§ 7. Краткий очерк развития физики после второй мировой войны

Вторая мировая война оказала огромное влияние как на общественное развитие, так и на научно-технический прогресс. В результате войны от капитализма отпал ряд стран и возникла мировая социалистическая система. В результате войны начался распад мировой колониальной системы, получили независимость Индия, Индонезия, ряд государств Африки. "Антагонизм труда и капитала, противоречия между народом и монополиями, растущий милитаризм, распад колониальной системы, противоречия между империалистическими странами, конфликты и противоречия между молодыми национальными государствами и старыми колонизаторскими державами и самое главное - стремительный рост мирового социализма подмывают и разрушают империализм, ведут к его ослаблению и гибели" (Программа КПСС).

Растущий милитаризм породил такие ненормальные явления, как безудержную гонку вооружений, в особенности в области термоядерного оружия, и связанную с этим милитаризацию науки. "Империализм,- говорится в программе КПСС,- использует технический прогресс преимущественно в военных целях. Он обращает достижения человеческого разума против самого человечества. Пока существует империализм, человечество не может быть спокойно за свое будущее".

Первым свидетельством глубокой милитаризации науки, потрясшим весь мир, была атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки 6-9 августа 1945 г. Скромные щелчки счетчика на столе Отто Гана в декабре 1938 г. превратились в ужасающие взрывы, в одно мгновение разрушившие крупные города и уничтожившие сотни тысяч людей. Этим варварским актом было отмечено вступление человечества в атомную эру.

Советские ученые должны были учесть создавшееся положение и принять меры к обеспечению безопасности своей Родины. На мартовской сессии Верховного Совета СССР 1958 г. академик И. В. Курчатов говорил: "Мы начали работу по практическому использованию атомной энергии в тяжелые дни Великой Отечественной войны, когда родная земля была залита кровью, когда разрушались и горели наши города и села, когда не было никого, кто не испытывал бы чувства глубокой скорби из-за гибели близких и дорогих людей. Мы были одни. Наши союзники в борьбе с фашизмом - англичане и американцы, которые в то время были впереди нас в научно-технических вопросах использования атомной энергии,- вели свои работы в строжайших секретных условиях и ничем нам не помогли.

В конце войны, когда Германия уже капитулировала, а военная мощь Японии рухнула, американские самолеты сбросили две атомные бомбы на японские города .Хиросима и Нагасаки. Погибло от взрывов и пожаров более 300 тысяч человек, а 200-250 тысяч мирных жителей было ранено и поражено радиацией.

Эти жертвы понадобились американским военным политикам для того, чтобы положить начало беспримерному атомному шантажу и холодной войне против СССР.

Советские ученые сочли своим священным долгом обеспечить безопасность Родины и при повседневном руководстве, при повседневной заботе партии и правительства, вместе со всем нашим советским народом добились выдающихся успехов в деле создания атомного и водородного оружия".

Инициатором в создании водородной бомбы в США был ученый-атомник, венгр по происхождению, Э. Теллер. Ослепленный ненавистью к коммунизму, он призвал военные круги в США немедленно начать работу по созданию водородной бомбы, повел гнусную кампанию против Р. Оппенгеймера, бывшего руководителя работ по созданию атомной бомбы, и заслужил в американском народе малопочетную кличку "отца водородной бомбы". Однако замыслам Теллера и других поджигателей войны был нанесен сокрушительный удар. Советский Союз опередил американских атомщиков. В том же выступлении И. В. Курчатов рассказал фактическую историю создания водородной бомбы.

"В ноябре 1952 г. в атолле Эниветок в Тихом океане Соединенные Штаты Америки произвели опытный взрыв термоядерного устройства под названием "Майк". Известный американский журналист Стюарт Олсоп дал образную характеристику "Майка". Он писал: "Майк" представлял собой чудовищно большое приспособление, превышающее по своим размерам большой дом, невозможно запустить в космос нечто столь большое, как дом; проблема заключается в том, чтобы уменьшить размеры "Майка" так, чтобы водородный заряд, достаточно маленький для того, чтобы его можно было поместить в баллистическую ракету, мог нанести мощный удар порядка миллиона тонн".

