басовым и Чарлзом Таунсом), один из изобретателей лазерных технологий. Научные работы Прохорова посвящены радиофизике, физике ускорителей, радиоспектроскопии, квантовой электронике и её приложениям, нелинейной оптике. Он предложил новый режим генерации миллиметровых волн в синхротроне, установил их когерентный характер и по результатам этой работы защитил докторскую диссертацию (1951). 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. Предложил использовать открытый резонатор при создании квантовых генераторов. Создал ряд лазеров различных типов: лазер на основе двухквантовых переходов, ряд лазеров в ИК - области и газодинамический лазер. 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. Прохоров - автор научного открытия «Светогидравлический эффект».

Капица Петр Леонидович (1894—1984)

«Главный признак таланта — это когда человек знает, чего он хочет. В основе творческого труда всегда лежит чувство протеста».

Дата рождения 26 июня 1894 - советский физик. Лауреат Нобелевской премии по физике (1978) за открытие явления сверхтекучести жидкого гелия, ввёл в научный обиход термин «сверхтекучесть». Работал в области физики низких температур, изучал сверхсильные магнитные поля и удержание высокотемпературной плазмы. Разработал высокопроизводительную промышленную установку для ожижения газов (турбодетандер). Дважды лауреат Сталинской премии (1941, 1943). Награждён большой золотой медалью имени М. В. Ломоносова АН СССР (1959). Дважды Герой Социалистического Труда (1945, 1974). Построил высокопроизводительную установку по сжижению газов. Развил общую теорию электронных приборов магнетронного типа и создал магнетронные генераторы непрерывного действия. Выдвинул гипотезу о природе шаровой молнии. Экспериментально обнаружил образование высокотемпературной плазмы в высокочастотном разряде. Высказал ряд идей, например — уничтожения ядерных боеприпасов в воздухе с помощью мощных пучков электромагнитных волн. Работал над вопросами термоядерного синтеза и проблемой удержания высокотемпературной плазмы в магнитном поле. Именем Капицы назван «маятник Капицы» — механический феномен демонстрирующий устойчивость вне положения равновесия. Известен квантово - механический эффект Капицы-Дирака. Открыл новое фазовое состояние, которое назвал сверхтекучестью гелия. Дал ему теоретическое обоснование.

Алферов Жорес Иванович (р.15.03. 1930 г)

«В России остались одни оптимисты, пессимисты уже давно уехали!»

Дата рождения 15 марта 1930 - советский и российский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 2000 года за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто - и микроэлектронных компонентов. Его исследования сыграли большую роль в развитии информатики. Принимал участие в разработке первых отечественных транзисторов и силовых германиевых приборов. Алфёров обобщил новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках. Занимался исследованием свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек. Был главным редактором журнала «Физика и техника полупроводников», членом редакционной коллегии журнала «Поверхность: Физика, химия, механика», членом редакционной коллегии журнала «Наука и жизнь». Был членом правления Общества «Знание» РСФСР. 5 апреля 2010 года назначен научным руководителем инновационного центра в Сколково. С 2010года - сопредседатель Консультативного научного Совета Фонда «Сколково». Автор более пятисот научных работ, трёх монографий и пятидесяти изобретений.

Абрикосов Алексей Алексеевич (р.25.06.1928г)

25 июня 1928 - советский и американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике (2003), академик РАН, доктор физико-математических наук. Основные работы сделаны в области физики конденсированных сред. Совместно с Николаем Заварицким обнаружил при проверке теории Гинзбурга - Ландау новый класс сверхпроводников - сверхпроводники второго типа. Этот новый тип сверхпроводников, в отличие от сверхпроводников первого типа, сохраняет свои свойства даже в присутствии сильного магнитного поля (до 25 Тл). Объяснил эти свойства образованием регулярной решетки магнитных линий, которые окружены кольцевыми токами. Такая структура называется «вихревой решёткой Абрикосова». Занимался проблемой перехода водорода в металлическую фазу внутри водородных планет, квантовой электродинамикой высоких энергий, сверхпроводимостью в высокочастотных полях и в присутствии магнитных включений (открыл возможность сверхпроводимости без полосы запирания) и смог объяснить сдвиг Найта при малых температурах путём учета спин-орбитального взаимодействия. Другие работы были посвящены теории не сверхтекучего 3He и вещества при высоких давлениях, полуметаллам и переходам металл-диэлектрик, эффекту Кондо при низких температурах (при этом он предсказал резонанс Абрикосова — Сула) и построению полупроводников без полосы запирания. Совместно с Н. Б. Брантом, Е. А. Свистовой и С. М. Чудиновым сделал научное открытие «Явление фазовых переходов вещества в магнитном поле». Смог объяснить большинство свойств высокотемпературных сверхпроводников на основе купрата и установил новый эффект линейного квантового магнитного сопротивления, который был впервые измерен ещё в 1928 году П. Капицей, но никогда не рассматривался в качестве самостоятельного эффекта. В 2003 году, совместно с В. Л. Гинзбургом и Э. Леггетом, получил Нобелевскую премию по физике за «основополагающие работы по теории сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей».

Гинзбург Виталий Лазаревич (04.10.1916 г. – 08.11.2009 г.)

«Мы имеем один экземпляр вселенной и не можем над ним экспериментировать»

Дата рождения 21 сентября (4 октября) 1916 - советский и российский физик-теоретик, академик АН СССР (1966—1991) и РАН (1991—2009), доктор физико-математических наук (1942), лауреат Нобелевской премии по физике (2003). Основные труды по распространению радиоволн, астрофизике, происхождению космических лучей, излучению Вавилова— Черенкова, физике плазмы, кристаллооптике и др. Автор около 400 научных статей и около 10 монографий по теоретической физике, радиоастрономии и физике космических лучей. В 1940 году разработал квантовую теорию эффекта Вавилова— Черенкова и теорию черенковского излучения в кристаллах. Совместно с И. М. Франком создал теорию переходного излучения, возникающего при пересечении частицей границы двух сред. Создал (совместно с Л. Д. Ландау) полуфеноменологическую теорию сверхпроводимости (теория Гинзбурга — Ландау). Создал (совместно с Л. П. Питаевским) полуфеноменологическую теорию сверхтекучести (теория Гинзбурга— Питаевского). Разработал теорию магнитотормозного космического радиоизлучения и радиоастрономическую теорию происхождения космических лучей.

Ландау Лев Давидович (1908-1968)

«Главное — делайте всё с увлечением: это страшно украшает жизнь».

Родился в Баку 9 января (22 января) 1908 года — выдающийся российский физик-теоретик, основатель научной школы, академик АН СССР (1946 год), Герой Социалистического Труда (1954 год). Труды Ландау во многих областях физики: магнетизм; сверхтекучесть и сверхпроводимость; физика твердого тела, атомного ядра и элементарных частиц, физика плазмы; квантовая электродинамика; астрофизика и другие. Автор классического курса теоретической физики (совместно с физиком-теоретиком Евгением Михайловичем Лифшицем). Ленинская премия (1962), Государственная премия СССР (1946, 1949, 1953), Нобелевская премия (1962).

