Нобелевские лауреаты в физике

Содержание 
 
Введение …………………………………………………………………………………………3 

1.  
   Нобелевская премия как высшее отличие учёных ………………………………………..4
2.  
   П.А.Черенков, И.Е.Тамм и И.М.Франк - первые физики нашей страны - лауреаты 

 
Нобелевской премии ………………………………………………………………………..…5 

1.  
   «Эффект Черенкова», феномен Черенкова……………………………………….….5

 
2.2. Теория излучения электрона  Игоря Тамма…………………………………….…….6 

1.  
   Франк Илья Михайлович ………………………………………………………….….7
2.  
   Лев Ландау – создатель теории сверхтекучести гелия …………………………………...8

 
4. Изобретатели оптического квантового генератора …………………………………….….9 
 
4.1. Николай Басов…………………………………………………………………………..9 
 
4.2. Александр Прохоров……………………………………………………………………9 

5.  
   Пётр Капица как один из величайших физиков-экспериментаторов ………………..…10
6.  
   Развитие информационно-коммуникативных технологий. Жорес Алфёров ………..…11
7.  
   Вклад Абрикосова и Гинзбурга в теорию сверхпроводников …………………………12
1.  
   Алексей Абрикосов ………………………………..……………………………….…12
2.  
   Виталий Гинзбург …………………………………………………………………….13

 
Заключение …………………………………………………………………………………....15 
 
Список используемой литературы ………………………………………………………….15 
 
Приложение …………………………………………………………………………………….16 
 
 
Введение 
 
 
Актуальность. 
 
    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. 
    Я считаю, что реализация принципа историзма при обучении физике по своей сути подразумевает включение в учебный процесс, в содержание изучаемого материала сведений из истории развития (рождения, становления, сегодняшнего состояния и перспектив развития) науки.  
    Под принципом историзма в обучении физике я понимаю историко-методологический подход, который определяется направленностью обучения на формирование методологических знаний о процессе познания, воспитание у обучаемых гуманистического мышления, патриотизма, развитие познавательного интереса к предмету. 
    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 моем реферате рассматривается вклад в развитие физики великих советских и российских учёных, удостоенных мирового признания и большой награды – Нобелевской премии.  
    Таким образом, актуальность темы обусловлена: 

•  
  ролью, которую играет принцип историзма в учебном познании;
•  
  необходимостью развития познавательного интереса к предмету посредством сообщения исторических сведений;
•  
  значением изучения достижений выдающихся российских учёных-физиков для формирования патриотизма, чувства гордости у подрастающего поколения.

     Следует отметить, что российских лауреатов Нобелевской премии - 19 человек. Это физики А. Абрикосов, Ж.Алферов, Н.Басов, В.Гинзбург, П.Капица, Л.Ландау, А.Прохоров, И.Тамм, П.Черенков, А.Сахаров (премия за мир), И.Франк; русские писатели И.Бунин, Б.Пастернак, А.Солженицын, М.Шолохов; М.Горбачев (премия за мир), русские физиологи И.Мечников и И.Павлов; химик Н.Семенов.  
     Первая Нобелевская премия по физике была присуждена знаменитому немецкому учёному Вильгельму Конраду Рентгену за открытие лучей, которые теперь носят его имя.

1.  
   ^ Нобелевская премия как высшее отличие учёных 

 
    Проанализировав ряд работ (2, 11, 17, 18), я установила, что Альфред Нобель оставил свой след в истории не только тем, что является учредителем престижной международной награды, но и тем, что был учёным-изобретателем. Он скончался 10 декабря 1896 г. Из раздела «Лауреаты Нобелевской премии» энциклопедии (8) я получила сведения о том, что статус Нобелевского фонда и специальные правила, регламентирующие деятельность институтов, присваивающих премии, были обнародованы на заседании Королевского совета 29 июня 1900 г. Первые Нобелевские премии были присуждены 10 декабря 1901 г. Текущие специальные правила для организации, присваивающей Нобелевскую премию мира, т.е. для Норвежского нобелевского комитета, датированы 10 апреля 1905 г. 
     В наши дни Нобелевская премия 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.  
 
