125 лет квантовой теории
100 лет открытию спина электрона
1. Физические открытия
В 1475 г. – 550 лет назад – Леонардо да Винчи высказал идею о невозможности вечного двигателя.
В 1600 г. – 425 лет назад – Вышел в свет трактат У. Гильберта “О магните, магнитных телах и о большом магните Земли”, в котором заложены основы электро- и магнитостатики.
В 1665 г. – 360 лет назад
– Роберт ГУК высказал гипотезу о теплоте как роде движения частиц тела. В этом же году он усовершенствовал микроскоп, что позволило ему осуществить ряд микроскопических исследований, в частности наблюдать тонкие слои (мыльные пузыри, масляные пленки и т п.) в световых пучках, изучать строение растений. Последнее привело его к открытию клеточного строения организмов. В работе «Микрография» (1665), основываясь на собственных микроскопических исследованиях, первый описал клетки бузины, укропа, моркови и других растений, причем сам ввел термин «клетка». В этом же труде содержатся описания цветов тонких пленок и гипотеза о свете как поперечных волнах.
– Христиан ГЮЙГЕНС и Роберт ГУК установили постоянные точки термометра — точку таяния льда и точку кипения воды. В 1694 это сделал также К. Ренальдини.
– Опубликован труд Франческо Гримальди “Физико-математический трактат о свете, цветах и радуге”, в котором содержалось открытие явления дифракции света.
– Исаак Ньютон вывел обратно пропорциональную зависимость силы тяготения квадрату расстояния между притягивающимися телами.
В 1725 г. – 300 лет назад – Вышел труд П. Вариньона "Новая механика", в котором дается систематическое изложение учения о слежении и разложении сил, о моментах сил и правилах оперирования ими. Л. Эйлер называл эту книгу наряду с «Началами» И. Ньютона и «Форономией» Я. Германа в числе трех основополагающих для создания им современной механики.
В 1750 г. – 275 лет назад
– Опубликована работа М. В. Ломоносова “Размышления о причине теплоты и холода”, где изложена его теория теплоты. Теплота по М. В. Ломоносову обусловлена вращательными движениями частиц вещества. Здесь же содержится идея о существовании абсолютного нуля температур.
– В сочинении 1750 г. Даниил Бернулли рассматривает общий случай системы частиц, между которыми действует сила тяготения, и показывает, что независимо от путей, по которым перемещаются частицы, сумма их «живых сил» остается постоянной. «Природа,— заключает он,— никогда не изменяет великому закону сохранения живых сил».
– Я. Сегнер изобрел одну из первых реактивных гидравлических турбин ("сегнерово колесо").
– Изобретение молниеотвода (Б. Франклин). В 1753 молниеотвод построил также И. Винклер, а в 1754 – П.Дивиш.
– Б. Франклин сформулировал унитарную теорию электричества, ввел понятия положительного и отрицательного зарядов и соответствующие обозначения (+ и -), установил закон сохранения электрического заряда.
В 1765 г. – 260 лет назад
– Джеймс УАТТ изобрел конденсатор — третий основной элемент тепловой машины.
В 1800 г. – 225 лет назад
– Открытие теплового действия электрического тока (А. Фуркруа).
– Открытие явления разложения воды электрическим током (У. Никольсон, А. Карлейль, И. Риттер). Выделение из воды водорода и кислорода при пропускании через нее электрических искр наблюдали в 1789 А. Труствик и И. Дейман.
– У. Гершель открыл инфракрасные лучи.
– Открытие Т. Юнгом явления интерференции звука и установление принципа суперпозиции волн.
– Дж. Дальтон наблюдал повышение температуры воздуха при его адиабатическом сжатии и понижение — при расширении.
В 1815 г. – 210 лет назад
– Дэвид БРЮСТЕР исследовал поляризацию света, установил связь между показателем преломления диэлектрика и углом падения света, при котором отраженный от поверхности диэлектрика свет полностью поляризован (закон Брюстера).
– Уильям ПРАУТ высказал предположение о том, что атомные веса химических элементов кратны атомному весу водорода и что последний есть «первичная материя», посредством конденсации которой образовались все элементы.