5.Заключение

В наше время знание основ физики необходимо каждому, чтобы иметь правильное представление об окружающем мире – от свойств элементарных частиц до эволюции Вселенной. Тем же, кто решил связать свою будущую профессию с физикой, изучение этой науки поможет сделать первые шаги на пути к овладению профессией. Мы можем узнать, как даже абстрактные на первый взгляд физические исследования рождали новые области техники, давали толчок развитию промышленности и привели к тому, что принято называть НТР. Успехи ядерной физики, теории твердого тела, электродинамики, статистической физики, квантовой механики определили облик техники конца ХХ века, такие ее направления, как лазерная техника, ядерная энергетика, электроника. Разве можно представить себе в наше время какие-нибудь области науки и техники без электронных вычислительных машин? Многим из нас после окончания школы доведется работать в одной из этих областей, и кем бы мы ни стали – квалифицированными рабочими, лаборантами, техниками, инженерами, врачами, космонавтами, биологами, археологами, - знание физики поможет нам лучше овладеть своей профессией.Чтобы познавать новые области физики, чтобы понимать суть современных открытий, необходимо хорошо усвоить уже устоявшиеся истины. 

«Любое изобретение и открытие оставляет в сознании людей неизгладимый след, а это позволяет надеяться, что в поколениях, которые придут нам на смену, будет больше тех, кто способен изменить культуру, сделать ее лучше и совершенней». Альфред Нобель

Физика тесно связана с жизнедеятельностью человека. Международное сотрудничество дает положительные результаты. Физика в будущем не уйдет на второй план, существуют нерешенные и очень важные задачи.

Как говорил академик РАН Лауреат Нобелевской премии по физике В.Л.Гинзбург: "В современном обществе нельзя стать культурным человеком без системного овладения научным физическим знанием"

6.Список использованных источников

1. Авраменко И.М. Россияне – лауреаты Нобелевской премии: Биографический справочник (1901-2001).- М.: Изд-во «Юридический центр «Пресс», 2003.-140с.

2. Альфред Нобель. (http://www.laureat.ru/fizika.htm).

3. Басов Николай Геннадиевич. Лауреат Нобелевской премии, дважды герой социалистического труда. (http://www.n-t.ru/nl/fz/basov.hhm). 4. Великие физики. Пётр Леонидович Капица. (http://www.alhimik.ru/great/kapitsa.html).

5. Квон З. Нобелевская премия как зеркало современной физики. (http://www.psb.sbras.ru).

6. Кемарская И «Тринадцать плюс… Алексей Абрикосов». (http://www.tvkultura.ru).

7.Комберг Б.В., Курт В.Г. Академик Виталий Лазаревич Гинзбург - Нобелевский лауреат по физике 2003 г. // ЗиВ.- 2004.- №2.- С.4-7.

8. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.9.Лукьянов Н.А. Нобели России.- М.: Изд-во «Земля и человек. XXI век», 2006.- 232с.10. Мягкова И.Н. Игорь Евгеньевич Тамм, лауреат Нобелевской премии по физике 1958 года.(http://www.nature.phys.web.ru).

11.Нобелевская премия – самая известная и самая престижная научная премия (http://e-area.narod.ru).

12. Нобелевская премия русскому физику (http://www.nature.web.ru)

1. Нобелевскую премию по физике получил российский "убежденный атеист". (http://rc.nsu.ru/text/metodics/ginzburg3.html).

14. Панченко Н.И. Портфолио учёного. (http://festival.1sentember.ru).

15. Русские физики получили Нобелевскую премию. (http://sibnovosti.ru).

16. Учёным США, России и Великобритании присуждена Нобелевская премия по физике.

17. (http://www.russian.nature.people.com.cn).18. Финкельштейн А.М., Ноздрачёв А.Д., Поляков Е.Л., Зеленин К.Н. Нобелевские премии по физике 1901 – 2004. – М.: Изд-во «Гуманистика», 2005.- 568 с.

19. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник.- М.: Наука, 1983.- 400 с.

20.Черенкова Е.П. Луч света в царстве частиц. К 100-летию со дня рождения П.А.Черенкова. 

21. http://www.vivovoco.rsl.ru 

21. Русские физики: Франк Илья Михайлович.(http://www.rustrana.ru). Приложение http://www.lady.ru/mix/

22. http://citaty.su/alfred-nobel-kratkaya-biografiya

23. http://ppt4web.ru/fizika/rossijjskie-nobelevskie-laureaty-v-oblasti-fiziki.html

24. http://www.bestreferat.ru/referat-169468.html

25. http://newsreaders.ru/showthread.php?t=2948

26. http://www.aphorisme.ru/by-authors/kapica/?q=3236

27.http://www.roman.by/r-48644.html

28.http://ru.wikipedia.org/wiki/

multiurok.ru

Нобелевская премия по физике - 2017: гравитационные волны

14 сентября 2015 года LIGO — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория — впервые зафиксировала колебания пространства-времени, известные как гравитационные волны. К тому моменту, когда волна достигла Земли, она стала едва уловима, но этот слабый сигнал означал революцию в физике. За эту революцию создателям первого в мире прибора, способного регистрировать гравитационные волны, вручили Нобелевскую премию по физике.

Всё наше понимание процессов, происходящих во Вселенной, представления о ее структуре сложились на основе изучения электромагнитного излучения, другими словами — фотонов всех возможных энергий, доходящих до наших приборов из глубин космоса. Но фотонные наблюдения имеют свои ограничения: электромагнитные волны даже самых высоких энергий не доходят до нас из слишком далёких областей космоса.

Есть и другие формы излучения — потоки нейтрино и гравитационные волны. Они могут рассказать о том, чего никогда не увидят приборы, регистрирующие электромагнитные волны. Для того, чтобы «увидеть» нейтрино и гравитационные волны, нужны принципиально новые приборы. За создание детектора гравитационных волн и экспериментальное доказательство их существование в этом году удостоились Нобелевской премии по физике трое американских физиков — Райнер Вайс, Кип Торн и Барри Бэрриш.

Слева направо: Райнер Вайсс, Бэрри Бэрриш и Кип Торн.

Существование гравитационных волн предусмотрено общей теорией относительности и было предсказано Эйнштейном еще в 1915 году. Они возникают, когда очень массивные объекты сталкиваются друг с другом и порождают возмущения пространства-времени, расходящиесясо скоростью света во все стороны от места зарождения.

Даже если событие, породившее волну, огромно — например, столкнулись две чёрные дыры — воздействие, которое волна оказывает на пространство-время крайне мал, поэтому зарегистрировать его сложно, для этого нужны очень чувствительные приборы. Сам Эйнштейн считал, что гравиволна, проходя через материю, влияет на нее так мало, что не поддаётся наблюдению. Действительно, самый эффект, который волна оказывает на материю, уловить довольно сложно, зато можно зарегистрировать косвенные эффекты. Именно это сделали в 1974 году американские астрофизики Джозеф Тейлор и Рассел Халс, измерившие излучение двойной звезды-пульсара PSR 1913+16 и доказавшие, что отклонение периода ее пульсации от расчётного объясняется потерей энергии, унесенной гравитационной волной. За это они получили Нобелевскую премию по физике в 1993 году.