    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.  
    При написании данного реферата, я задала себе вопрос, почему эти премии приковывают к себе намного больше внимания, чем любые другие награды XX-XXI вв.  
    Ответ нашла в научных статьях (8, 17). Одной из причин может быть тот факт, что они были введены своевременно и что они отмечали некоторые принципиальные исторические изменения в обществе. Альфред Нобель был подлинным интернационалистом, и с самого основания премий его имени интернациональный характер наград производил особое впечатление. Строгие правила выбора лауреатов, которые начали применяться с момента учреждения премий, также сыграли свою роль в признании важности рассматриваемых наград. Как только в декабре заканчиваются выборы лауреатов текущего года, начинается подготовка к выборам лауреатов следующего года. Подобная круглогодичная деятельность, в которой участвует столько интеллектуалов из всех стран мира, ориентирует ученых, писателей и общественных деятелей на работу в интересах развития общества, которая предшествует присуждению премий за «вклад в общечеловеческий прогресс».

. П.А.Черенков, И.Е.Тамм и  И.М.Франк - первые физики нашей  страны - лауреаты Нобелевской премии.  
 
2.1. «Эффект Черенкова», феномен Черенкова.  
 
Реферирование источников (1, 8, 9, 19), позволило мне познакомиться с биографией выдающегося учёного. 
 
Русский физик Павел Алексеевич Черенков родился в Новой Чигле вблизи Воронежа. Окончив в 1928 г. физико-математический факультет Воронежского университета, он два года работал учителем. В 1930 г. он стал аспирантом Института физики и математики АН СССР в Ленинграде и получил кандидатскую степень в 1935 г. Затем он стал научным сотрудником Физического института им. П.Н. Лебедева в Москве, где и работал в дальнейшем. 
 
В 1932 г. под руководством академика С.И. Вавилова Черенков начал исследовать свет, возникающий при поглощении растворами излучения высокой энергии, например излучения радиоактивных веществ. Ему удалось показать, что почти во всех случаях свет вызывался известными причинами, такими, как флуоресценция.  
 
Конус излучения Черенкова аналогичен волне, возникающей при движении лодки со скоростью, превышающей скорость распространения волн в воде. Он также аналогичен ударной волне, которая появляется при переходе самолетом звукового барьера. 
 
За эту работу Черенков получил степень доктора физико-математических наук в 1940 г. Вместе с Вавиловым, Таммом и Франком он получил Сталинскую (впоследствии переименованную в Государственную) премию СССР в 1946 г. 
 
В 1958 г. вместе с Таммом и Франком Черенков был награжден Нобелевской премией по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук в своей речи отметил, что «открытие явления, ныне известного как эффект Черенкова, представляет собой интересный пример того, как относительно простое физическое наблюдение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований». 
 
Черенков был избран членом-корреспондентом АН СССР в 1964 г. и академиком в 1970 г. Он трижды лауреат Государственной премии СССР, имел два ордена Ленина, два ордена Трудового Красного Знамени и другие государственные награды. 
 

2.  
   ^ Теория излучения электрона Игоря Тамма

 
Изучение биографических данных и  научной деятельности Игоря Тамма  (1,8,9,10, 17,18), позволяет мне судить о нём как о выдающемся учёном XX века.  
 
8 июля 2008 г. исполнилось 113 лет со дня рождения Игоря Евгеньевича Тамма, лауреата Нобелевской премии по физике 1958 года. 
Работы Тамма посвящены классической электродинамике, квантовой теории, физике твердого тела, оптике, ядерной физике, физике элементарных частиц, проблемам термоядерного синтеза. 
Будущий великий физик родился в 1895 году во Владивостоке. С 1924 по 1941 г. Тамм работал в Московском Университете (с 1930 г - профессор, заведующий кафедрой теоретической физики); в 1934 году Тамм стал руководителем теоретического отдела Физического института АН СССР (ныне этот отдел носит его имя); в 1945 году он организовал Московский инженерно-физический институт, где ряд лет был заведующим кафедрой. 
 
