Нобелевские лекции по физике. [Т. 2]. 1995–2004 PDF
Preview Нобелевские лекции по физике. [Т. 2]. 1995–2004
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» УДК 53(091)(092) ББК 22.3г(0)6.д.п79 Н721 Интернет-магазин • физика • математика • биология • нефтегазовые http://shop.rcd.ru технологии Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту №04-02-30022. (cid:0) Нобелевские лекции по физике.1995–2004 гг. — М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ «Регулярная и хаотическая динами- ка»;М.:Редакция журнала«Успехифизическихнаук»,2009. —796 стр. Данное издание представляет собой второй том лекций нобелевских ла- уреатов по физике за 1995–2004 года, дополненный биографическими и исто- рическими сведениями. В нем содержатся классические лекции Г.’т Хоофта, Д.Гросса, В.И.Алфёрова, В.Л.Гинзбурга и др., которые публиковались в раз- ных номерах журнала «Успехи физических наук», но нигде в полном объеме ранеенепредлагались.Данныйтомпозволяетотследитьвнутреннююдинамику развитиянаукивтечениедесятилетия,ознакомитьсясвыдающимисяидеямииз первоисточника, увидеть рождение величайших научных открытий. Издание дополнено компакт-диском, где представлены полноцветные вер- сии рисунков. Книгабудетполезнойдляширокогокругаспециалистов, студентовиаспи- рантов, в том числе для историков науки. ISBN 978-5-93972-738-9 (cid:2)c The Nobel Foundation, Stockholm, 2009 (cid:2)c Институт компьютерных исследований, 2009 (cid:2)c Редакция журнала «Успехи физических наук», 2009 http://shop.rcd.ru http://ics.org.ru Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Оглавление 1995 М.Л.Перл, Ф.Райнес . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 М.Л.Перл. Размышления об открытии τ-лептона . . . . . 8 Ф.Райнес. Нейтрино: от полтергейста к частице . . . . . . 38 1996 Дэвид М.Ли, Дуглас Д.Ошеров, Роберт К.Ричардсон . 57 Д.М.Ли. Необычные фазы жидкого 3Не . . . . . . . . . . 58 Д.Д.Ошеров. Сверхтекучесть в 3Не: открытие и понимание105 Р.К.Ричардсон. Эффект Померанчука. . . . . . . . . . . . 134 1997 Стивен Чу, Клод Н.Коэн-Тануджи, Уильям Д. Филипс . 153 С.Чу. Управление нейтральными частицами . . . . . . . . 154 К.Н.Коэн-Тануджи. Управление атомами с помощью фо- тонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 У.Д.Филипс. Лазерное охлаждение и пленение нейтраль- ных атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 1998 Роберт Б.Лафлин, Xорст Л.Штёрмер, Даниель Ч.Цуи. 269 Р.Б.Лафлин. Дробное квантование . . . . . . . . . . . . . 274 X.Штёрмер. Дробный квантовый эффект Холла . . . . . . 301 Д.Цуи. Соотношение беспорядка и взаимодействия в дву- мерномэлектронномгазе,помещенномвсильноемагнитное поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 1999 Герард ’т Хоофт, Мартинус Й.Г.Велтман . . . . . . . . . 349 Г. ’т Хоофт. Противостояние с бесконечностью . . . . . . 351 М.Й.Г.Велтман. От слабых взаимодействий к гравитации 366 2000 Жорес И. Алфёров, Герберт Крамер, Джек С. Килби . . 387 Ж.И.Алфёров. Двойныегетероструктуры:концепцияипри- менения в физике, электронике и технологии . . . . . . . . 390 Г.Крёмер. Квазиэлектрическое поле и разрывы зон. Обу- чение электронов новым фокусам . . . . . . . . . . . . . . . 437 Дж.С.Килби. Возможное становится реальным: изобрете- ние интегральных схем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6 ОГЛАВЛЕНИЕ 2001 Эрик А.Корнелл, Вольфганг Кеттерле, Карл Э. Виман . 487 Э.А.Корнелл, К.Э.Виман. Бозе-эйнштейновская конден- сация в разреженном газе. Первые 70 лет и несколько по- следних экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 В.Кеттерле. Когда атомы ведут себя как волны. Бозе- эйнштейновская конденсация и атомный лазер . . . . . . . . 531 2002 Рэймонд Дэвис мл., Масатоши Кошиба, Риккардо Джи- аккони. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577 Р. Дэвис мл.. Полвека с солнечными нейтрино . . . . . . . 580 М.Кошиба. Рождение нейтринной астрофизики . . . . . . 604 Р. Джиаккони. У истоков рентгеновской астрономии . . . 