14 сентября 2015 года LIGO — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория — впервые напрямую зарегистрировала гравитационную волну. К тому моменту, когда волна достигла Земли, она очень ослабела, но даже этот слабый сигнал означал революцию в физике. Для того, чтобы это стало возможным, потребовался труд тысячи учёных из двадцати стран, построивших LIGO.

На то, чтобы проверить результаты пятнадцатого года, ушло несколько месяцев, поэтому обнародованы они были только в феврале 2016 года. Кроме главного открытия — подтверждения существования гравиволн — в результатах скрывалось еще несколько: первое свидетельство существования чёрных дыр средней массы (20−60 солнечных) и первое доказательство того, что они могут сливаться.

Чтобы добраться до Земли, гравиволне потребовалось больше миллиарда лет Далеко-далеко, за пределами нашей галактики две чёрных дыры врезались друг в друга, прошло 1,3 миллиарда лет — и LIGO сообщил нам об этом событии.

Энергия гравитационной волны огромна, но амплитуда невероятна мала. Почувствовать ее — всё равно что измерить расстояние до далёкой звезды с точностью до десятых долей миллиметра. LIGO на это способен. Концепцию разработал Вайсс: еще в 70-е он подсчитал, какие земные явления могут исказить результаты наблюдений, и как от них избавиться. LIGO — это две обсерватории, расстояние между которым — 3002 километра. Гравитационная волна проходит это расстояние за 7 миллисекунд, поэтому два интерферометра во время прохождения волны уточняют показатели друг друга.

Две обсерватории LIGO, в Ливингстоне (штат Луизиана) и в Хэнфорде (штат Вашингтон) находятся на расстоянии 3002 км друг от друга.

У каждой обсерватории есть два четырехкилометровых плеча, исходящие из одной точки под прямым углом друг к другу. Внутри у них — почти идеальный вакуум. В начале и в конце каждого плеча — сложная система зеркал. Проходя через нашу планету, гравитационная волна чуть-чуть сжимает пространство там, где проложен один рукав, и растягивает второй (без волны длина рукавов строго одинакова). Из перекрестья плечей выпускают луч лазера, разделяют его надвое и пускают отражаться по зеркалам; пройдя свою дистанцию, лучи встречаются в перекрестье. Если это происходит одновременно, значит, пространство-время спокойно. А если одному из лучей потребовалось на прохождение плеча больше времени, чем другому — значит, гравитационная волна удлинила его путь и сократила путь второго луча.

Схема работы обсерватории LIGO.

LIGO разработал Вайсс (и, конечно, его коллеги), Кип Торн — ведущий мировой эксперт в теории относительности — выполнил теоретические расчёты, Барри Бэриш присоединился к команде LIGO в 1994 году и превратил небольшую — всего из 40 человек — группу энтузиастов в огромную международную коллаборацию LIGO/VIRGO, благодаря слаженной работе участников которой и стал возможен фундаментальный пропыв, осуществлённый двадцать лет спустя.

Работа на детекторах гравитационных волн продолжается. За первой зарегистрированной волной последовали вторая, третья и четвертая; последнюю «поймали» не только детекторы LIGO, но и недавно запущенный европейский VIRGO. Четвертая гравитационная волна, в отличие от трёх предыдущих, родилась не в абсолютной тьме (в результате слияния чёрных дыр), а при полной иллюминации — при взрыве нейтронной звезды; космические и наземные телескопы зарегистрировали и оптический источник излучения в том районе, откуда пришла волна гравитационная.

