Развитие современной физики в 1932 - 1954 гг.

1932...1934гг.

В.А.Фок разработал методы описания систем с переменным количеством частиц (метод пространства Фока и метод функционалов Фока).

1932г.

А.Хиппель доказал электронную природу электрического пробоя (теория Хиппеля).

В.Гейзенберг ввел понятие изотонического спина как формальный математический прием. В 1936г. Б.Кассен и Э.Кондон выдвинули идею квантового числа, соответствующего полному изотоническому спину.

В.Гейзенберг развил представление об обменном характере ядерных сил. В этом же году он показал, что ядерные силы являются насыщающими (в 1933г. к этому пришел и Э.Майорана).

В.А.Фок вывел основные соотношения метода вторичного квантования и развил метод конфигурационного пространства для систем с переменным числом частиц.

Впервые расщеплено ядро частицами, ускоренными в циклотроне (Э.Лоуренс, М.Ливингстон, М.Уайт).

Выдвинута протонно-нейтронная гипотеза строения ядер (В.Гейзенберг, Д.Д.Иваненко).1932г.

Дж. Кокрофт и Э.Уолтон осуществили первую ядерную реакцию с искусственно ускоренными протонами – трансмутацию ядер лития. Через несколько месяцев эта реакция была осуществлена и в СССР (А.К.Вальтер, К.Д.Синельников, А.И.Лейпунский, Г.Д.Латышев).

Дж. Кокрофт и Э.Уолтон сконструировали установку для искусственного ускорения протонов – каскадный генератор (ускоритель Кокрофта – Уолтона).

И.Валлер предложил теорию спин-спинового дипольного взаимодействия в парамагнетиках.

И.Е.Тамм открыл уровни особого типа в кристаллах (уровни Тамма).

Изобретен электронный микроскоп (в 1939г. В.К.Зворыкин построил электронный микроскоп с увеличением в 100000 раз).

К.Андерсон открыл позитрон (в 1933г. это открытие подтвердили П.Блэкетт и Дж. Оккиалини).

Л.Неель предсказал антиферромагнетизм и разработал его теорию, введя в рассмотрение магнитные подрешетки.

Л.Розенфельд показал эквивалентность электродинамики Дирака и Гейзенберга – Паули.

Обнаружены протоны отдачи (И. и Ф.Жолио-Кюри).

Осуществлены первые ядерные превращения под действием нейтронов (Н.Фезер, Л.Мейтнер, У.Харкинс).

Открытие Дж. Чэдвиком нейтрона и вычисление его массы.

Открытие Ю.Вигнером симметрии относительно обращения времени (закон сохранения временной четности).

П.Дебай и Ф.Сирс установили, что плоская звуковая волна, проходя через жидкость, вызывает рассеяние определенного типа (эффект Дебая – Сирса).

П.Дирак предложил новую форму релятивистской квантовой механики.

Показано, что в отсутствие магнитного поля при температуре перехода имеет место скачок электронной теплоемкости, характерный для фазового перехода второго рода (В.Кеезом и др.).

Построение В.Гейзенбергом первой теории ядра, основанной на представлении о его протон-нейтронном составе.

Применение представления о квантовомеханическом туннелировании к рассмотрению выпрямления на контакте металл – полупроводник (А.Вильсон, Я.И.Френкель, А.Ф.Иоффе, Л.Нордтейм).

Разработан многовременной формализм, представляющий собой релятявистски инвариантную форму современной квантовой электродинамики (В.А.Фок, П.Дирак. Б.Подольский). В результате в течение 1929...1932гг. была создана квантовая электродинамика.

Разработка М.А.Леонтовичем и Л.И.Мандельштамом теории рассеяния света в твердых телах. Р.Хольм и В.Мейсснер установили, что контактное сопротивление между двумя металлами исчезает, когда они становятся сверхпроводниками.

Создан поляризационный интерферометр (А.А.Лебедев).

Ф.Блох дал качественную теорию обратимых процессов смещения в ферромагнетиках.

1933...1934гг.