В этот период своей научной деятельности Тамм создал полную квантовую теорию рассеяния света в кристаллах (1930), для чего осуществил квантование не только световых, но и упругих волн в твердом теле, введя понятие фононов - звуковых квантов; совместно с С.П.Шубиным заложил основы квантовомеханической теории фотоэффекта в металлах (1931); дал последовательный вывод формулы Клейна-Нишины для рассеяния света на электроне (1930); применив квантовую механику показал возможность существования особых состояний электронов на поверхности кристалла (уровни Тамма) (1932); построил совместно с Д.Д. Иваненко одну из первых полевых теорий ядерных сил (1934), в которой впервые была показана возможность переноса взаимодействий частицами конечной массы; вместе с Л.И. Мандельштамом дал более общую трактовку соотношению неопределенностей Гейзенберга в терминах "энергия-время" (1934).  
 
В 1937 году Игорь Евгеньевич вместе с Франком развил теорию излучения электрона, движущегося в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде - теорию эффекта Вавилова-Черенкова - за что спустя почти десятилетие был удостоен Ленинской премии (1946), и более чем два - Нобелевской премии (1958). Одновременно с Таммом Нобелевскую премию получили И.М. Франк и П.А. Черенков, и это был первый случай, когда советские физики стали Нобелевскими лауреатами. Правда, следует отметить, что сам Игорь Евгеньевич считал, что получил премию не за самую лучшую свою работу. Он даже хотел отдать премию государству, но ему ответили, что в этом нет необходимости. 
В последующие годы Игорь Евгеньевич продолжал заниматься проблемой взаимодействия релятивистских частиц, стремясь построить теорию элементарных частиц, включающую элементарную длину. Академик Тамм создал блестящую школу физиков-теоретиков.  
 
К ней можно отнести таких выдающихся физиков как В.Л.Гинзбург, М.А.Марков, Е.Л. Фейнберг, Л.В.Келдыш, Д.А.Киржниц и др.

2.3. Франк Илья Михайлович

 
        Обобщив сведения о замечательном  учёном И.Франке (1, 8, 17, 20), я узнала следующее: 
 
Франк Илья Михайлович (23 октября 1908 г. – 22 июня 1990 г.) – российский ученый, лауреат Нобелевской премии по физике (1958 г.) совместно с Павлом Черенковым и Игорем Таммом.  
      Илья Михайлович Франк родился в Санкт-Петербурге. В 1930 г. он закончил Московский государственный университет по специальности «физика», где его учителем был С.И. Вавилов, позднее президент Академии наук СССР, под чьим руководством Франк проводил эксперименты с люминесценцией и ее затуханием в растворе.      По приглашению Вавилова в 1934 г. Франк поступил в Физический институт им. П.Н. Лебедева АН СССР в Москве, где и работал с тех пор. Вместе со своим коллегой Л.В. Грошевым Франк провел тщательное сравнение теории и экспериментальных данных, касающееся недавно открытого явления, которое состояло в возникновении электронно-позитронной пары при воздействии гамма-излучения на криптон.     В 1936-1937 гг. Франк и Игорь Тамм сумели вычислить свойства электрона, равномерно движущегося в некоторой среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде (нечто напоминающее лодку, которая движется по воде быстрее, чем создаваемые ею волны). Они обнаружили, что в этом случае излучается энергия, а угол распространения возникающей волны просто выражается через скорость электрона и скорость света в данной среде и в вакууме. Одним из первых триумфов теории Франк и Тамма было объяснение поляризации излучения Черенкова, которая, в отличие от случая люминесценции, была параллельна падающему излучению, а не перпендикулярна ему. Теория казалась столь удачной, что Франк, Тамм и Черенков экспериментально проверили некоторые ее предсказания, такие, как наличие некоторого энергетического порога для падающего гамма-излучения, зависимость этого порога от показателя преломления среды и форма возникающего излучения (полый конус с осью вдоль направления падающего излучения). Все эти предсказания подтвердились. 
 