– Пьер Луи ДЮЛОНГ и Гэмфри Дэви независимо друг от друга и почти одновременно предложили водородную теорию кислот.
В 1850 г. – 175 лет назад
– Измерение скорости света в воздухе и воде при помощи вращающегося зеркала (Л. Фуко). Скорость света в воде по данным Фуко составляла 3/4 от скорости света в воздухе.
– Р. Клаузиус сформулировал второе начало термодинамики (в 1851 свою формулировку второго начала предложил У. Томсон).
– Р. Клаузиус независимо от У. Ранкина разработал идеальный термодинамический цикл паровой машины (цикл Ранкина – Клаузиуса).
– О. Браве предположил, что атомы в кристаллах упорядочены в кристаллическую решетку (теория Браве).
– Х. Допплером основан первый физический институт при Венском ун-те (В 1871 создана Кавендишская лаборатория при Кембриджском университете).
В 1865 г. – 160 лет назад
– Эмилио ВИЛЛАРИ обнаружил явление, обратное магнитострикционному эффекту — изменение намагниченности ферромагнетиков при деформации (магнитоупругий эффект, или эффект Виллари).
– Иоганн Йозеф ЛОШМИДТ первым вычислил диаметр молекулы и определил количество молекул газа, содержащихся в 1 см3 при нормальных условиях (число Лошмидта).
– Джеймс Клерк МАКСВЕЛЛ предсказал новый важный эффект: существование в свободном пространстве электромагнитного излучения (электромагнитных волн) и его распространение в пространстве со скоростью света. Последнее дало ему основание считать свет одним из видов электромагнитнoго излучения (идея электромагнитной природы света).
– Рудольф Юлиус Эмануэль КЛАУЗИУС, развивая свои термодинамические идеи, ввел новое важное понятие — понятие энтропии, установив ее важнейшую особенность в замкнутой системе энтропия либо остается неизменной (в случае обратимых процессов), либо возрастает (в случае необратимых процессов). Тем самым Клаузиус показал, что изменение энтропии определяет направление протекания процесса.
– Федор Фомич ПЕТРУШЕВСКИЙ открыл первый в России физический студенческий практикум, который впоследствии превратился в большую физическую лабораторию.
– Юлиус ПЛЮККЕР ввел деление спектров на линейчатые и спектры с полосами.
В 1875 г. – 150 лет назад
– Открытие Дж. Керром явления возникновения двойного лучепреломления в оптически изотропных веществах в однородном электрическом поле (электрооптический эффект Керра).
– Г. Липпман вывел основное уравнение теории электрокапиллярности .
– Дж. Эверетт предложил новую абсолютную систему единиц, в которой основными были сантиметр, грамм, секунда (система СГС).
В 1900 г. – 125 лет назад
– М. Планк сформулировал квантовую гипотезу и ввел фундаментальную постоянную (постоянная Планка), имеющую размерность действия, положив начало квантовой теории.
– М. Планк (14 декабря) предложил новую формулу для распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела (закон Планка).
– Экспериментальное подтверждение закона излучения Планка (Г. Рубенс, Ф. Курлбаум).
– Дж. Рэлей вывел закон распределения энергии в излучении абсолютно черного тела, развитый в 1905 Дж. Джинсом (закон Рэлея – Джинса). Экспериментально подтвержден в 1901 (Г. Рубенсом и Ф. Курлбаумом для длинных волн.
В 1905 г. –120 лет назад
– А. Эйнштейн в статье “К электродинамике движущихся сред” (поступила в редакцию журнала 30 июня), глубоко проанализировав понятие одновременности событий, доказал сохранение формы максвелловских уравнений относительно преобразований Лоренца, сформулировал специальный принцип относительности и принцип постоянства скорости света и на их основе создал специальную теорию относительности. (Неизменность формы уравнений электродинамики относительно преобразований Лоренца доказал также А. Пуанкаре в докладе на заседании Парижской АН 5 июня, в котором подчеркнул универсальность принципа относительности и предсказал конечность скорости распространения света.) Совместно с квантовой теорией специальная теория относительности составила фундамент физики ХХ в.
– А. Эйнштейн открыл закон взаимосвязи массы и энергии (в 1906 этот закон установил также П. Ланжевен).