Такой заряд был создан, но не в Соединенных Штатах Америки, а в Советском Союзе и испытан 13 августа 1953 года. Кстати сказать, советский термоядерный заряд 1953 года был основан на другом принципе, чем "Майк". Задача создания термоядерного заряда, пригодного для военных целей, была решена Соединенными Штатами Америки только через полгода - в 1954 году, после мартовских испытаний в том же атолле Эниветок".

Но советские ученые хорошо понимали, что несет человечеству атомная война. "Нам, ученым,- говорил И. В. Курчатов,- работающим в области атомной энергии, больше чем кому бы то ни было видно, что применение атомного и водородного оружия ведет человечество к неисчислимым бедствиям". Советские ученые горячо поддерживали борьбу советского правительства и всего миролюбивого человечества за запрещение атомного оружия, за всеобщее и полное разоружение. Они первыми открыли эру мирного использования атомной энергии. Спустя четыре месяца после американских испытаний водородной бомбы, 27 июня 1954 г. советские ученые создали первую в мире электростанцию, работающую на атомной энергии. Руководители большого коллектива научных и инженерно-технических работников, создавших атомную электростанцию: Д. И. Блохинцев, Н. А. Доллежаль, А. К. Красин, В. А. Малых - были удостоены Ленинской премии 1957 г.

Открытие атомной энергии привело к важным научным результатам. Отметим среди этих результатов прежде всего открытие новых заурановых элементов. Как мы знаем, Ферми первый начал бомбардировать уран нейтронами и предполагал, что получил трансурановые элементы. Он, несомненно, получал эти элементы, но они были замаскированы продуктами деления урана.

Первый трансурановый элемент был открыт в результате исследования расщепления урана. Вот как писали об этом открытии американские ученые Перлмен и Г. Сиборг: "Несколько исследователей, в том числе Мак-Миллан из Калифорнийского университета, измеряли энергии двух основных осколков деления путем наблюдения расстояний, на которые они отлетали друг от друга в результате эффекта их взаимной "отдачи" при взрыве ядра. Мак-Миллан заметил, что при этом образуется еще другой радиоактивный продукт реакции с периодом полураспада 2,3 дня, который не удалялся или, по крайней мере, не настолько удалялся от места образования, чтобы высвободиться из тонкого слоя расщепляющегося урана. Мак-Миллан и Абельсон еще в 1940 г. установили при помощи химических методов, что этот продукт, несомненно, был изотопом элемента 93, возникшим при β-распаде из U²³⁹. Последний имел период полураспада 23 мин.

Элемент 98 был назван нептунием ввиду того, что он оказался дальше урана, подобно тому как и планета Нептун находится за планетой У ран".

Мак-Миллан и Абельсон установили β-радиоактивность Np, в результате которой получается элемент 94. Но период полураспада нового элемента настолько велик, что этот элемент трудно идентифицировать радиохимическими методами.

В конце 1940 г. Сиборг, Мак-Миллан, Кеннеди и Валь открыли элемент 94 несколько другим способом. Путем облучения урана дейтеронами они изготовили новый изотоп нептуния, который также распадался с образованием плутония; однако в этом случае плутоний оказывался достаточно недолговечным и мог быть открыт радиохимически. При проверке этот изотоп оказался Pu²³⁸ с периодом полураспада 90 лет, распадающимся с выделением α-частиц, между тем как период полураспада для Pu²³⁹ (первого полученного искусственного изотопа плутония) был равен 24 000 лет.

"Вооруженные сведениями относительно химии новых трансурановых элементов, Кеннеди, Сиборг, Сегре и Валь в 1941 г. сумели идентифицировать Pu²³⁹ в продуктах распада сильно облученного урана и подтвердить, что Pu²³⁹ может расщепляться при действии медленных нейтронов".