623 2003 Алексей А.Абрикосов, Виталий Л.Гинзбург, Энтони Дж.Леггетт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649 В.Л.Гинзбург. О сверхпроводимости и сверхтекучести (что мне удалось сделать, а что не удалось), а также о «фи- зическом минимуме» на начало XXI века . . . . . . . . . . . 651 А.А.Абрикосов. Сверхпроводники второго рода и вихре- вая решетка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683 Э.Дж.Леггетт. Сверхтекучий 3Не: ранняя история гла- зами теоретика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695 2004 Дэвид Дж. Гросс, X. Дэвид Политцер, Фрэнк Вильчек . 725 Д.Дж. Гросс. Открытие асимптотической свободы и появ- ление КХД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727 Х.Д.Политцер. Нелегкая задача установления авторства . 753 Ф.А.Вильчек. Асимптотическая свобода: от парадоксов к парадигмам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 1995 Мартин Л.Перл «за открытие τ-лептона» Фредерик Райнес «за обнаружение нейтрино» Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» М.Л.ПЕРЛ Размышления об открытии τ-лептона* Нобелевская лекция. Стокгольм, 1995 г. Первые размышления При подготовке этой лекции я прежде всего думал о девушках и юношах, начинающих свою жизнь в науке: студентах и молодых ученых. За 45 лет работы в области экспериментальных научных ис- следований я провел несколько хороших экспериментов, среди которых лучшим было открытие τ-лептона. Я также проводил исследования, ко- торые, как оказалось, были неинтересными, и работал над эксперимен- тами, которые провалились. И поэтому в процессе подробного рассказа об открытии τ, за которое я был удостоен этой великой чести, я по- стараюсь поделиться тем, чему научился, занимаясь экспериментальной наукой. Я начну свои размышления с возврата во времена до откры- тия τ, даже до возникновения моего интереса к лептонам. Я учился в Политехническомуниверситете (тогда Бруклинский политехнический институт)(PolytechnicInstituteofBrooklyn)ивсегданачиналпроектиро- вание эксперимента с инженерных чертежей и с инженерных расчетов. Мой повышенный интерес к инженерному и механистическому взгляду на природу был перенесен и на занятия физикой. Моя диссертационная работа [1] была выполнена в Колумбийском университете(ColumbiaUniversity)вначале1950-хгг.подруководством профессора Исидора Раби (Isidor Rabi). В исследованиях использовался метод резонанса в атомных пучках, изобретенный Раби (за который он получил Нобелевскую премию в 1944 г.). Оборудование моего экспери- мента(рис.1) было сугубо механическими включало в себя медную ва- куумнуюкамеру,пучокатомовнатрия,аккумуляторысподводнойлодки для снабжения магнитов электроэнергиейи (в начале эксперимента)на- стенный гальванометр для измерения тока пучка. В ходе этого диссер- тационного эксперимента я выработал основы своего эксперименталь- ного стиля. В процессе проектирования эксперимента и размышлений о физике у меня всегда преобладал механистический взгляд. Что более важно, мои размышления об элементарныхчастицах были физическими и механистическими.В основном процессе рождения τ-лептонов e++e− →τ++τ− (1) *Переводсангл.С.В.Семенова. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 1995 РАЗМЫШЛЕНИЯОБ ОТКРЫТИИτ-ЛЕПТОНА 9 я представляю позитрон, e+, и электрон, e−, мельчайшими частичками, которые сталкиваются друг с другом и аннигилируют. Я вижу мель- чайшее сформировавшееся облачко энергии, которое мы технически на- зываем виртуальным фотоном, γ ; и затем я вижу, что это облачко вирт превращается в две мельчайшие частицы нового вещества — положи- тельный τ-лептон, τ+, и отрицательный τ-лептон, τ−. (cid:2) (cid:11) (cid:5) (cid:7) (cid:3) (cid:8) (cid:6) (cid:3) (cid:2) (cid:9) (cid:4) (cid:4) (cid:3)(cid:10) (cid:3)(cid:3) (cid:3)(cid:2) (cid:3)(cid:4) (cid:3)(cid:11) (cid:3)(cid:5) (cid:3)(cid:6) Рис. 1. Изавторскогодиссертационного(Ph.D. thesis)экспериментаватомных пучках[1]:1—источник атомов,2—атомныйпучок,3—линза, 4—источник света,5—затвор,6—шпилька,7—масс-спектрометр,8—источникионов,9— пучок ионов, 10 — электронный умножитель, 11 — источник радиоволн, 12 — модулятор, 13 — источник звуковых колебаний, 14 — узкополосныйусилитель, 15—запирающийдетектор,16—записывающееустройство.