– А. Эйнштейн выдвинул гипотезу о квантовом характере светового излучения (фотонная теория света). Постулированный Эйнштейном фотон открыт в 1922 А. Комптоном. Термин введен в 1929 Г. Льюисом.
– Объяснение А. Эйнштейном законов фотоэффекта на основании существования квантов света, или фотонов.
– Э. Швейдлер установил статистический характер закона превращения химических элементов, подтвержденный экспериментально Э. Регенером в 1908.
– Обнаружен эффект Допплера в каналовых лучах (И. Штарк).
– Разработка П. Ланжевеном классической теории диа- и парамагнетизм
В 1925 г. – 100 лет назад
– С. Гаудсмит и Дж. Уленбек ввели понятие спина электрона.
– Доказана справедливость законов сохранения энергии и импульса при рассеянии гамма-квантов на электронах для каждого элементарного акта рассеяния (В. Боте, Г. Гейгер).
– В. Гейзенберг сделал решающий шаг на пути преодоления трудностей недостаточно последовательной квантовой теории Бора и, исходя из принципа ограничения только наблюдаемыми величинами и из сопоставления координатам и импульсам особых операторов, заложил основы новой квантовой механики. В этом же году М. Борн и П. Йордан придали идеям Гейзенберга корректную математическую формулировку, введя матрицы координат и импульсов.
– Впервые получена в камере Вильсона фотография расщепления ядра азота альфа-частицами и следа протона и ядра отдачи (П. Блэкетт).
– П. Оже открыл явление авто ионизации возбужденного атома в результате внутреннего перераспределения энергии возбуждения (эффект Оже),
– Разработан метод регистрации заряженных частиц при помощи толстослойных ядерных фотоэмульсий (Л. В. Мысовский и др.).
– Г. Изинг предложил линейный резонансный ускоритель. В 1928 первый успешный эксперимент с таким ускорителем провел Р. Видероэ.
– Х. Крамерс и В. Гейзенберг с помощью принципа соответствия получили полную формулу дисперсии, включающую комбинационное рассеяние (формула Крамерса – Гейзенберга).
– Э. Изинг предложил модель ферромагнетизма (модель Изинга).
В 1950 г. – 75 лет назад
– Открыт нейтральный пи-мезон π0 (Р. Берклунд, В. Крендалл, Б. Мойер, К. Йорк и др.). Убедительные доказательства его существования дали (1950-52) В. Пановский и Дж. Штейнбергер, наблюдавшие его фоторождение.
– Наблюдение резонансного рассеяния на ядре – гигантский резонанс (Р. Дрессел, М. Гольдхабер, А. Хансон), предсказанного в 1948 М. Гольдхабером и Э. Теллером.
– М. Розенблют дал формулу для дифференциального сечения упруго рассеянных электронов на протонах (формула Розенблюта).
– Дж. Рейнуотер предложил сфероидальную модель ядра.
– Построена коллективная модель ядра (О. Бор, Б. Моттельсон). Вклад в разработку этой модели внесли также Дж. Рейнуотер (1950), Д. Хилл и Дж. Уилер (1953).
– Выдвинута идея термоизоляции высокотемпературной плазмы магнитным полем, положенная в основу работы термоядерных установок (И. Е. Тамм, Л. Спитцер и др.).
– И. Е. Тамм с сотрудниками предложил проект замкнутой тороидальной магнитной ловушки – “Токамак”.
– Высказана идея сильной фокусировки (Н. Кристофилос). В 1952 ее предложили также Э. Курант, М. Ливингстон и Х. Снайдер).
– Наблюдение ядерного квадрупольного резонанса (Р. Паунд, Х. Демельт, Х. Крюгер).
– Выдвинута гипотеза, что источником космических лучей являются сверхновые звезды (Д. Хаар). В 1956 её поддержал С. Хаякава.
– В. Л. Гинзбург и Л. Д. Ландау разработали полуфеноменологическую квантовую теорию сверхпроводимости (теория Гинзбурга – Ландау).
– Дж. Бардин и Г. Фрёлих предсказал притяжение между электронами металла за счет обмена виртуальными фононами.