     Трое здравствующих членов этой группы (Вавилов умер в 1951 г.) были в 1958 г. награждены Нобелевской премией по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». В своей Нобелевской лекции Франк указывал, что эффект Черенкова «имеет многочисленные приложения в физике частиц высокой энергии». «Выяснилась также связь между этим явлением и другими проблемами, – добавил он, – как, например, связь с физикой плазмы, астрофизикой, проблемой генерирования радиоволн и проблемой ускорения частиц».  
          Кроме оптики, среди других научных интересов Франк, особенно во время второй мировой войны, можно назвать ядерную физику. В середине 40-х гг. он выполнил теоретическую и экспериментальную работу по распространению и увеличению числа нейтронов в уран-графитовых системах и таким образом внес свой вклад в создание атомной бомбы. Он также обдумал экспериментально возникновение нейтронов при взаимодействиях легких атомных ядер, как и при взаимодействиях между высокоскоростными нейтронами и различными ядрами.  
      В 1946 г. Франк организовал лабораторию атомного ядра в Институте им. Лебедева и стал ее руководителем. Будучи с 1940 г. профессором Московского государственного университета, Франк с 1946 по 1956 г. возглавлял лабораторию радиоактивного излучения в Научно-исследовательском институте ядерной физики при Московском гос. университете.  
      Год спустя под руководством Франк была создана лаборатория нейтронной физики в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Здесь в 1960 г. был запущен импульсный реактор на быстрых нейтронах для спектроскопических нейтронных исследований. 
 
В 1977г. вошел в строй новый и более мощный импульсный реактор.  
      Коллеги считали, что Франк обладал глубиной и ясностью мышления, способностью вскрывать существо дела самыми элементарными методами, а также особой интуицией в отношении самых труднопостигаемых вопросов эксперимента и теории.  
 
Его научные статьи чрезвычайно ценятся за ясность и логическую четкость.  
      
 
^ 3. Лев Ландау – создатель теории сверхтекучести гелия 
 
 
Сведения о гениальном учёном я получила из Интернет-источников и научно-биографических справочников (5,14, 17, 18).  
С 1929 по 1931 г. Ландау находился в научной командировке в Германии, Швейцарии, Англии, Нидерландах и Дании.  
 
В 1931 г. Ландау возвратился в Ленинград, но вскоре переехал в Харьков. Ландау внес большой вклад в квантовую теорию и в исследования природы и взаимодействия элементарных частиц. 
 
Необычайно широкий диапазон его исследований, охватывающих почти все области теоретической физики, привлек в Харьков многих высокоодаренных студентов и молодых ученых, в том числе Евгения Михайловича Лифшица, ставшего не только ближайшим сотрудником Ландау, но и его личным другом.  
 
В 1937 г. Ландау по приглашению Петра Капицы возглавил отдел теоретической физики во вновь созданном Институте физических проблем в Москве. Когда Ландау переехал из Харькова в Москву, эксперименты Капицы с жидким гелием шли полным ходом.  
 
Учёный объяснил сверхтекучесть гелия, используя принципиально новый математический аппарат. В то время как другие исследователи применяли квантовую механику к поведению отдельных атомов, он рассмотрел квантовые состояния объема жидкости почти так же, как если бы та была твердым телом. Ландау выдвинул гипотезу о существовании двух компонент движения, или возбуждения: фононов, описывающих относительно нормальное прямолинейное распространение звуковых волн при малых значениях импульса и энергии, и ротонов, описывающих вращательное движение, т.е. более сложное проявление возбуждений при более высоких значениях импульса и энергии. Наблюдаемые явления обусловлены вкладами фононов и ротонов и их взаимодействием.  
 