В.М.Эльзассер высказал мысль, что особенно высокой устойчивостью обладают ядра с числом протонов или нейтронов, равным 2, 8, 20, 50, 82 и 126, – «магическими числами» (идея оболочечной модели ядра).

1933...1934гг.

Измерен магнитный момент дейтрона (О.Штерн, И.Эстерман).

1933...1934гг.

Э.Ферми разработал теорию бета-распада, в которой ввел новый тип взаимодействия – слабое. В 1936г. ее обобщили Дж. Гамов и Э.Теллер, введя взаимодействие Гамова – Теллера.

1933г.

Б.Росси открыл космические ливни.

В.Мейсснер и Р.Оксенфельд обнаружили, что сверхпроводник выталкивает приложенное снаружи магнитное поле (эффект Мейсснера).

Изобретен интерференционный микроскоп (В.П.Линник).

О.Штерн и О.Фриш измерили магнитный момент протона.

Открытие восточно-западной асимметрии космического излучения (Б.Росси).

Открыто явление образования электрона и позитрона из гамма-кванта (Ф. и И.Жолио-Кюри, К.Андерсон, П.Блэ-кетт, Дж.Оккиалини). Механизм этого явления установил в 1933г. Р.Оппенгеймер.

Открыты электронно-позитронные ливни в космических лучах (П.Блэкетт, Дж. Оккиалини).

П.Дирак выдвинул гипотезу о существовании антивещества.

П.Дирак постулировал эффект поляризации вакуума (в 1934г. это сделал В.Гейзенберг), теорию которого развил в 1936г. В.Вайскопф.

Получена тяжелая вода (Г.Льюис, Р.Магдональд). В 1934г. тяжелую воду получил А.И.Бродский (СССР).

Р.Оппенгеймер предсказал внутреннюю конверсию с образованием электронно-позитронных пар.

Разработан метод молекулярных орбиталей (Р.Милликен и др.).

Сконструирована камера Вильсона, управляемая счетчиками (П.Блэкетт, Дж. Оккиалини).

Установлена возможность получения мощных источников быстрых нейтронов при помощи ускорителей и открыты (d, n) и (р, n) реакции (Ч.Лауритсен).

Э.Ферми и Ф.Перрен пришли к выводу, что масса нейтрино равна нулю.

Экспериментально доказана справедливость принципа эквивалентности массы и энергии в ядерных реакциях (М.Олифант, Э.Резерфорд и др.).

Экспериментальное доказательство Ф.Жолио-Кюри и Ж.Тибо аннигиляции электронов и позитронов, предсказанной П.Дираком.

Ю.Вигнер и Ф.Зейтц предложили в теории твердого тела для численного определения волновых функций метод ячеек (метод Вигнера – Зейтца).

Ю.Вигнер показал, что ядерные силы имеют малую область действия, но в этой области они в миллионы раз больше электростатических сил в атоме.

1934г.

X. Крамере развил теорию косвенного обменного взаимодействия, проведя первый расчет косвенного обменного взаимодействия для неметаллических соединений, введя механизм сверхобмена. Эту теорию усовершенствовал в 1963г. Ф.Андерсон (схема Крамерса – Андерсона).

В.Гайтлер и Л.Нордгейм предсказали существование комптоновских процессов более высоких порядков, в которых в одном элементарном акте создаются два или более рассеянных квантов.

И.Ноддак предположила возможность существования деления ядер.

К.Гортер и X. Казимир разработали первую феноменологическую теорию сверхпроводимости (двухжидкостная модель Гортера – Казимира).

К.Гортер предложил для охлаждения метод ядерного адиабатического размагничивания, реализованный в 1955г. (в 1935г. идею ядерного охлаждения выдвинул и Ф.Саймон, он же подробно проанализировал необходимые экспериментальные условия ядерного охлаждения).

Наблюдение гамма-квантов от захвата нейтронов в водороде (в 1935г. это явление обнаружено в других элементах).

Осуществлена реакция синтеза дейтронов с образованием трития (Э.Резерфорд, М.Олифант, П.Хартек).

Открыта реакция захвата нейтрона протоном с испусканием гамма-кванта – радиационный захват (Д.Ли).