www.popmech.ru

Нобелевские лауреаты по физике

Нобелевские лауреаты по физике 1901 г. В. Рентген (биография) За открытие лучей, названных его именем. 1902 г. Г. Лоренц и П. Зееман (биографии Г. Лоренца и П. Зеемана) За исследования влияния магнетизма на излучение. 1903 г. А. Беккерель (биография) За открытие радиоактивности. П. Кюри и М. Кюри-Склодовская (биографии П. Кюри и М. Кюри-Склодовской) За исследования радиоактивности. 1904 г. Дж. Релей (биография) За исследования плотностей наиболее важных газов и открытие в связи с этими исследованиями аргона. 1905 г. Ф. Ленард (биография) За работы по катодным лучам. 1906 г. Дж. Дж. Томсон (биография) За большие заслуги в теоретических и экспериментальных исcледованиях электрической проводимости газов 1907 г. А. Майкельсон (биография) За прецизионные оптические приборы и за спектроскопические и метрологические исследования, выполненные с их помощью. 1908 г. Г. Липпман (биография) За метод воспроизведения цвета в фотографии, основанный на явлении интерференции. 1909 г. Дж. Маркони и К. Браун (биографии Дж. Маркони и К. Брауна) За вклад в создание беспроволочного телеграфа. 1910 г. И. Ван дер Ваальс (биография) За работы по уравнению состояния газов и жидкостей. 1911 г. В. Вин (биография) За открытия законов теплового излучения. 1912 г. Н. Дален (биография) За исследования автоматических регуляторов для аккумуляторов маяков и бакенов. 1913 г. Х. Каммерлинг-Оннес (биография) За исследования свойств вещества при низких температурах, которые кроме всего прочего привели к получению жидкого гелия. 1914 г. М. фон Лауэ (биография) За открытие дифракции X-лучей кристаллами. 1915 г. В. Г. Брэгг и В.Л. Брэгг (биографии В.Г. Брэгга и В.Л. Брэгга) За работы по анализу кристаллической структуры с помощью X-лучей 1916 г. Премиальные деньги за 1916 год были размещены в специальном фонде. 1917 г. Ч. Баркла (биография) За открытие характеристического рентгеновского излучения элементов. 1918 г. М. Планк (биография) За открытие кванта энергии 1919 г. И. Штарк (биография) За открытие эффекта Допплера в канальных лучах и расщепления спектральных линий в электрических полях. 1920 г. Ш. Гильом (биография) За заслуги в прецизионных физических измерениях, при открытии аномалий в железо-никелевых сплавах. 1921 г. А. Эйнштейн (биография) За вклад в теоретическую физику и в особенности за открытие закона фотоэлектрического эффекта. 1922 г. Н. Бор (биография) За работы по исследованию структуры атомов и их излучения. 1923 г. Р. Милликен (биография) За работы по элементарному электрическому заряду и фотоэлектрическому эффекту. 1924 г. Карл Зигбан (биография) За его открытия и исследования в области рентгеновской спектроскопии. 1925 г. Дж. Франк и Г. Герц (биографии Дж. Франка и Г. Герца) За открытие законов столкновения электрона с атомом. 1926 г. Ж. Перрен (биография) За работы по дискретной структуре вещества и в особенности за открытие седиментарного равновесия 1927 г. А. Комптон (биография) За открытие эффекта, названного его именем Ч. Вильсон (биография) За открытие метода, делающего видимыми траектории заряженных частиц, с помощью конденсации пара 1928 г. О. Ричардсон (биография) За работы по термоионному явлению и в особенности за открытие закона, названного его именем. 1929 г. Л. де Бройль (биография) За открытие волновой природы электрона 1930 г. Ч. Раман (биография) За работы по рассеянию света и за открытие эффекта, названного его именем. 1931 г. Премиальные деньги были размещены в основном фонде (1/3) и специальном фонде (2/3). 1932 г. В. Гейзенберг (биография) За создание квантовой механики 1933 г. Э. Шредингер и П. Дирак (биографии Э.Шредингера и П. Дирака) За открытие новых плодотворных формулировок атомной теории 1934 г. Премиальные деньги были размещены в основном фонде (1/3) и специальном фонде (2/3). 1935 г. Дж. Чедвик (биография) За открытие нейтрона 1936 г. В. Гесс (биография) За открытие космического излучения К. Андерсон (биография) За открытие позитрона 1937 г. К. Дэвиссон и Дж. П. Томсон (биографии К. Дэвиссона и Дж.П. Томсона) За экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах. 1938 г. Э. Ферми (биография) За демонстрацию существования новых радиоактивных элементов, полученных с помощью нейтронного облучения и за открытие реакций, вызванных медленными нейтронами. 1939 г. Э. Лоуренс (биография) За изобретение и создание циклотрона и за результаты, полученные на нем в особенности связанные с искусственными радиоактивными элементами. 1940-1942 гг. Премиальные деньги были размещены в основном фонде (1/3) и специальном фонде (2/3). 1943 г. О. Штерн (биография) За вклад в развитие метода молекулярных пучков и открытие магнитного момента протона. 1944 г. И. Раби (биография) За его резонансный метод для измерения магнитных свойств атомных ядер. 1945 г. В. Паули (биография) За открытие принципа Паули. 1946 г. П. Бриджмен (биография) За изобретение установок для получения сверхвысоких давлений и открытия, сделанные в физике высоких давлений. 1947 г. Э. Эпплтон (биография) За исследования физики верхней атмосферы, в особенности за открытие так называемого “слоя Эпплтона”. 1948 г. П. Блэкетт (биография) За усовершенствование метода камеры Вильсона и сделанные в связи с этим открытия в области ядерной физики и космической радиации 1949 г. Х. Юкава (биография) За предсказание существования мезонов на основе теоретических работ по ядерным силам. 1950 г. С. Пауэлл (биография) За создание фотографического метода и открытий, связанных с мезонами, сделанным с помощью этого метода. 1951 г. Дж. Кокрофт и Э. Уолтон (биографии Дж. Кокрофта и Э. Уолтона) За их пионерскую работу по трансмутации атомных ядер с помощью искусственно ускоренных атомных частиц. 1952 г. Ф. Блох и Э. Парселл (биографии Ф. Блоха и Э. Парселла) За создание новых методов точных ядерных магнитных измерений и связанные с ними открытия. 1953 г. Ф. Цернике (биография) За демонстрацию метода фазового контраста и в особенности за изобретение фазового контрастного микроскопа. 1954 г. М. Борн (биография) За фундаментальные исследования в квантовой механике, в особенности за статистическую интерпретацию волновой функции. В. Боте (биография) За метод совпадений и сделанные с его помощью открытия. 1955 г. В. Лэмб (биография) За открытия, связанные с тонкой структурой спектра водорода. П. Куш (биография) За прецизионное определение магнитного момента электрона. 1956 г. В. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттейн (биографии В. Шокли, Дж. Бардина и У. Браттейна) За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта. 1957 г. Янг Чень-ин и Ли Цзун-дао (биографии Янг Чень-ина и Ли Цзун-дао) За глубокие исследования так называемых законов четности, которые привели к важным открытиям в области элементарных частиц. 1958 П. Черенков, И. Франк, И. Тамм (биографии П. Черенкова, И. Франка, И. Тамма) За открытие и интерпретацию эффекта Черенкова. 1959 г. Э. Сегре и О. Чемберлен (биографии Э. Сегре и О. Чемберлена) За открытие антипротона 1960 г. Д. Глезер (биография) За изобретение пузырьковой камеры. 1961 г. Р. Хофштадтер (биография) За пионерские исследования рассеяния электронов атомными ядрами и открытия, связанные со структурой нуклона. Р. Мессбауэр (биография) За исследования в области резонансного поглощения гамма излучения и открытия в этой связи эффекта, носящего его имя. 1962 г. Л. Ландау (биография) За пионерские теории конденcированного вещества, особенно жидкого гелия. 1963 г. Э. Вигнер (биография) За вклад в теорию атомного ядра и элементарных частиц, в частности за открытие и применение фундаментальных принципов симметрии. М. Гепперт-Майер и Г. Йенсен (биографии М. Гепперт-Майер и Г. Йенсена) За открытия в области ядерной модели оболочек. 1964 г. Ч. Таунс и Н. Басов и А. Прохоров (биографии Ч. Таунса и Н. Басова и А. Прохорова) За фундаменталльные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на принципе лазера-мазера. 1965 г. С. Томонага, Ю. Швингер и Р. Фейнман (биографии С. Томонаги, Ю. Швингера и Р. Фейнмана) За фундаментальные работы в области квантовой теории поля с далеко идущими последствиями для физики элементарных частиц. 1966 г. А. Кастлер (биография) Открытие и разработка методов для изучения герцовых колебаний в атомах. 1967 г. Г. Бете (биография) За вклад в теорию ядерных реакций, и особенно за открытие источника энергии звезд. 1968 г. Л. Альварес (биография) За убедительный вклад в физику элементарных частиц, в частности за открытие большого количества резонансных состояний, ставшее возможным в связи с его разработками методик использования пузырьковой камеры и анализа данных. 1969 г. М. Гелл-Манн (биография) За вклад и открытия в классификации элементарных частиц и их взаимодействий. 1970 г. Х. Альфвен (биография) За фундаментальные работы и открытия в магнито-гидродинамике с плодотворными приложениями в различных областях физики плазмы. Л. Неель (биография) За фундаментальные работы и открытия в области антиферромагнетизма и ферримагнетизма, которые привели к важным приложениям в физике твердого тела. 1971 г. Д. Габор (биография) За изобретение и развитие голографического метода. 1972 г. Дж. Бардин, Л. Купер и Р. Шриффер (биографии Дж. Бардина, Л. Купера и Р. Шриффера) За совместно созданную теорию сверхпроводимости, обычно называемую БКШ-теорией. 1973 г. Л. Эсаки и А. Жавер (биографии Л. Эсаки и А. Жавера) За экспериментальные открытия, связанные с туннелированием в полупроводниках и сверхпроводниках. Б. Джозефсон (биография) За теоретическое предсказание свойств тока через туннельный барьер, в частности эффекта, который общеизвестен как эффект Джозефсона. 1974 г. М. Райл и Э. Хьюиш (биографии М. Райла и Э. Хьюиша) За пионерские исследования в радиоастрофизике. Райла - за результаты научных наблюдений и изобретения, в частности метода апертурного синтеза. Хьюиша - за его определяющую роль в открытии пульсаров. 