Олег Фейгин - Атомный меч Апокалипсиса [litres]

Первая его научная работа вышла в свет в 1918 году, она была посвящена математическим вопросам единой теории гравитации и электромагнетизма. В 1921 году Паули защитил докторскую диссертацию в Мюнхенском университете под руководством А. Зоммерфельда. В 1921–1922 годах был ассистентом М. Борна на кафедре теоретической физики в Геттингенском университете. Познакомился с Бором, в 1922–1923 годах работал в Институте теоретической физики в Копенгагене, помогал в издании работ Бора на немецком языке. С 1928 года работал в Высшем техническом училище в Цюрихе, в 1935–1936 и 1940–1946 годах – в Институте фундаментальных исследований Принстона.

Когда Паули работал в Геттингене, Бор занимался поисками закономерностей заполнения электронных оболочек атома, в частности пытался объяснить, почему у атома, находящегося в основном энергетическом состоянии, не все электроны находятся на нижней орбите. Принимая участие в решении этой проблемы, Паули ввел понятие спина и в 1925 году сформулировал один из важнейших принципов современной теоретической физики, согласно которому две тождественные частицы с полуцелыми спинами не могут находиться в одном состоянии, т. е. не могут обладать одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел (главного, орбитального, магнитного и спинового).

Например, если у двух электронов значения трех квантовых чисел совпадают, то значения четвертого должны быть разными. Отсюда следует, что на одной орбите могут находиться не более двух электронов. За открытие этого принципа Паули в 1945 году был удостоен Нобелевской премии по физике. Принцип Паули дал объяснение закономерностям, которым подчиняется заполнение электронных оболочек атомов, и послужил исходным пунктом для объяснения тонкой и сверхтонкой структуры атомных спектров.

В 1927 г. Паули опубликовал статью, объясняющую природу парамагнетизма металлов, в которой сделал вывод о том, что поведение электронов в металлах подчиняется законам, основанным на принципе запрета, а не классическим статистическим законам. Совместно с П. Йорданом и В. Гейзенбергом заложил основы релятивистской квантовой теории поля и предпринял попытку формулировки квантовой электродинамики, введя общую схему квантования полей и заложив тем самым основы систематической теории квантования полей.

При обсуждении особенностей бета-распада Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтрино. Паули принадлежат также работы по мезонной теории ядерных сил, ряд обзоров по важнейшим вопросам современной теоретической физики, статьи по истории и философии науки.

Паули был удостоен медалей Х. Лоренца, Б. Франклина, М. Планка, Нобелевской премии.

Выдающийся английский физик-экспериментатор родился в семье фермера в Новой Зеландии. Окончив колледж с отличием и получив степень магистра по физике и математике в 1893 году, он занялся изучением магнитного действия электромагнитных волн и разрядов. В 1894 году опубликовал первую научную статью «Намагничивание железа высокочастотными разрядами» в «Известиях философского института Новой Зеландии».

В 1895 году Резерфорд получил стипендию для стажировки в Кембриджском университете и в Кавендишской лаборатории под руководством Д. Д. Томпсона продолжил свою работу над магнитным детектором электромагнитного излучения. В 1896 году вышла совместная работа Томсона и Резерфорда «О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена», а через год статьи Резерфорда «Магнитный детектор электрических волн и некоторые его применения» и «Об электризации газов, подверженных действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучения газами и парами».

С 1898 года он начал исследование урановых лучей, в результате чего появилась обширная работа «Излучение урана и созданная им электропроводность». В это же время Резерфорд переехал в Канаду, где вступил в должность профессора кафедры теоретической физики Монреальского университета. В Монреале Резерфорд пробыл с 1898 по 1907 годы. Там им была открыта радиационная эманация тория, раскрыта природа индуцированной радиоактивности, начато исследование прохождения через вещество альфа-частиц. Все эти достижения были описаны в книге «Радиоактивность».

Огромный размах научной работы Резерфорда в Монреале (им было опубликовано как лично, так и совместно с другими учеными 66 статей, не считая книги «Радиоактивность») принес Резерфорду славу первоклассного исследователя. Он получил приглашение занять кафедру в Манчестере.

В Манчестере с Резерфордом работали Э. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозли, Д. Хевеши и другие физики и химики. Нильс Бор вспоминал об этом периоде: «В это время вокруг Резерфорда группировалось большое число молодых физиков из разных стран мира, привлеченных его чрезвычайной одаренностью как физика и редкими способностями как организатора научного коллектива».

В этой атмосфере коллективного научного творчества родились крупные научные достижения Резерфорда, из которых в первую очередь следует отметить разгадку природы альфа-частиц и открытие ядерного строения атома. Здесь им были заложены экспериментальные основы атомной и ядерной физики. Сюда же следует присоединить и знаменитые статьи Бора по квантовой теории планетарного атома. В Манчестере было положено начало квантовой и ядерной физике. В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии за исследования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ.

Плодотворная работа резерфордовской группы в Манчестере была прервана Первой мировой войной, разбросавшей дружный коллектив по разным, враждующим друг с другом странам. Сам Резерфорд был привлечен к военным исследованиям. Был убит Мозли, только что прославивший свое имя крупным открытием в спектроскопии рентгеновских лучей, Чедвик томился в немецком плену. Лишь по окончании войны Резерфорд смог возобновить исследования.

С 1919 года до конца жизни Резерфорд провел на посту директора Кавендишской лаборатории в Кембридже. Здесь в 1919 году ему удалось впервые осуществить искусственную ядерную реакцию при бомбардировке быстрыми альфа-частицами атомов азота, получив при этом кислород.

В 1933 году он опытным путем доказал справедливость взаимосвязи массы и энергии в ядерных реакциях, а через год провел ядерную реакцию синтеза дейтерия с образованием трития. Все это вместе с сенсационным открытием искусственного превращения элементов необычайно стимулировало развитие атомной физики. В начале тридцатых годов Резерфорд предсказал существование нейтральной ядерной частицы, близкой по массе ядру водорода, в 1932 году его учениками и сотрудниками Чедвиком и Астоном был открыт протон и осуществлена под руководством Резерфорда реакция расщепления лития протонами, разогнанными с помощью высоковольтного ускорителя.