Открытие внутренней конверсии гамма-лучей с образованием электронно-позитронных пар (А.И.Алиханов, А.И.Алиханьян, Н.С.Козодаев).

Открытие И.К.Кикоиным и М.М.Носковым явления возникновения электрического поля в полупроводнике, помещенном в магнитное поле, при освещении его сильно поглощаемым светом (фотомагнитный эффект Кикоина – Носкова).

Открытие искусственной и позитронной радиоактивности (Ф. и И.Жолио-Кюри).

Открытие искусственной радиоактивности, обусловленной нейтронами (Э.Ферми).

Открытие Л.Сцилардом и Т.Чалмерсом явления расщепления бериллия гамма-квантами (эффект Сциларда – Чалмерса).

Открытие У.Беннетом явления сжатия плазмы собственным магнитным полем тока, протекающего по образцу линч-эффекта (в 1938г. этот эффект открыл также Л.Тонко).

Открытие ядерного фотоэффекта – фоторасщепления дейтрона (Дж. Чэдвик, М.Гольдхабер).

П.А.Черенков, работавший под руководством С.И.Вавилова, открыл свечение чистых прозрачных жидкостей под действием гамма-лучей (эффект Вавилова – Черенкова).

Первые измерения спина дейтрона.

Положено начало нейтронной физике (Э.Ферми).

Предложена первая приемлемая теория непрерывного бета-спектра.

Предсказан обратный бета-распад (Х.Бете, Р.Пайерлс).

Предсказаны нейтронные звезды (В.Бааде, Ф.Цвикки).

Разработана теория радиационных потерь электрона при движении в веществе (Х.Бете, В.Гайтлер).

Создан первый гелиевый ожижитель с поршневым детандером (П.Л.Капица).

Э.Ферми открыл явление замедления нейтронов в веществе.

1935г.

X. Юкава постулировал существование сильно взаимодействующего кванта ядерного поля (мезона) – частицы, осуществляющей взаимодействие между нуклонами (мезонная теория ядерных сил).

Дж. Чэдвик и М.Гольдхабер получили значение массы нейтрона и предсказали его бета-распад на протон, электрон и нейтрино. В этом же году возможность распада нейтрона предположили также X, Бете, М.Олифант, Э.Резерфорд.

Изобретен фазо-контрастный микроскоп (Ф.Цернике).

К.Вейцзеккер предложил полуэмпирическую формулу для энергии связи ядра.

Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшиц разработали теорию доменной структуры ферромагнетиков.

Обнаружение квадрупольного момента ядра (Г.Шюлер, Т.Шмидт).

Открыт изотоп уран-235 (А.Демпстер).

Открыта ядерная изомерия у искусственно радиоактивных изотопов (И.В.Курчатов, Б.В.Курчатов, Л.В.Мысовский, Л.И.Русинов).

Открыто сильное взаимодействие тепловых нейтронов с кадмием (Дж. Даннинг, Дж. Пеграм, Дж. Финк, Д.Митчелл).

Предложена теория фотоэлектрического расщепления дейтрона (X. Бете, Р.Пайерлс).

Предсказание двойного бета-распада и разработка его теории (М.Гепперт-Майер).

Проведены первые измерения сечения рассеяния медленных нейтронов протонами (Дж. Даннинг, Дж. Пеграм и др.).

Разработан первый селектор скоростей для медленных нейтронов (Дж. Даннинг, Дж. Пеграм, Д.Митчелл, Э.Сегре, Дж. Финк).

Разработана статистическая теория прочности (А.П.Александров, С.М.Журков).

Рассмотрена ядерная реакция срыва (Р.Оппенгеймер, М.Филлипс).

С.Я.Соколов предложил ультразвуковой микроскоп.

Установлен резонансный характер взаимодействия медленных нейтронов с ядрами (П.Мун, Дж. Тильман и др.).

Ф. и Г.Лондоны разработали феноменологическую теорию, описывающую свойства сверхтекучей жидкости в присутствии электромагнитного поля (уравнения Лон-донов).

Э.Юлинг вычислил эффект поляризации вакуума для водорода (эффект Юлинга).