1975 г. О. Бор, Б. Моттельсон и Дж. Рейнуотер (биографии О. Бора, Б. Моттельсона и Дж. Рейнуотера) За открытие связи между коллективным и одночастичным движением в атомном ядре и создание на базе этой связи теории структуры атомного ядра 1976 г. Б. Рихтер и С. Тинг (биографии Б. Рихтера и С. Тинга) За открытие тяжелой элементарной частицы нового типа. 1977 г. Ф. Андерсон, Н. Мотт и Дж. Ван Флэк (биографии Ф. Андерсона, Н. Мотта и Дж. Ван Флэка) За фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и беспорядочно ориентированных систем. 1978 г. П. Капица (биография) За изобретения и открытия в физике низких температур. А. Пензиас и Р. Вильсон (биографии А. Пензиаса и Р. Вильсона) За открытие космического микроволнового фонового излучения. 1979 г. Ш. Глэшоу, А.Салам и С. Вайнберг (биографии Ш. Глэшоу, А.Салама и С. Вайнберга) За вклад в теорию объединенного слабого и электромагнитного взаимодействия между элементарными частицами, включающий в том числе предсказание слабого нейтрального тока. 1980 г. Дж. Кронин и В. Фитч (биографии Дж. Кронина и В. Фитча) Открытие нарушения фундаментальных принципов симметрии в распаде нейтральных K-мезонов. 1981 г. Н. Бломберген и А. Шавлов (биографии Н. Бломбергена и А. Шавлова) За вклад в развитие лазерной спектроскопии. Кай Манне Бёрье Сигбан  (биография) За вклад в развитие электронной спектроскопии высокого разрешения. 1982 г. К. Вильсон (биография) За теорию критических эффектов в фазовых переходах. 1983 г. С. Чандрасекар (биография) За теоретические исследования физических процессов, важных для структуры и эволюции звезд. В. Фаулер (биография) За теоретические и экспериментальные исследования ядерных процессов важных при образовании химических элементов во Вселенной. 1984 г. К. Руббиа и С. Ван дер Меер (биографии К. Руббиа и С. Ван дер Меера) За решающий вклад в большой проект, который привел к открытию полевых частиц W и Z, переносчиков слабого взаимодействия. 1985 г. К. фон Клицинг (биография) За открытие квантового эффекта Холла. 1986 г. Э. Руска (биография) За фундаментальные работы в электронной оптике и за разработку первого электронного микроскопа. Г. Бинниг Г. Рорер (биографии Г. Биннига и  Г. Рорера) За разработку сканирующего туннельного микроскопа. 1987 г. Г. Беднорц и А. Мюллер (биографии Г. Беднорца и А. Мюллера) За важный прорыв в открытии сверхпроводимости в керамических материалах. 1988 г. Л. Ледерман, М. Шварц и Дж. Стейнбергер (биографии Л. Ледермана, М. Шварца и Дж. Стейнбергера) За метод нейтринного пучка и демонстрацию дублетной структуры лептонов через открытие мюонного нейтрино. 1989 г. Н. Рамси (биография) За изобретение метода разделенных осцилляторных полей и его использование в водородном мазере и других атомных часах. Г. Демельт и В. Пауль (биографии Г. Демельта и В. Пауля) За разработку метода ионной ловушки. 1990 г. Дж. Фридман, Г. Кендалл и Р. Тейлор (биографии Дж. Фридмана, Г. Кендалла и Р. Тейлора) За пионерские исследования глубоконеупругого рассеяния электронов на протонах и связанных нейтронах, существенно важных для разработки кварковой модели в физике частиц. 1991 г. П.-Ж. де Женнэ (биография) За открытие того, что методы, развитые для изучения эффекта порядка в простых системах, могут быть обобщены для сложных форм вещества, в частности для жидких кристаллов и полимеров. 1992 г. Г. Шарпак (Чарпак) (биография) За открытие и создание детекторов частиц, в частности многопроволочной пропорциональной камеры. 1993 г. Р. Халс и Дж. Тейлор мл. (биографии Р. Халса и Дж. Тейлора мл.) За открытие нового типа пульсаров, давшее новые возможности в изучении гравитации. 1994 г. Б. Брокхаус (биография) За создание нейтронной спектроскопии К. Шалл (биография) За создание метода нейтронной дифракции. 1995 г. М. Перл (биография) За открытие тау-лептона Ф. Райнес (биография) За детектирование нейтрино 1996 г. Д. Ли, Д. Ошерофф и Р. Ричардсон (биографии Д. Ли, Д. Ошероффа и Р. Ричардсона) За открытие сверхтекучести гелия-3 1997 г. С. Чу, К. Коэн-Танноджи и В. Филлипс (биографии С. Чу, К. Коэн-Танноджи и В. Филлипса) За создание методов охлаждения и улавливания атомов лазерным пучком. 1998 г. Р. Лафлин, Х. Штермер и Д. Цуй (биографии Р. Лаглина, Х. Штермера и Д. Цуя) За открытие новой формы квантовой жидкости с частично заряженными возбуждениями. 1999 г. Г. Хофт и М. Вельтман (биографии Г. Хофта и М. Вельтмана) За объяснение квантовой структуры электрослабого взаимодействия в физике. 2000 г. Ж. Алферов, Г. Кремер (биографии Ж. Алферова, Г. Кремера) За разработку полупроводниковых гетероструктур, использующихся в высокоскоскоростной электронике и оптоэлектронике. Дж. Килби (биография) За вклад в разработку интегральных схем. 2001 г. Э. Корнелл, В. Кеттерле и К. Виман   (биографии Э. Корнелла, В. Кеттерле и К. Вимана) За получение конденсата Бозе-Эйнштейна в разреженных газах щелочных атомов и за фундаментальные исследования их свойств. 2002 г. Р. Дэвис, М. Косиба (биографии Р. Дэвиса, М. Косибы) За вклад в астрофизику, в частности за детектирование космических нейтрино. Р. Джаккони (биография) За вклад в астрофизику, который привел к открытию рентгеновских космических источников. 2003 г. А. Абрикосов, В. Гинзбург, А. Леггет (биографии А. Абрикосова, В. Гинзбурга, А. Леггета) За вклад в развитие теории сверхпроводимости и сверхтекучести 2004 г. Д. Гросс, Д. Политцер, Ф. Вилчек (биографии Д. Гросса, Д. Политцера, Ф. Вилчека) За открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий. 2005 г. Р. Глаубер (автобиография) За вклад в изучение квантовой теории оптической когерентности. Д. Холл и Т. Хэнш (биография Д. Холла, автобиография Т. Хэнша) За вклад в развитие лазерной прецизионной спектроскопии. 2006 г. Д. Матер и Д. Смут (автобиография Д. Матера, автобиография Д. Смута) За открытие анизотропии реликтового (фонового) микроволнового излучения Вселенной и установление соответствия его спектра спектру абсолютно чёрного тела. 2007 г. А. Ферт и П. Грюнберг (автобиография А. Ферта, автобиография П. Грюнберга) За открытие эффекта гигантского магнетосопротивления. 2008 г. И Намбу (автобиография И. Намбу) За открытие механизма спонтанного нарушения симметрии в субатомной физике. М. Кобаяши и Т. Маскава (автобиография М. Кобаяши, автобиография Т. Маскава) За открытие причины нарушения симметрии, что предсказало существование по крайней мере трех поколений кварков. 2009 г. Чарльз Као (автобиография Ч. Као) За новаторские достижения в области передачи света в оптических волокнах.  Уиллард Бойл и Джордж Смит (автобиография У. Бойла, автобиография Дж. Смита) За изобретение полупроводниковой схемы изображения - ПЗС-матрицы. 2010 г. Андрей Гейм и Константин Новоселов (автобиография А. Гейма, автобиография К. Новоселова) За новаторские эксперименты, касающиеся двумерного материала графена. 2011 г. Брайан Шмидт, Адам Рисс и Сол Перлмуттер (автобиография Б. Шмидта, автобиография А. Рисса) За открытие ускоренного расширения Вселенной путем наблюдения за удаленными сверхновыми. 2012 г. Серж Арош и Дэвид Вайнленд (автобиография С. Ароша, автобиография Д. Вайнленда) За новаторские экспериментальные методы, позволяющие измерять и контролировать отдельные квантовые частицы 2013 г. Франсуа Энглер и Питер Хиггс (автобиография Ф. Энглера, биография П. Хиггса) За теоретическое открытие механизма, который вносит свой вклад в наше понимание происхождения массы субатомных частиц, и который недавно был подтвержден открытием предсказанной элементарной частицы, в экспериментах ATLAS и CMS на  Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. 2014 г.Исаму Акасаки, Хироши Амано и Шуджи Накамура (cv И. Акасаки, автобиография Х. Амано, автобиография Ш. Накамура) За изобретение эффективных голубых светодиодов, что сделало возможным создание ярких и энергосберегающие источников белого света 2015 г.Артур Макдоналд и Такааки Кадзита (автобиография А. Макдоналда, автобиография Т. Кадзита) За открытие нейтринных осцилляций, показывающих, что у нейтрино есть массы 2016 г.Дэвид Таулесс, Дункан Халдейн и Майкл Костерлитц (автобиография Д. Таулесса, автобиография Дункан Халдейна, автобиография М. Костерлитца) За теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи. 2017 г.Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бариш За решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн   Нобелевские лауреаты по химии за достижения в областях смежных с ядерной физикой 1908 г. Э. Резерфорд (биография) За исследования  в области распада элементов в химии радиоактивных веществ. 1911 г. М. Склодовская-Кюри (биография) За открытия радия и полония, изучение своойств радия, получение радия в металлическом состоянии и осуществлении экспериментов, связанных с радием. 1921 г. Ф. Содди (биография) За вклад в химию радиоактивных веществ и за исследование явления изотопии. 1922 г. Ф. Астон (биография) За открытие большого количества стабильных изотопов и изучение их свойств. 1935 г. Ф. Жолио-Кюри, И. Жолио-Кюри (биографии Ф. Жолио-Кюри и И. Жолио-Кюри) За открытие искуственной радиоактивности и синтез новых радиоактивных элементов. 1943 г. Г. Хевеши (биография) За использование изотопов как индикаторов и открытие гафния. 1944 г. О. Ган (биография) За открытие реакции деления ядер урана нейтронами. 1951 г. Э. Мак-Миллан, Г. Сиборг (биографии Э. Мак-Миллана, Г. Сиборга) За открытие плутония. 1960 г. У. Либби (биография) За использование метода использования радиоуглерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других науках. 1991 Р. Эрнст (биография) За вклад в развитие метода ЯМР-спектроскопии высокого разрешения.   Самые молодые лауреаты по физике Возраст Имя Год присуждения Дата рождения Старейшие луреаты по физике 25 Лоренс Брэгг 1915 31 марта 1890 г. 31 Поль Дирак 1933 8 августа 1902 г. 31 Карл Андерсон 1936 3 сентября 1905 г. 31 Вернер Гейзенберг 1932 5 декабря 1901 г. 31 Ли Цзун-дао 1957 24 ноября 1926 г. 32 Рудольф Мессбауэер 1961 31 января 1929 г. 33 Брайан Джосефсон 1973 4 января 1940 г. 34 Дональд Глезер 1960 сентября 1926 г. 87 Раймонд Дэвис 2002 14 октября 1914 г. 87 Виталий Гинзбург 2003 4 октября 1916 г. 84 Петр Капица 1978 9 июля 1894 г.