Также я узнала, что Ландау принимал участие и в создании атомной бомбы в Советском Союзе. 
 
Помимо Нобелевской и Ленинской премий Ландау были присуждены три Государственные премии СССР. Ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда. В 1946 г. он был избран в Академию наук СССР. Своим членом его избрали академии наук Дании, Нидерландов и США, Американская академия наук и искусств. Французское физическое общество, Лондонское физическое общество и Лондонское королевское общество. 
 
 
^ 4. Изобретатели оптического квантового генератора  
 
4.1. Николай Басов

 Мною было выявлено (3, 9, 14), что русский физик Николай Геннадиевич Басов родился в деревне (ныне городе) Усмань, вблизи Воронежа. Окончив школу в 1941 г., молодой Басов пошел служить в Советскую Армию. В 1950 г. он окончил Московский физико-технический институт. 
 
На Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 г. Басов и Прохоров предложили конструкцию молекулярного генератора, основанного на инверсной заселенности, идею которого они, однако, не публиковали до октября 1954 г. В следующем году Басов и Прохоров опубликовали заметку о «трехуровневом методе». Согласно этой схеме, если атомы перевести из основного состояния на наиболее высокий из трех энергетических уровней, на промежуточном уровне окажется большее число молекул, чем на нижнем, и можно получить индуцированное излучение с частотой, соответствующей разности иииииииииииииииииииииэнергий между двумя более низкими уровнями. «За фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на лазерно-мазерном принципе», Басов разделил в 1964 г. Нобелевскую премию по физике с Прохоровым и Таунсом. Два советских физика уже получили к тому времени за свою работу Ленинскую премию в 1959 г. 
 
Кроме Нобелевской премии, Басов получил звание дважды Героя Социалистического Труда (1969, 1982), награжден золотой медалью Чехословацкой академии наук (1975). Он был избран членом-корреспондентом АН СССР (1962), действительным членом (1966) и членом Президиума АН (1967). Он состоит членом многих других академий наук, включая академии Польши, Чехословакии, Болгарии и Франции; он также является членом Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина», Шведской королевской академии инженерных наук и Американского оптического общества. Басов является вице-председателем исполнительного совета Всемирной федерации научных работников и президентом Всесоюзного общества «Знание». Он является членом Советского комитета защиты мира и Всемирного Совета Мира, а также главным редактором научно-популярных журналов «Природа» и «Квант». Был избран в Верховный Совет в 1974 г., был членом его Президиума в 1982 г. 
 
  
 
^ 4 .2. Александр Прохоров 
 
Историографический подход к изучению жизни и деятельности знаменитого физика (1,8,14, 18) позволил мне получить следующие сведения. 
 
Русский физик Александр Михайлович Прохоров родился в Атертоне (Австралия), куда его семья перебралась в 1911 г. после побега родителей Прохорова из сибирской ссылки.  
 
Прохоров и Басов предложили метод использования индуцированного излучения. Если возбужденные молекулы отделить от молекул, находящихся в основном состоянии, что можно сделать с помощью неоднородного электрического или магнитного поля, то тем самым можно создать вещество, молекулы которого находятся на верхнем энергетическом уровне. Падающее на это вещество излучение с частотой (энергией фотонов), равной разности энергий между возбужденным и основным уровнями, вызвало бы испускание индуцированного излучения с той же частотой, т.е. вело бы к усилению. Отводя часть энергии для возбуждения новых молекул, можно было бы превратить усилитель в молекулярный генератор, способный порождать излучение в самоподдерживающемся режиме. 
 
Прохоров и Басов сообщили о возможности создания такого молекулярного генератора на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 г., но их первая публикация относится к октябрю 1954 г. В 1955 г. они предлагают новый «трехуровневый метод» создания мазера. В этом методе атомы (или молекулы) с помощью «накачки» загоняются на самый верхний из трех энергетических уровней путем поглощения излучения с энергией, соответствующей разности между самым верхним и самым нижним уровнями. Большинство атомов быстро «сваливается» на промежуточный энергетический уровень, который оказывается плотно заселенным. Мазер испускает излучение на частоте, соответствующей разности энергий между промежуточными и нижним уровнями. 
 