Химия трансурановых элементов, о которой здесь пишут Перлмен и Сиборг, такова, что эти элементы обнаруживают значительное сходство с редкоземельными элементами по химическим свойствам. Поэтому Сиборг предложил назвать новую группу актинидами, аналогично редкоземельным лантанидам. "Подобно тому,- писали Перлмен и Сиборг,- как лантан является прототипом для элементов ряда редкоземельных элементов, так актиний является прототипом для ряда тяжелых элементов. Поэтому новый ряд может быть назван актинидным рядом".

Именно эта особенность актинидов облегчила задачу идентификации трансурановых элементов. В течение 1944 и начала 1945 г. Сиборг и его сотрудники открыли элементы 95 и 96. "Относительно быстрое открытие этих элементов,- писали Перлмен и Сиборг,- было в значительной степени связано с возможностью точно предсказать их химические свойства. Элемент 96 был открыт Сиборгом, Джемсом и Гьорсо раньше элемента 95. Он получен путем бомбардировки плутония α-частицами в циклотроне. В результате этого был получен изотоп с массовым числом 242 и с периодом полураспада, равным полугоду. После этого Сиборр, Джемс, Морган и Гьорсо получили элемент 95, предварительно синтезировав Pu²⁴¹, распад которого сопровождался испусканием β-излучения и образованием изотопа элемента 95, обладающего массовым числом 241 и периодом полураспада немного меньшим 500 лет". "Наименования элементов 95 и 96 были выбраны с учетом их положения в периодической таблице в соответствии с актинидной системой. Соответствующими редкоземельными элементами являются европий и гадолиний, которые получили свои названия в честь Европы и в честь финского ученого Гадолина, бывшего пионером в области исследования редкоземельных элементов. Элемент 95 был по аналогии назван америцием в честь континента Америки, а элемент 96 - кюрием (Ст), в честь Марии и Пьера Кюри".

Химия новых элементов, получающихся в микроскопических количествах, потребовала создания новых методов - ультрамикрохимических методов. Выделение изотопов производилось с помощью ионообменных колонок. "В каплях, вытекающих первыми из ионообменной колонки, содержатся наиболее тяжелые элементы ряда актинидов, последующие капли содержат другие элементы этого же ряда в порядке понижения их атомного веса". Эта цитата взята из статьи Гьорса и Сиборг а, американских ученых, сыгравших важную роль в истории изготовления человеком новых синтетических элементов. В 1949 г. Гьорсо, Сиборг и Томпсон открыли элемент 97, названный берклием (Bk). Название это выбрано авторами потому, что элемент 97 аналогичен редкоземельному элементу тербию, названному так в честь шведского города Иттербия. "По аналогии и элемент 97 получил название берклия (Bk) в честь города Беркли". Берклий получался путем бомбардировки америция α-частицами. При этом образовывался изотоп нового элемента с массой 243 с одновременным испусканием двух нейтронов.

В марте 1950 г. Томпсон, Гьорсо, Сиборг и Стрит открыли элемент 98 путем бомбардировки кюрия α-частицами. "При этом образовывался изотоп элемента 98 с массовым числом 245 и с периодом полураспада 45 мин. Этот новый элемент был идентифицирован, исходя из ничтожного его количества, содержащего не более 5 000 атомов... " По поводу названия нового элемента авторы писали: "Единственное, что нам оставалось, это принять во внимание, что диспрозий (аналог элемента 98 в редких землях.- П. К.) получил название от греческого слова, обозначающего "труднодоступный", и назвать наш элемент калифорний (Cf) в честь того, что столетие тому назад было очень трудно достигнуть Калифорнии".

Открытие элементов 99 и 100 было связано с ядерным испытанием, упоминавшегося выше термоядерного устройства "Майк". Самолеты, пролетавшие через облако взрыва, собрали на бумажных фильтрах продукты распадов, происходивших при взрыве, и эти материалы были исследованы в лабораториях США.