– Г. Фрёлих развил теорию сверхпроводимости, основанную на рассмотрении электроннофононного взаимодействия (модель Фрелиха), которая указывала на существование изотопического эффекта.
– Открыт изотопический эффект в сверхпроводниках (Э. Максвелл, Б. Серин и Ч. Рейнолдс), что явилось свидетельством связи сверхпроводимости с взаимодействием между электронами иколебаниями решетки (фононами).
– Ф. Лондон ввел представление о глубине проникновения поля в сверхпроводник.
– Введено понятие о деформационном потенциале (Дж. Бардин, У. Шокли). Представление о потенциале деформации разработал в 1952 также С. И. Пекар.
– И. Я. Померанчук предложил новый метод охлаждения, основанный на уникальных свойствах 3 Не при низких температурах (эффект Померанчука). Реализован в 1965.
– Э. Парселл и Р. Паунд впервые наблюдали индуцированное излучение.
– Открытие магнитогидродинамических волн (Х. Альфвен). Предсказаны им в 1942.
– Э. Хан (Ган) открыл ядерное спиновое эхо.
В 1965 г. – 60 лет назад
– Леон Макс ЛЕДЕРМАН открыл антидейтрон.
– Арно Аллан ПЕНЗИАС совместно с Робертом Вудро Вильсоном обнаружил экспериментально реликтовое фоновое радиоизлучение с температурой около 3 К, заполняющее Вселенную (Нобелевская премия, 1978)
– Роберт ТЕРХЬЮН открыл эффект вынужденного двулучепреломления, а затем наблюдал трехфотонное молекулярное рассеяние.
– Хервиг КОГЕЛЬНИК разработал голографический метод записи и восстановления волнового фронта.
– Норман Майлз КРОЛЛ построил теорию возбуждения гиперзвуковых колебаний в конденсированных средах.
– Моо-Юнг ХАН совместно с Ёитиро (Йоширо) Намбу построил схему сильных взаимодействий, основанную на трех триплетах кварков с целочисленными зарядами (модель Хана - Намбу), положив начало квантовой хромодинамике. Одновременно Альберт Никифорович ТАВХЕЛИДЗЕ совместно с Николаем Николаевичем Боголюбовым и Б.В. Струминским предложил новое квантовое число — цвет, выдвинул гипотезу о бесцветности адронных состояний, квазисвободном состоянии кварков в адроне, нашедшую экспериментальное подтверждение.
– Айвар ДЖАЙЕВЕР зарегистрировал излучение одного туннельного перехода с помощью другого (нестационарный эффект Джозефсона).
– Рем Викторович ХОХЛОВ и Сергей Александрович Ахманов создали параметрический генератор света в инфракрасном диапазоне, перестраиваемый по частоте.
– Ричард Фримен ПОСТ с Маршаллом Николасом Розенблютом предсказал дрейфово-конусную неустойчивость плазмы и построил ее теорию.
– Вал Логсдон ФИТЧ первым наблюдал интерференцию К0 и анти-К0-мезонов.
– Чарльз Хард ТАУНС предложил самофокусирующие волноводы.
– Джордж Вильгельм СТРОУК разработал методы синтеза оптических изображений, оптической компенсации корреляционного восстановления.
– Под руководством Георгия Николаевича Флёрова синтезирован изотоп 256103 (Менделевий).
– Создан химический лазер (Дж. Каспер, Дж. Пиментел).
– Открыто явление самофокусировки световых пучков (Н. Ф. Пилипецкий, А. Р. Рустамов).
– Наблюдение спин-магнитофононного резонанса (И. М. Цидильковский, М. М. Аксельрод, Вл. И. Соколов).
– Обнаружен обратный эффект Фарадея – возникновение намагниченности у прозрачного тела, находящегося в пучке интенсивного циркулярно-поляризованного излучения (Дж. Халл и др.).
– Наблюдение туннелирования с участием фононов (И. Голдстейн, Б. Абелес, Э. Лэкс, Ф. Вернон).
– Юрий Васильевич Шарвин открыл динамическое промежуточное состояние сверхпроводников.– Созданы сверхпроводящие переходы Джозефсона (Д. Лангенберг и др.).