С середины 50-х гг. Прохоров сосредоточивает усилия на разработке мазеров и лазеров и на поиске кристаллов с подходящими спектральными и релаксационными свойствами. Проведенные им подробные исследования рубина, одного из лучших кристаллов для лазеров, привели к широкому распространению рубиновых резонаторов для микроволновых и оптических длин волн. Чтобы преодолеть некоторые трудности, возникшие в связи с созданием молекулярных генераторов, работающих в субмиллиметровом диапазоне, П. предлагает новый открытый резонатор, состоящий из двух зеркал. Этот тип резонатора оказался особенно эффективным при создании лазеров в 60-е гг. 
 
Нобелевская премия по физике 1964 г. была разделена: одна половина ее присуждена Прохорову и Басову, другая – Таунсу «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, приведшие к созданию генераторов и усилителей на основе принципа мазера – лазера». В 1960 г. Прохорова избирают членом-корреспондентом, в 1966 т. – действительным членом и в 1970 г. – членом президиума АН СССР. Он почетный член Американской академии наук и искусств. В 1969 г. он был назначен главным редактором Большой Советской Энциклопедии. Прохоров почетный профессор университетов Дели (1967) и Бухареста (1971). Советское правительство присвоило ему звание Героя Социалистического Труда (1969). 
 
^ 5. Пётр Капица как один из величайших физиков-экспериментаторов 
 
   Большой интерес при реферировании статей (4, 9, 14, 17) вызвали у меня жизненный путь и научные изыскания великого российского физика Петра Леонидовича Капицы.  
 
Он родился в Кронштадте военно-морской крепости, расположенной на острове в Финском заливе неподалеку от Санкт-Петербурга. Под руководством А.Ф. Иоффе, первым в России приступившего к исследованиям в области атомной физики, Капица вместе со своим однокурсником Николаем Семеновым разработал метод измерения магнитного момента атома в неоднородном магнитном поле, который в 1921 г. был усовершенствован Отто Штерном. 
 
В Кембридже научный авторитет Капица быстро рос. Он успешно продвигался по ступеням академической иерархии. В 1923 г. Капица стал доктором наук и получил престижную стипендию Джеймса Клерка Максвелла. В 1924 г. он был назначен заместителем директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям, а в 1925 г. стал членом Тринити-колледжа. В 1928 г. Академия наук СССР присвоила Капица ученую степень доктора физико-математических наук и в 1929 г. избрала его своим членом-корреспондентом. В следующем году Капица становится профессором-исследователем Лондонского королевского общества. По настоянию Резерфорда Королевское общество строит специально для Капица новую лабораторию. Она была названа лабораторией Монда в честь химика и промышленника германского происхождения Людвига Монда, на средства которого, оставленные по завещанию Лондонскому королевскому обществу, была построена. Открытие лаборатории состоялось в 1934 г. Ее первым директором стал Капица Но ему было суждено там проработать всего лишь один год. 
Капица был удостоен Нобелевской премии по физике в 1978 г. «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур». Свою награду он разделил с Арно А. Пензиасом и Робертом В. Вильсоном. Представляя лауреатов, Ламек Хультен из Шведской королевской академии наук заметил: «Капица предстает перед нами как один из величайших экспериментаторов нашего времени, неоспоримый пионер, лидер и мастер в своей области». 
 
Капица был удостоен многих наград и почетных званий как у себя на родине, так и во многих странах мира. Он был почетным доктором одиннадцати университетов на четырех континентах, состоял членом многих научных обществ, академии Соединенных Штатов Америки, Советского Союза и большинства европейских стран, был обладателем многочисленных наград и премий за свою научную и политическую деятельность, в том числе семи орденов Ленина.