"В Аргонской национальной лаборатории и в Лос-Аламосской научной лаборатории,- писали Гьорсо и Сиборг,- было установлено, что эти материалы содержат некоторые новые тяжелые изотопы плутония. Это заставило предположить, что из урана могут быть получены новые элементы путем захвата нейтронов во время взрыва, и у себя в Беркли мы попытались отыскать в полученном материале элементы, расположенные в таблице за элементом 98. При проведении разделения на ионообменной колонке немедленно же обнаружилось присутствие одного элемента. Для идентификации этого элемента оказалось необходимым располагать большим количеством материала, и вот многие сотни фунтов коралловых отложений были отобраны на атолле поблизости от места взрыва. Материал получил ходовое название "дорогостоящая грязь". Как выяснилось, эта "грязь" действительно оказалась стоящей, так как в ней были идентифицированы изотопы элементов 99 и 100. Впервые элемент 100 был идентифицирован при наличии всего только 200 атомов. Большая группа исследователей из Беркли, Аргонской и Лос-Аламосской лабораторий, принимавших участие в исследованиях, предложила для нового элемента название "эйнштейний" (Е), в честь Альберта Эйнштейна, а для элемента 100-название "фермий" (F_m), в честь отца атомного века Энрико Ферми".

Надо сказать, что еще в 1950-1951 гг. появились сообщения о том, что будто бы удалось получить бомбардировкой плутония и нептуния ядрами углерода новые элементы 99 и 100, для которых были даже предложены названия "афиний", в честь родины атомной гипотезы Афин, и центурий ("сотый"). В таблицах Менделеева уже появились новые элементы с их названиями. Однако открытие этих элементов, как мы видели, оказалось более драматическим. Они были обнаружены в результате первого термоядерного взрыва, произведенного в ноябре 1952 г., и ученые, открывшие новые элементы, вспомнили о том, чей закон лег в основу энергетических расчетов ядерных реакций и чье письмо к президенту Рузвельту 2 августа 1939 г. сыграло важную, если не решающую, роль в обосновании работ по атомной энергии,- вспомнили об Эйнштейне. И, наконец, Энрико Ферми первым показал путь к расщеплению урана, начав его бомбардировку нейтронами, и первым во главе группы ученых построил атомный реактор. Когда в августе 1955 г. собралась в Женеве первая международная конференция по мирному использованию атомной энергии, она утвердила новые названия новых элементов: эйнштейний и фермий.

В этих работах по синтезу новых элементов незримо участвовал Дмитрий Иванович Менделеев. Его великий закон был путеводной звездой в трудных поисках, помогал обнаружить и отождествить ничтожное количество новых элементов. Обдумывая план нового наступления на элемент 101, американские ученые хорошо понимали огромные трудности, стоящие перед ними. "Мы считали,- писали Гьорсо и Сиборг,- что изотоп элемента 101 должен будет иметь период полураспада, равный лишь 10 мин. Можно было подсчитать, что при бомбардировке миллиарда атомов эйнштейния пучком α-частиц в течение многих часов будет получаться лишь один поддающийся обнаружению атом нового элемента! Этот единственный атом надо будет суметь отделить от миллиарда атомов эйнштейния и идентифицировать, используя метод ионного обмена, менее чем за 10 мин".

Следует отметить, что упоминающийся здесь метод ионного обмена, сыгравший важную роль в идентификации новых элементов, ведет свое происхождение от хроматографического анализа, открытого русским ученым Михаилом Семеновичем Цветом (1872-1919) в 1903 г.

Малые количества новых элементов заставили подумать о новой технике работы. Эта техника была найдена. "Новая техника работы,- писали Гьорсо и Сиборг,- выразилась в новом методе отделения претерпевшего превращения элемента от материала мишени. Мишень представляла собой золотую фольгу, на которую электрохимически было нанесено совершенно невидимое покрытие из эйнштейния. После прохождения через фольгу пучок α-частиц бомбардировал это покрытие. Атомы элемента 101, образовавшегося в этом тончайшем покрытии, испытывали "отдачу" в результате удара α-частиц, вызвавших это превращение и улавливаемых на второй пленке золота. Эту пленку, содержащую атомы нового элемента и относительно свободную от эйнштейния, растворяли и выделяли новый элемент на ионообменной колонке".