nuclphys.sinp.msu.ru

Нобелевская премия по физике — 2016

Нобелевская премия по физике за 2016 год присуждена Майклу Костерлицу, Дэйвиду Таулессу и Данкану Холдейну с формулировкой «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи». За этой несколько размытой и малопонятной широкой публике фразой стоит целый мир нетривиальных и удивительных даже для самих физиков эффектов, в теоретическом открытии которых лауреаты сыграли ключевую роль в 1970–1980-е годы. Они, конечно, были не единственными, кто осознал тогда важность топологии в физике. Так, советский физик Вадим Березинский за год до Костерлица и Таулесса сделал, по сути, первый важный шаг к топологическим фазовым переходам. Рядом с именем Холдейна тоже можно поставить много других имен. Но как бы то ни было, все три лауреата безусловно являются знаковыми фигурами в этом разделе физики.

Лирическое введение в физику конденсированных сред

Объяснить доступными словами суть и важность работ, за которые был присужден физический Нобель-2016, — задача не из простых. Мало того, что сами явления сложные и вдобавок квантовые, так они еще и разнообразные. Премия была присуждена не за одно конкретное открытие, а за целый список пионерских работ, которые в 1970–1980-е годы стимулировали развитие нового направления в физике конденсированных сред. В этой новости я попробую достичь более скромной цели: объяснить на паре примеров суть того, что такое топологический фазовый переход, и передать ощущение, что это действительно красивый и важный физический эффект. Рассказ будет лишь про одну половину премии, ту, в которой проявили себя Костерлиц и Таулесс. Работы Холдейна столь же завораживающие, но они еще менее наглядные, и для их объяснения потребовался бы совсем уж длинный рассказ.

Начнем с блиц-введения в самый богатый на явления раздел физики — физику конденсированных сред.

Конденсированная среда — это, на житейском языке, когда много однотипных частиц собрались вместе и сильно воздействуют друг на друга. Почти каждое слово здесь — ключевое. Сами частицы и закон взаимодействия между ними — должны быть однотипными. Можно взять несколько разных атомов, пожалуйста, но главное, что дальше этот фиксированный набор повторяется снова и снова. Частиц должно быть очень много; десяток-другой — это еще не конденсированная среда. И, наконец, влиять они друг на друга должны сильно: толкать, тянуть, мешать друг другу, может быть обмениваться друг с другом чем-то. Разреженный газ конденсированной средой не считается.

Главное откровение физики конденсированных сред: при таких очень простых «правилах игры» в ней обнаружилось нескончаемое богатство явлений и эффектов. Такое многообразие явлений возникает вовсе не из-за пестрого состава — частицы-то однотипные, — а самопроизвольно, динамически, как результат коллективных эффектов. В самом деле, раз взаимодействие сильное, нет смысла смотреть на движение каждого отдельного атома или электрона, ведь оно тут же сказывается на поведении всех ближайших соседей, а может быть, даже и далеких частиц. Когда вы читаете книгу, она «говорит» с вами не россыпью отдельных букв, а набором связанных друг с другом слов, она передает вам мысль в форме «коллективного эффекта» букв. Так же и конденсированная среда «говорит» на языке синхронных коллективных движений, а вовсе не отдельных частиц. И вот этих коллективных движений, оказывается, огромное разнообразие.

