 |
ТАММ Игорь Евгеньевич
08.07.1895 - 12.04.1971 |
 |
Известный советский физик, лауреат Нобелевской премии.
Основные работы Тамма посвящены квантовой теории металлов, квантовой
теории взаимодействия света с веществом, теории ядерных сил и
элементарных частиц, теории излучения света быстро движущимися
частицами, а также теоретическим вопросам, имеющим прикладное
значение. Он создал законченную квантовую теорию рассеяния света в
кристаллах (ввел понятие фонона - квазичастицы упругих волн в
кристалле). |
Игорь Евгеньевич Тамм родился во Владивостоке 8 июля 1895 года в семье
городского инженера.
С 1899 года его семья переехала в Елизаветграде (Кировоград), где он и
окончил гимназию.
В течении одного года Тамм учился в Шотландии, в Эдинбургском
университете, но после начала первой мировой, Игорь Евгеньевич перешел
на Физико-математический факультет Московского университета.
Его занятия прерывались на не относящиеся к науке эпизоды: сначала он
отправился на фронт добровольцем (в качестве "медбрата"), потом
занимался политикой (был делегатом I Съезда Советов от Елизаветграда).
В 1918 году Игорь Евгеньевич закончил Университете.
В 1919-1920 годах Тамм преподавал физику в Крымском университете.
В 1921-1922 годах Игорь Евгеньевич начал преподавать в Одесском
политехническом институте. В то время там преподавал профессор Л. И.
Мандельштам, который оказал глубокое влияние на всю научную работу
Тамма - свои первые научные исследования он начал под руководством
профессора.
Эти работы были посвящены электродинамике анизотропной среды и
кристаллооптике в теории относительности. Затем Игорь Евгеньевич
выполнил ряд работ в области теории относительности и зародившейся в
то время нерелятивистской квантовой механики.
В 1922 году Игорь Евгеньевич переехал в Москву, где в течение трех лет
он преподавал в Коммунистическом университете имени Свердлова. С 1923
года Игорь Евгеньевич работал на факультете теоретической физики
Второго Московского университета, а в 1927 году получил там должность
профессора.
Первая научная работа Тамма была опубликована когда ему было 29 лет.
В 1924 году Тамм начал читать лекции в Московском государственном
университете, с 1930 года он руководил кафедрой теоретической физики
на Физическом факультете МГУ.
В 1933 году Тамм получил степень доктора физико-математических наук,
стал членом-корреспондентом Академии наук СССР.
В 1934 году, после переезда Академии наук СССР в Москву, Игорь
Евгеньевич стал заведующим Теоретическим отделом Физического института
имени П. Н. Лебедева АН ССС. В этой должности он оставался до конца
жизни.
Основные работы Тамма посвящены квантовой теории взаимодействия света
с веществом, квантовой теории металла, теории элементарных частиц и
ядерных сил, теории излучения света быстро движущимися частицами.
Много занимался Игорь Евгеньевич и теоретическими вопросами, имеющими
прикладное значение.
В 1930 году была опубликована работа Игоря Евгеньевича Тамма, где он
дал законченную квантовую теорию рассеяния света в кристаллах. В этом
исследовании было проведено квантование упругих волн в твердом теле и
использовано понятие о звантах (фононах).
В этой работе было рассмотрено не только релеевское рассеяние света,
но и комбинационное рассеяние света в кристаллах, незадолго до этого
открытое Л.И. Мандельштамом и Г.С. Ландсбергом.
С квантовой точки зрения появление дублета Мандельштама — Бриллюена в
спектре релеевского рассеяния света в кристаллах (и жидкостях) связано
с излучением или поглощением одного фонона. При этом энергия фонона
либо вычитается из энергии фотона (в случае красного сателлита), либо
складывается с ней (в случае фиолетового сателлита). В случае же
комбинационного рассеяния света в кристаллах излучается или
поглощается квант энергии оптических колебаний в решетке.
В том же году появился цикл работ Тамма, посвященных релятивистской
квантовой механике электрона Дирака. Эта теория давала объяснение
спиновых свойств электрона, приводила к естественному объяснению
тонкой структуры в спектре атома водорода. Некоторые черты этой
теории(наличие уровней отрицательной энергии и положительных дырок при
заполнении этих уровней фоном электронов) казались в то время
парадоксальными. Чтобы проверить следствия этой теории Тамм обратился
к рассмотрению (в рамках теории Дирака) рассеяния света на свободных
электронах. Он исследовал это явление последовательным
квантово-механическим методом - методом квантовой теории излучения.
Полученный Игорем Евгеньевичем результат совпал с результатом Клейна и
Нишины, подтвердив их формулу на основе более строгого и
последовательного рассмотрения.
Это был первый последовательный квантово-электродинамический расчет
релятивистского эффекта. Оно привело к выяснению важных обстоятельств.
Тамм показал, что рассеяние даже самых "мягких" низкочастотных квантов
света на свободных электронах в теории Дирака требует учатия
промежуточных состояний с отрицательной энергией электрона. Значит,
даже предельная формула Томсона для рассеяния света на свободном
электроне не может быть получена из теории Дирака без учета состояний
с отрицательной энергией.
В этой работе был впервые предложен новый метод вычислений в теории
возмущений в случае дираковской частицы (сильно облегчающий расчеты).
Позже этот метод был использован Казимиром и известен под его именем.
Игорь Евгеньевич Тамм (одновременно с Дираком и Оппенгеймером) обратил
внимание на неизбежность падения свободного электрона на отрицательный
уровень и вычислил вероятность аннигиляции электрона с "дыркой" и
время жизни "дырки" (позитрона) в земных условиях.
В следующие несколько лет Тамм занимался квантовой теорией металлов,
где выполнил исследования, вошедшее в современное учение о металлах.