Осуществить эту программу и "поймать" новый элемент оказалось нелегко. "Атмосфера уныния царила в нашей лаборатории,- пишут авторы открытия. При попытке синтезировать и идентифицировать элемент 101 мы выполнили ряд весьма тщательных опытов, которые все оказались неудачными. Наконец был поставлен последний опыт, на основе которого можно было лишь с большой натяжкой предвидеть возможность некоторой удачи. В лучшем случае изготовленная нами ничтожная проба могла содержать один или два атома ускользавшего из наших рук элемента 101. Имелись некоторые основания считать, что атом элемента 101 при распаде в течение одного или двух часов может превратиться в элемент 100, который, в свою очередь, может самопроизвольно распадаться посредством процесса расщепления. Если бы действительно все происходило таким образом, то. образование элемента 101 могло быть отмечено в ионизационной камере в виде сравнительно значительного скачка ионизации, вызванного действием осколков расщепления элемента 100, являющегося, в свою очередь, продуктом распада элемента 101.

Мы ожидали, затаив дыхание, показаний прибора, связанного с ионизационной камерой, регистрировавшей этот скачок ионизации. Прошел час. Ночь уже была на исходе. Ожидание казалось нам бесконечным. И, наконец, ожидаемое событие произошло. Перо прибора стремительно двинулось к середине шкалы и вернулось обратно, оставив позади тонко очерченную красную линию, указывающую значительный скачок ионизации, в 10 раз превышающий величину ионизации, которая могла быть вызвана действием α-частицы. Такой скачок ни разу не наблюдался при исследованиях природных радиоактивных материалов, проводившихся нами в течение многих дней до постановки данного опыта. По-видимому, весьма вероятным было считать, что скачок ионизации действительно являлся сигналом ожидаемого расщепления. Наблюдения продолжались. Примерно через один час или более перо зарегистрировало второй такой скачок, как и первый. Теперь мы были уверены, что являемся свидетелем распада двух атомов элемента 101 и что можем вписать новый элемент в существующий список химических элементов".

Эта памятная ночь открытия нового элемента была в апреле 1955 г. Путем трудных и тонких опытов было выделено 17 (!) атомов нового элемента. "Сопоставляя результаты всех опытов,- писали Гьорсо и Сиборг,- мы пришли к выводу, что изотоп элемента 101 имеет массовое число 256, что он распадается путем захвата орбитального электрона и обнаруживает период полураспада порядка получаса; что продукт его распада - изотоп элемента 100, обозначенный как фермий 25й, распадается в результате самопроизвольного расщепления, характеризующегося периодом полураспада, равным примерно трем часам".

"Группа, принимавшая участие в открытии нового элемента 101, предложила назвать его менделеевием, в честь великого русского химика Дмитрия Менделеева, впервые использовавшего периодическую систему элементов для предсказания химических свойств еще не открытых элементов,- принцип, который послужил ключом для открытия последних семи трансурановых элементов". Элемент 101 был синтезирован группой ученых Калифорнийского университета в составе Гьорсо, Томпсона, Сиборга, Харви и Чоппина.

В 1957 г. стокгольмская международная группа ученых объявила, что ими синтезирован элемент 102, который они предложили назвать "нобелий". Они сообщили, что новый элемент испускает α-частицы с энергией 8,5 Мэв и имеет период полураспада 10 мин. Но между энергией α-частиц и периодом полураспада существует связь, согласно которой источник, испускающий α-частицы с энергией 8,5 Мэв, должен иметь период полураспада около 10 сек (закон Гейгера-Нуттола). Выводы стокгольмской группы были взяты под сомнение, и проверкой этих выводов занялись ученые в СССР и США.

В СССР группа, работавшая под руководством Г. Н. Флерова, в целях получения нового элемента бомбардировала атомами кислорода, ускоренными до 100 Мэв, мишень, содержащую Pu²³⁹ и Pu²⁴¹. Они применили для обнаружения нового элемента новый метод, являющийся дальнейшим развитием метода отдачи. Они обнаружили испускание α-частиц с энергией 8,6 Мэв, источник которых имел период полураспада менее 30 сек. Первое сообщение о работах московской группы появилось в феврале 1958 г. Продолжая работы в апреле-августе 1958 г., советские ученые пришли к несомненному выводу, что образуется α-активный изотоп элемента 102 с энергией α-частиц 8,8 Мэв.