1936г.

X. Бете и Р.Бэчер указали, что обратный бета-распад является процессом, вызываемым свободным нейтрино.

Введено понятие альбедо для случая диффузии нейтронов (Э.Ферми).

Впервые для исследования космических лучей применены фотопластинки (М.Блау).

Г.Брейт и Ю.Вигнер предложили дисперсионную формулу ядерных реакций (формула Брейта – Вигнера).

Г.Брейт, Э.Кондон и Р.Презент выдвинули гипотезу зарядовой независимости ядерных сил.

Записано уравнение для частиц со спином 1 и m0 ≠ 0 – уравнение Прока (А.Прока).

Изобретен автоэлектронный микроскоп (Э.Мюллер).

Начато изучение вирусов методами рентгеноструктурного анализа (Дж. Бернал).

Объяснение существования метастабильных состояний ядер (К.Вейцзеккер).

Открыта дифракция нейтронов (Д.Митчелл, X. Халбан и П.Прейсверк), предсказанная в 1936г. В.Эльзассером.

Предсказан -захват (X. Юкава, С.Саката). Открыт в 1937г. Л.Альваресом.

Разработана первая теория рассеяния протонов на протонах (Г.Брейт, Э.Кондон).

Создание капельной модели ядра (Н.Бор, Я.И.Френкель).

Создание Н.Бором теории составного ядра (компаунд-ядра).

Ф.Блох указал на поляризацию нейтронов при прохождении через намагниченное железо (эффект Блоха) и дал теорию явления.

Э.Ферми и Э.Амальди выполнили первые измерения сечения захвата нейтронов протонами.

1937...1938гг.

А.Ф.Иоффе сформулировал механизм выпрямления на границе полупроводника с металлом и полупроводником.

1937г.

X. Крамере выдвинул идею зарядового сопряжения как общего свойства симметрии фермионов.

Б.И.Давыдов предложил теорию электрического пробоя газов, основанную на представлении о ступенчатой ионизации атомов.

Г.Наджаков открыл фотоэлектреты.

Г.Ян и Э.Теллер сформулировали теорему, определяющую условия устойчивости симметричных конфигураций молекул (теорема Яна – Теллера). В 1939г. эту теорему обобщил на случай кристаллов Дж. Ван Флек.

Дж. Слэтер дал нетривиальную теорию ферромагнетизма в металлах, частично основанную на использовании функций Ванье.

И.Раби разработал магнитный резонансный метод определения ядерных моментов.

Изобретен электронный растровый микроскоп (М.Арденне).

Л.Альварес открыл K-захват.

Л.Д.Ландау разработал теорию промежуточного состояния сверхпроводников, понятие о котором ввели в 1936г. Р.Пайерлс и Ф.Лондон (подтверждена экспериментально в 1947г. А.И.Шальниковым и др.).

Л.Д.Ландау разработал теорию фазовых переходов второго рода, понятие о которых ввел в 1933г. П.Эренфест.

Открыта первая межзвездная молекула СН.

Первое наблюдение «звезд» в космических лучах (М.Блау, Г.Вамбахер).

Разработаны основы каскадной теории развития ливней в космических лучах (X. Баба, В.Гайтлер, Дж. Карлсон, Р.Оппенгеймер).

Разработка И.Е.Таммом и И.М.Франком теории эффекта Вавилова – Черенкова.

Синтезирован первый искусственный элемент – технеций (Э.Сегре, К.Перье).

Т.Шмидт на основании одночастичных представлений нашел зависимость между магнитными моментами и спинами ядер (модель Шмидта).

Установлено кинетическое уравнение для плазмы (Л.Д.Ландау).

Ю.Вигнер предложил однородную модель ядра (модель Вигнера).

Ю.Вигнер указал на связь изотопического спина с зарядовой независимостью ядерных сил.

1938...1939гг.

Открыт углеродно-азотный цикл термоядерных реакций (X. Бете, К.Вейцзеккер).

1938г.