Нынешняя Нобелевская премия отмечает работы теоретиков по расшифровке еще одного «языка», на котором могут «разговаривать» конденсированные среды, — языка топологически нетривиальных возбуждений (что это такое — чуть ниже). Конкретных физических систем, в которых возникают такие возбуждения, найдено уже немало, и ко многим из них приложили руку лауреаты. Но самое существенное здесь — не конкретные примеры, а сам факт того, что такое в природе тоже бывает.

Многие топологические явления в конденсированных средах были вначале выдуманы теоретиками и казались просто математической шалостью, не относящейся к нашему миру. Но потом экспериментаторы обнаруживали реальные среды, в которых эти явления наблюдаются, — и математическая шалость вдруг порождала новый класс материалов с экзотическими свойствами. Экспериментальная сторона этого раздела физики сейчас на подъеме, и это бурное развитие будет продолжаться и в будущем, обещая нам новые материалы с запрограммированными свойствами и устройства на их основе.

Топологические возбуждения

Сначала поясним слово «топологический». Не пугайтесь, что объяснение будет звучать как голая математика; связь с физикой проявится по ходу дела.

Есть такой раздел математики — геометрия, наука о фигурах. Если форму фигуры плавно деформировать, то, с точки зрения обычной геометрии, сама фигура меняется. Но у фигур бывают общие характеристики, которые при плавной деформации, без разрывов и склеек, остаются неизменными. Это и есть топологическая характеристика фигуры. Самый известный пример топологической характеристики — это количество дырок у трехмерного тела. Чайная кружка и бублик — топологически эквивалентны, они оба имеют ровно одну дырку, и потому плавной деформацией одну фигуру можно превратить в другую. Кружка и стакан — топологически различаются, потому что у стакана дырок нет. Для закрепления материала предлагаю ознакомиться с прекрасной топологической классификацией женских купальников.

Итак, вывод: всё то, что можно свести друг к другу плавной деформацией, считается топологически эквивалентным. Две фигуры, которые никакими плавными изменениями друг в друга не превратишь, считаются топологически разными.

Второе слово для объяснение — «возбуждение». В физике конденсированных сред возбуждение — это любое коллективное отклонение от «мертвого» неподвижного состояния, то есть от состояния с наименьшей энергией. Например, по кристаллу ударили, по нему побежала звуковая волна — это колебательное возбуждение кристаллической решетки. Возбуждения не обязательно вызывать насильно, они могут спонтанно возникать из-за ненулевой температуры. Обычное тепловое дрожание кристаллической решетки — это, по сути, много наложившихся друг на друга колебательных возбуждений (фононов) с разными длинами волн. Когда концентрация фононов велика, происходит фазовый переход, кристалл плавится. В общем, как только мы поймем, в терминах каких возбуждений следует описывать данную конденсированную среду, мы получим ключ к ее термодинамическим и прочим свойствам.

Теперь соединим два слова. Звуковая волна — это пример топологически тривиального возбуждения. Это звучит умно, но по своей физической сути это просто означает, что звук можно сделать сколь угодно тихим, вплоть до полного исчезновения. Громкий звук — колебания атомов сильные, тихий звук — слабые. Амплитуду колебаний можно плавно уменьшать до нуля (точнее, до квантового предела, но это тут несущественно), и это всё еще будет звуковое возбуждение, фонон. Обратите внимание на ключевой математический факт: существует операция плавного изменения колебаний до нуля — это просто уменьшение амплитуды. Именно это и означает, что фонон — топологически тривиальное возмущение.

А сейчас включается богатство конденсированных сред. В некоторых системах бывают возбуждения, которые нельзя плавно уменьшить до нуля. Не физически нельзя, а принципиально — форма не позволяет. Просто не существует такой повсюду плавной операции, которая переводит систему с возбуждением в систему с наименьшей энергией. Возбуждение по своей форме топологически отличается от тех же фононов.

Смотрите, как это получается. Рассмотрим простую систему (она называется XY-модель) — обычную квадратную решетку, в узлах которой есть частицы со своим спином, который может быть ориентирован как угодно в этой плоскости. Мы будем изображать спины стрелочками; ориентация стрелочки произвольная, но длина фиксирована. Мы будем также считать, что спины соседних частиц взаимодействуют друг с другом таким образом, что наиболее энергетически выгодная конфигурация — это когда все спины во всех узлах смотрят в одну сторону, как в ферромагнетике. Эта конфигурация показа на рис. 2, слева. По ней могут бежать спиновые волны — небольшие волнообразные отклонения спинов от строгой упорядоченности (рис. 2, справа). Но это всё обычные, топологически тривиальные возбуждения.

А вот теперь взгляните на рис. 3. Здесь показаны два возмущения необычной формы: вихрь и антивихрь. Выберите мысленно точку на картинке и пройдите взглядом по круговому пути против часовой стрелки вокруг центра, обращая внимание на то, что происходит со стрелочками. Вы увидите, что у вихря стрелочка поворачивается в ту же сторону, против часовой стрелки, а у антивихря — в противоположную, по часовой стрелке. Проделайте теперь тоже в основном состоянии системы (стрелочка вообще неподвижна) и в состоянии со спиновой волной (там стрелочка слегка колышется около среднего значения). Вы можете также представить себе и деформированные варианты этих картинок, скажем спиновая волна в нагрузку к вихрю: там стрелочка тоже будет делать полный оборот, слегка вихляя.

После этих упражнений становится ясно, что все возможные возбуждения разбиваются на принципиально различающиеся классы: делает ли стрелочка полный оборот при обходе вокруг центра или нет, и если делает, то в какую сторону. Эти ситуации имеют разную топологию. Никакие плавные изменения не могут превратить вихрь в обычную волну: если уж поворачивать стрелочки, то скачком, сразу на всей решетке и сразу на большой угол. Вихрь, равно как и антивихрь, топологически защищены: они, в отличие от звуковой волны, не могут просто так рассосаться.

Последний важный момент. Вихрь топологически отличается от простой волны и от антивихря только в том случае, если стрелочки лежат строго в плоскости рисунка. Если же нам разрешается выводить их в третье измерение, то тогда вихрь можно плавно устранить. Топологическая классификация возбуждений кардинально зависит от размерности системы!

Топологические фазовые переходы

Эти чисто геометрические рассуждения имеют вполне осязаемое физическое следствие. Энергия обычного колебания, того же фонона, может быть сколь угодно малой. Поэтому при любой сколь угодно низкой температуре эти колебания спонтанно возникают и влияют на термодинамические свойства среды. Энергия же топологически защищенного возбуждения, вихря, не может быть ниже некоторого предела. Поэтому при низких температурах отдельные вихри не возникают, а значит, не влияют на термодинамические свойства системы — по крайней мере, так считалось до начала 1970-х годов.

Между тем, в 1960-е годы усилиями многих теоретиков вскрылась проблема с пониманием того, что происходит в XY-модели с физической точки зрения. В обычном трехмерном случае всё просто и интуитивно понятно. При низких температурах система выглядит упорядоченно, как на рис. 2. Если взять два произвольных узла решетки, пусть даже и очень далеких, то спины в них будут слегка колебаться около одинакового направления. Это, условно говоря, спиновый кристалл. При высоких температурах происходит «плавление» спинов: два далеких узла решетки уже никак друг с другом не скоррелированы. Есть четкая температура фазового перехода между двумя состояниями. Если установить температуру ровно на это значение, то система будет находиться в особом критическом состоянии, когда корреляции еще есть, но плавно, степенным образом уменьшаются с расстоянием.