«Схемаустановки. Для простотыисточник света изображен сбоку отустановки, но в действитель- ности он расположен выше установки. Магнит C, обеспечивающий однородное поле внутри «шпильки», не показан для простоты. Положение шести внешних прямоугольников, обозначающих основные компоненты электроники, не соот- ветствует реальному расположению» В моем диссертационномэкспериментея впервые испытал удоволь- ствие,тревогуииногдаболь,сопутствующиеэкспериментальнойработе: удовольствие, когда эксперимент завершен и данные надежно записа- ны; тревогу, когда эксперимент развивается плохо или прерван; боль, когда эксперимент проваливается или когда экспериментатор соверша- ет глупость. В этом эксперименте обработка данных занимала около одного дня, и поэтому за неделю периоды тревоги и радости сменяли друг друга по несколькураз. Когда я сломал вакуумный измерительный прибор МакКлауда (McCloud) и ртуть разлилась в вакуумной камере, боль от необходимостивосстанавливать прибор растянуласьна несколь- Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 10 М.Л.ПЕРЛ 1995 ко недель. При открытии τ эмоциональные спады и подъемы растяги- вались на годы. И теперь я расскажу об исследовании, натолкнувшем меня на мысль о тяжелых лептонах. От сильных взаимодействий к электрон-мюонной проблеме В течение восьми замечательных и плодотворных лет в Мичиган- ском университете я изучил технику экспериментальных исследований в физикеэлементарныхчастиц(сцинтилляционныесчетчики,пузырько- вые камеры, триггерную электронику и анализ данных), работая с мо- ими коллегами Лоуренсом Джонсом (Lawrence Jones), Дональдом Мей- ером (Donald Meyer) и позднее Михаэлем Лонго (Michael Longo). Мы изучали эту технику вместе, часто добавляя наши собственные усовер- шенствования. Одним из наиболее приятных опытов стала разработка люминесцентной камеры (рис. 2) Джонсом и мной с помощью нашего студента Кван Лея (Kwan Lai) [2]. Мы фотографировали и регистри- ровали треки заряженных частиц в кристаллах йодистого натрия, ис- пользуя примитивные электронные трубки, усиливающие сигнал света, приходящего от трека. Я работал в физике сильных взаимодействий. Джонс и я, исполь- зуя искровые камеры, провели на Беватроне (Bevatron) ряд аккуратных измерений упругого рассеяния пионов на протонах [3,4]. Позже, когда я уже покинул Мичиганский университет и работал в Стенфордском университете, Лонго и я вместе с моим студентом Михаелем Крайсле- ром (Michael Kreisler) применили новый метод для измерения упругого рассеяния нейтронов на протонах [5]. Эти эксперименты по упругому рассеянию приятны мне по многим причинам. Оборудование было механическим и состояло из больших сверкающихискровыхкамерифотокамерысоспециальнымустройством длябыстрогопродвиженияпленки.Системасчитыванияданных работа- ла быстро, и окончательные результаты легко объединялись в несколь- ких графиках. Тем не менее постепенно я становился все более недо- волен теорией, объяснявшей наши измерения. Я компетентен в матема- тике, но не люблю громоздких математических объяснений и теорий, а в 1950-х и 1960-х гг. теория сильных взаимодействий была слож- ной, запутанной и ни к чему не приводящей наукой. Я начал думать об электроне и мюоне — элементарных частицах, которые не участвуют в сильных взаимодействиях. Электронбылоткрытвконцедевятнадцатогостолетия.Полноеопи- сание его природы было выполнено Дж.Дж.Томсоном (J.J.Thomson) в 1890-х гг. Он получилНобелевскую премию в 1906 г. за исследование электроннойпроводимостивгазах.Мюонбылобнаруженвкосмических лучах в 1930-х гг. В таблице 1 приведены свойства электрона и мюона в том виде, как они были известны в 1960-х гг. Эта таблица остается правильной и сейчас.
The list of books you might like