X. Юкава и С.Саката построили скалярную теорию ядерных сил, а Г.Фрелих, В.Гайтлер и Н.Кеммер – векторную.

А.А.Власов предложил уравнение для описания плазмы, учитывающее коллективные взаимодействия между частицами (уравнение Власова).

В СССР разработаны люминесцентные лампы (С.И.Вавилов).

Введение нейтрального мезона для объяснения зарядовой независимости ядерных сил (X. Юкава, С.Саката, М.Такетани). Нейтральный мезон также предсказали Г.Фрелих, В.Гайтлер и Н.Кеммер.

Выполнен первый расчет модели нейтронной звезды (Р.Оппенгеймер, К.Волков, Л.Д.Ландау).

К.Андерсон и С.Неддермейер наблюдали частицу космических лучей, остановившуюся в камере Вильсона после прохождения металлической пластинки, и определили ее массу ~ 240 m (открытие мю-мезона). Данные о существовании этой частицы получили еще в 1936г. Андерсон и Неддермейер и в 1937г. Стрит и Стивенсон, но эти данные не были достаточно убедительными.

Обнаружена нестабильность мезона космических лучей (Г.Куленкампф).

Обнаружено испускание электронов внутренней конверсии веществами, захватывающими нейтроны (Дж. Гофман, Р.Бэчер).

Открыт протон-протонный цикл термоядерных реакций как источник энергии звезд (X.Бете, К.Критчфильд).

Открытие П.Л.Капицей и Дж. Ф.Алленом явления сверхтекучести гелия II.

Открыто явление деления ядра урана (О.Ган, Ф.Штрассманн), предсказанное в 1934г. И.Ноддак.

Открыты широкие атмосферные ливни (П.Оже, В.Кольхерстер).

П.Л.Капица создал турбодетандер для сжижения воздуха.

Разработана математическая теория каскадных ливней (Л.Д.Ландау, Ю.Б.Румер).

Экспериментально открыто явление антиферромагнетизма (Г.Биссетт и др.).

1939г.

В.А.Фабрикант указал на возможность усиления света за счет индуцированного излучения.

Введение термина нуклон (Белинфант).

Выдвинута идея использования графита как замедлителя нейтронов (Дж. Пеграм, Л.Сцилард, Э.Ферми, Г.Плачек).

И.Нишина показал, что торий-232 делится быстрыми нейтронами.

И.Раби обнаружил и измерил квадрупольный момент дейтрона, теорию которого дали в 1941г. В.Рарита и Ю.Швингер, введя дополнительные нецентральные силы, зависящие от спина (тензорные силы).

Измерен энергетический спектр нейтронов деления урана и получено наиболее близкое к современному значение среднего числа вторичных нейтронов на один акт деления (В.Зинн, Л.Сцилард).

Изобретена диффузионная камера (Лангсдорф).

Интерпретация Л.Мейтнер и О.Фришем экспериментов О.Гана и Ф.Штрассманна как распада ядра урана на два осколка почти одинаковой массы. Введение Л.Мейтнер понятия «деление ядра».

Н.Бор совместно с Дж. Уилером дали количественную интерпретацию деления ядра, введя параметр деления. В этом же году электрокапиллярную теорию деления ядер медленными нейтронами развил Я.И.Френкель.

Обнаружен механокапорический эффект в гелии (Дж. Даунт, К.Мендельсон).

Обоснована возможность протекания в уране цепной ядерной реакции деления (Л.Сцилард, Ю.Вигнер, Э.Ферми, Дж. Уилер, Ф.Жолио-Кюри, Я.Б.Зельдович, Ю.Б.Харитон). Идею цепной ядерной реакции выдвинул в 1934г. Сцилард.

Открыт 87-й элемент – Франций (М.Перей).

Открытие запаздывающих нейтронов (Р, Роберте, Р, Мейер, П.Ванг).

Открытие испускания вторичных нейтронов при делении (Л.Сцилард, Э.Ферми, Г.Андерсон, В.Зинн, Ф.Жолио-Кюри, X. Халбан, Л.Коварски).

Предсказание «черных дыр» (Р.Оппенгеймер, Г.Снайдер).

Предсказание Я.И.Френкелем и Н.Бором спонтанного деления ядра.