В двумерной решетке при высоких температурах тоже есть неупорядоченное состояние. А вот при низких температурах всё выглядело очень и очень странно. Была доказана строгая теорема (см. Теорема Мермина — Вагнера) о том, что в двухмерном варианте кристаллической упорядоченности нет. Аккуратные расчеты показали, что ее не то чтобы совсем нет, она просто уменьшается с расстоянием по степенному закону — ровно как в критическом состоянии. Но если в трехмерном случае критическое состояние было только при одной температуре, то тут критическое состояние занимает всю низкотемпературную область. Получается, в двумерном случае в игру вступают какие-то другие возбуждения, которых не существует в трехмерном варианте (рис. 4)!

В 1971 году советский физик Вадим Березинский догадался, что это за возбуждения. Это связанные пары вихрь-антивихрь (эти работы, кстати, легли в основу его кандидатской диссертации). Энергия, которую надо затратить для создание одиночного вихря или антивихря, — очень большая, но энергия связанной пары — намного меньше. Именно этот момент люди упускали из виду раньше. При конечной температуре такие пары могут рождаться плавным локальным изменением; этот процесс показан на рис. 5. Именно они разрушают в двумерном случае кристаллическую фазу при низких температурах.

Костерлиц и Таулесс пришли к тому же выводу на год позже, но они заглянули дальше. Они поняли, что при повышении температуры накапливается столько пар вихрь-антивихрь, что отдельные пары расплетаются. Если взглянуть на систему издалека, не замечая отдельных стрелочек и обращая внимание только на вихри, то вместо газа почти не взаимодействующих пар система превращается в газ независимых и вполне хорошо взаимодействующих вихрей и антивихрей. Это очень похоже на превращение газа нейтральных атомов в плазму; даже закон взаимодействия между вихрями получается чисто кулоновским. В общем, происходит фазовый переход: физическая картина кардинально меняется, термодинамические характеристики тоже. Этот фазовый переход, вызванный распутыванием топологических возбуждений, и называется с тех пор переходом Костерлица —Таулесса, часто с добавлением фамилии Березинского.

Как только было понято топологическое происхождение этого фазового перехода в XY-модели, как только физики осознали важную роль топологических возбуждений, начали всплывать другие физические системы, которые тоже оказалось удобно переложить на этот язык. Многие из них сугубо квантовые: сверхтекучесть гелия в тонких пленках, плоские слои сверхпроводников, магнетизм в слоистых материалах, целочисленный квантовый эффект Холла и даже искусственные конструкции типа решетки из сверхпроводящих устройств. Все они были реализованы экспериментально, причем некоторые — буквально в последние годы. Мы не будем углубляться в эти эффекты, а вместо этого упомянем другой, более наглядный пример двумерной системы, в которой тоже есть топологический фазовый переход — и даже не один.

Этот пример — это просто плотно упакованные частицы с простым попарным взаимодействием: частицы расталкиваются, когда они вдавлены друг в друга, и притягиваются, когда они слегка разошлись. Этакая упрощенная модель обычного вещества, без излишних сложностей межатомного взаимодействия. В трехмерном случае при повышении температуры возникают обычные кристаллы, потом жидкость, потом газ. В двумерном случае между кристаллической и жидкой фазами существует особая прослойка, называемая гексатической фазой (hexatic phase). Система в такой фазе лишена кристаллической жесткости; в ней решетка словно ходит ходуном, «дышит». Локально решетка выглядит как кристалл с дефектами, но если взять и отследить расстояние между двумя далекими участками этого «недокристалла», то оно не фиксировано, а может сильно изменяться. Однако гексатическая фаза держит общую ориентированность решетки: два далеких друг от друга участка решетки ориентированы в одну сторону.

В конце 1970-х годов Нельсон, Халперин (Theory of Two-Dimensional Melting) и Янг (Melting and the vector Coulomb gas in two dimensions) разобрались, что фазовые переходы в этой систем — тоже топологического происхождения. При повышении температуры в стройной кристаллической решетке возникают сдвиговые нарушения, дислокации (рис. 6). Это тоже топологические дефекты, аналоги вихрей в плотной кристаллической решетке. Они возникают не поодиночке — это потребовало бы слишком много энергии, — а в виде связанных пар. Когда их становится слишком много, пары «диссоциируют» — и кристалл оказывается заполненным плотной сетью свободно перемещающихся дислокаций. Именно в этот момент система переходит из кристаллической в гексатическую фазу.

Но каждая дислокация — это, по сути, тесно связанная пара других, более суровых дефектов, дисклинаций. Дисклинация — это клинообразное искажение решетки, но если две противоположные дисклинации расположены близко, то общую ориентированность решетки они не разрушают. При дальнейшем повышении температуры в какой-то момент расплетаются и пары дисклинаций — и вот тогда система теряет и пространственную, и ориентационную упорядоченность и превращается в жидкость.

Надо добавить, что совсем недавно выяснилось, что для случая «мягких дисков» второй фазовый переход протекает не совсем так, как предсказывает классический механизм Костерлица — Таулесса — Халперина — Нельсона — Янга (KTHNY-сценарий), а напоминает скорее обычный фазовый переход первого рода. В работе 2011 года в ходе моделирования миллиона частиц обнаружилось, что в системе может возникать разделение фаз (рис. 7). Это характерная черта фазового перехода первого рода; отдаленная аналогия — кубик льда, плавающий в стакане с водой. Где пролегает граница между этими возможностями — вопрос, который изучается до сих пор.

Сопроводительные материалы Нобелевского комитета рассказывают о нескольких примерах топологических явлений в различных квантовых системах, а также о недавних экспериментальных работах по их реализации и о перспективах на будущее. Заканчивается этот рассказ цитатой из статьи Холдейна 1988 года. В ней он, словно оправдываясь, говорит: «Хотя представленная здесь конкретная модель вряд ли физически реализуема, тем не менее ...». 25 лет спустя журнал Nature публикует статью, в которой сообщается об экспериментальной реализации модели Холдейна. Пожалуй, топологически нетривиальные явления в конденсированных средах — это одно из самых ярких подтверждений негласного девиза физики конденсированных сред: в подходящей системе мы воплотим любую самосогласованную теоретическую идею, какой бы экзотической она ни казалась.

Источник: The Nobel Prize in Physics 2016 — материалы Нобелевского комитета, посвященные лауреатам 2016 года и их нобелевским результатам.

Игорь Иванов

elementy.ru

---

• 
  Беспилотник раптор
• 
  Робот boston dynamics
• 
  Органы на 3d принтере
• 
  Пауки прыгучие
• 
  Шервин пишевар
• 
  Снайперская винтовка дальность стрельбы 10 км
• 
  Снимки кьюриосити
• 
  Шар танк
• 
  Фото айфон си
• 
  Фото археологических находок
• 
  Вакцина против кариеса