Например, 1931 году Тамм выполнил работу с С.П. Шубиным "К теории
фотоэффекта на металлах". В этой работе было дано
квантово-механическое объяснение внешнего фотоэффекта (выбивание
электронов из поверхностного слоя металла). Также было объяснено
объемное поглощение света во внутренней области металла.
В дальнейших работах теория этого эффекта подверглась дальнейшему
развитию и уточнению.
В 1932 вышла работа "О возможной связи электронов на поверхностях
кристалла". В ней было открыто существование уровней особого типа,
находящийся на котором электрон, будучи связан на поверхности
кристалла, не может ни выйти наружу, ни войти внутрь. Эти "уровни
Тамма" сыграли важную роль в развитии теории поверхностных и
контактных свойств твердых тел, в том числе теории сопротивления
переходного слоя и теории полупроводников.
В 1937-1939 годах выходит еще одна работа Тамма - создание (совместно
с И. М. Франком) теории излучения электрона, движущегося со
сверхсветовой скоростью в среде. В этой теории была вскрыта и
количественно исследована природа излучения Вавилова-Черенкова
(возникающее при прохождении быстрых электронов через вещество).
Открытие и объяснение этого явления были удостоены Государственной
премии СССР в 1946 году и Нобелевской премии в 1958. Они послужили
основой теории взаимодействия с излучением быстрых частиц, движущихся
в среде (кристалле, плазме и т.д.).
После этого Игорь Евгеньевич Тамм сосредоточил внимание на других
областях физики - проблемах ядерных и элементарных частиц. Наибольшее
значение в этой области имела работа, где была развита теория бета-сил
между нуклонами, выполненная в 1934-1936 годах.
Основываясь на теории бета-распада Ферми Тамм выдвинул идею, что
ядерные силы возникают из-за обмена электронами и нейтрино. Он не
ограничился указанием на наличие сил, а в первом же сообщении,
сделанном в 1934 году, привел полученную им формулу для потенциала,
оценил величину сил и показал их малость по сравнению с наблюдаемыми
ядерными силами.
Впоследствии выяснилось, что ядерные силы действительно обусловлены
обменом частицами, но не электроном и нейтрино, а неизвестными в
момент создания теории бета-сил мезонами. Но работа Тамма послужила
основой дальнейших исследований.
В этот же период Игорь Евгеньевич Тамм, анализируя экспериментальный
материал, пришел (вместе с С.А. Альтшулером) к выводу (совпавшему с
выводами экспериментаторов Бачера и Шюлера), что нейтрон должен ммеит
магнитный момент. Тамм правильно оценил порядок и знак этого момента.
Существование момента в то время считалось парадоксальным, но потом
подтвердилось.
Во второй половине тридцатых годов физики пытались выяснить свойства
мезонов и природу ядерных сил. Так развивалась теория, в которой
мезоны, переносящие взаимодействие между нуклонами, считались имеющими
спин, равный единице. Тамм показал, что такая частица не обладает
стационарными уровнями в поле кулоновского центра, что имело большое
значение для теории мезона.
Тамм провел исследования по каскадной теории ливней в космических
лучах (совместно с С. 3. Беленьким), в которых впервые последовательно
учитывались ионизационные потери частиц.
В 1945 году был образован Московский инженерно-физический институт.
Тамм организовал в нем кафедру теоретической физики и руководил ею ряд
лет.
Серию исследований по ядерным силам Тамм начал в 1945 году. Он ее
начал с работы, в которой сформулировал метод взаимодействия частиц,
отличный от метода теории возмущений, используемого ранее.
Предложенный в работе "метод Тамма" (Тамма-Данкова) широко применяется
при изучениии взаимодействия мезонов с нуклонами и нуклонов между
собой, например, при изучении проблемы дейтона. Впоследствии
выяснилось, что он является одним из вариантов метода функционалов,
предложенного в 1934 году В.А. Фоком, но оставшегося неиспользованным.
В 1953 году Игорь Евгеньевич был избран действительным членом АН СССР.
В 1953-1957 годах Тамм работал в двух направлениях. Во-первых, он
занимался построением полуфеноменологической теории (основана на
возможности существования изобарных состояний нуклонов), на основе
которой исследовал процессы рассеяния и фоторождения пи-мезонов на
нуклонах и взаимодействия нуклонов. Во-вторых, Тамм развивал новую
форму метода Тамма, предложенную Дайсону, в том числе для проблемы
взаимодействия пи-мезонов с нуклонами.
Большое прикладное значение имели послевоенные работы (совместно с А.
Д. Сахаровым) по термоядерному синтезу, по теории магнитного
термоядерного реактора, идея которого была выдвинута в этих работах.
Тамм разработал различные вопросы теории высокотемпературной плазмы,
находящейся в сильном магнитном поле. Этот комплекс работ послужил
основой советских исследований в области управляемых термоядерных
реакций.
Интерес Тамма к принципиальным вопросам нашел отражение в совместной с
Л. И. Мандельштамом работе о смысле соотношения неопределенностей
между временем и энергией в квантовой механике.
В начале шестидесятых годов в центре интересов Игоря Евгеньевича
оказалась проблема построения теории элементарных частиц, включающей
элементарную длину. Он пытался ее получить, модифицировав идею
Снайдера о квантовании пространства, взяв за основу искривленное
импульсное пространство. В 1965 году на Конференции по физике
элементарных частиц в Киото Тамм опубликовал основные идеи и первые
результаты этой работы.
Игорь Евгеньевич Тамм умер 12 апреля 1971 года.
Помимо научных работ Тамма, он написал курс "Основы теории
электричества". |
|
Варианты написания (перевода): Игорь Евгеньевич Тамм, Тамм Игорь
Евгеньевич, Тамм И. Е. |
|
 |