Э.Стонер выдвинул метод, связывающий молекулярное поле Вейсса с зонной структурой.

Экспериментальное доказательство деления ядра урана на два осколка и непосредственное измерение энергии деления (О.Фриш, Ф.Жолио-Кюри, Г.Андерсон, Дж. Даннинг).

1940...1941гг.

Создание Л.Д.Ландау теории сверхтекучести гелия II, в которой, в частности, предсказано существование в гелии второго звука.

1940г.

В.Гайтлер ввел представление о высших спиновых и зарядовых состояниях.

В.Паули доказал теорему о связи статистики и спина, показав, что система одинаковых частиц с полуцелым спином описывается антисимметричной волновой функцией (статистика Ферми – Дирака), а с целым спином – симметричной волновой функцией (статистика Бозе – Эйнштейна).

Выделен чистый уран-235 (Дж. Даннинг, А.Нир).

Г.Лондон измерил поверхностное сопротивление сверхпроводников.

Доказано, что уран-235 делится медленными нейтронами (Ю.Бут, Дж. Даннинг, А.Гросс).

Измерен магнитный момент свободного нейтрона (Л.Альварес, Ф.Блох).

К.Меллер и Л.Розенфельд постулировали существование псевдоскалярного и векторного мезонных полей.

Открыт 85-й элемент – астатин (Э.Сегре, Д.Корсон, К.Маккензи).

Открыто явление спонтанного деления ядер урана-235 (Г.Н.Флеров, К.А.Петржак).

Открыты проникающие ливни в космических лучах (Дж.Рочестер, Л.Яноши).

Получено прямое подтверждение спонтанного распада μ+ мезона.

Получены данные, свидетельствующие о возможности протекания в системе с ураном и тяжелой водой цепной ядерной реакции деления (X. Халбан, Л.Коварски).

Получены данные, свидетельствующие, что при определенных условиях можно управлять цепной реакцией под действием медленных нейтронов.

Построен бетатрон (Д.Керст). Идею индукционного ускорения частиц независимо выдвинули в 1922г. Дж. Слепян и Р.Видероэ.

Предсказано существование мезоатомов (С.Томонага, Дж. Араки). В 1947г. это также сделали Дж. Уилер, Э.Ферми и Э.Теллер.

Разработана статистическая модель ядра (В.Вайскопф).

Синтезирован 94-й элемент – плутоний (Г.Сиборг, А.Валь, Дж. Кеннеди, Э.Сегре).1940г.

Синтезирован первый трансурановый элемент – нептуний (Э.Макмиллан, Ф.Абельсон).

1941г.

Б.М.Понтекорво осуществил нейтронный каротаж.

В.Гайтлер построил квантовую теорию радиационного затухания, применив ее к мезон-нуклонному рассеянию.

В.Паули показал, что закон сохранения электрического заряда связан с инвариантностью относительно калибровочных преобразований.

Введена единица ядерного сечения – барн.

Г.Вентцель разработал теорию сильной связи для случая скалярного поля Юкавы, в которой предсказал нуклонные изобары.

Дж. Ван Флек дал трактовку антиферромагнетизма.

Измерение Ф.Разетти времени жизни покоящегося мезона.

Открыт изотоп уран-233 (Г.Сиборг и др.).

П.Л.Капица наблюдал температурный скачок на границе твердого тела, через которую идет тепло к сверхтекучему гелию (температурный скачок Капицы).

Подтверждение релятивистского эффекта Допплера (Г.Айве, Дж. Стиллуэлл).

Получено прямое доказательство в экспериментах на воздушных шарах, что первичные космические лучи состоят главным образом из протонов.

Построена первая экспериментальная система с уран-графитовой решеткой (Э.Ферми).

Синтезирован расщепляющийся изотоп плутоний-239 и доказано, что он делится медленными нейтронами (Г.Сиборг, Э.Макмиллан и др.).

1942...1943гг.

Б.Росси предложил метод запаздывающих совпадений для определения времени жизни мезона и получил значение, хорошо согласующееся с принятым ныне.

1942г.