В США работа проводилась в Калифорнийской радиационной лаборатории под руководством Сиборга и Гьорсо. Эта группа в апреле 1958 г. синтезировала изотоп 102²⁵⁴, образующийся при бомбардировке кюрия 246 ионами углерода С¹². Группа разработала новую методику, позволяющую определить, что период полураспада изотопа 102²⁵⁴ близок к 3 сек.

В последнее время появилось сообщение о получении элемента 103, названного "лоуренсием", в честь изобретателя циклотрона Лоуренса. (В 1964 г. Г. Н. Флеров с сотрудниками получил в Дубне 104 элемент.) Это название не случайно. Ускорительная техника, в частности циклотроны, играла большую роль в развитии ядерной физики. Уже в военные годы начались поиски возможностей, позволяющих повысить "потолок" существовавших до войны ускорителей. Для электрона из-за малой массы покоя циклотрона (0,51 Мэв) циклотрон вообще не пригоден. В 1941 г. Керст (США) предложил новый принцип ускорения электронов индукционным электрическим полем, создаваемым в кольцевой камере переменным магнитным потоком. Аппарат Керста получил название бетатрона. Казалось, что в этом ускорителе "потолка" для ускорения электронов не существует. Однако в 1944 г. Д. Д. Иваненко и И. Я. Померанчук показали, что ускорение в бетатроне ограничено эффектом классического излучения электрона. Теория "светящегося электрона" была разработана Д. Д. Иваненко и А. А. Соколовым в 1948 г. В 1944 г. в "Докладах Академии наук СССР" была опубликована статья советского физика В. И. Векслера, в которой указывался путь повышения ускорения протонов в циклотроне. Расстройка синхронизации, вызванная релятивистским увеличением массы протона, может быть скомпенсирована с помощью так называемого "принципа автофазировки". В 1945 г. тот же принцип был предложен американским физиком Мак-Милланом.

Циклотрон, в котором автофазировка достигается модулированием высокой частоты ускоряющего напряжения, называется синхроциклотроном. В 1949 г. в СССР был построен крупнейший по тому времени синхроциклотрон, сообщающий протонам энергию в 680 Мэв. Этот синхроциклотрон был спроектирован группой ученых и инженеров под руководством Д. В. Ефремова, М. Г. Мещерякова и А. Л. Минца. В 1956 г. этот синхроциклотрон был передан Объединенному институту ядерных исследований в Дубне.

Другой принцип ускорения, соединяющий и изменение частоты и изменение магнитного поля при сохранении радиуса круговой орбиты ускоряемых частиц, осуществляется в синхрофазотроне. Первый синхрофазотрон с энергией протонов в 2,3 Бэв (1 Бэв - 1 миллиарду электроновольт) был пущен в 1952 г. в Брукхавене в США. В 1957 г. был пущен крупнейший по тому времени синхрофазотрон на 10 Бэв в СССР, в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. В 1959 г. группе ученых, принимавших участие в создании этого ускорителя, в составе Векслера В.И., Зиновьева Л. П., Ефремова Д. В., Комара Е. Г., Моносзона Н. А., Столова А. М., Минца А. Л., Водопьянова Ф. А. Рубчинского С. М., Коломенского А. А., Петухова В. А., Рабиновича М. С. была присуждена Ленинская премия. В 1950 г. греческий инженер-электрик Н. Кристофилос сформулировал принцип жесткой фокусировки в кольцевых ускорителях. Этот принцип независимо от работы Кристофилоса был также найден группой американских ученых: Курантом, Ливингстоном и Снайдером в 1952 г.

Основанный на этом принципе первый ускоритель на 28 Бэв был пущен в начале 1960 г. в Женеве в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). В СССР строится ускоритель на 70 Бэв.

Наряду с увеличением энергии ускорителей развивалась и техника исследования ядерных реакций и частиц. Появление фотоумножителей возродило интерес к сцинтилляторам, первым детекторам ядер. Появились сцинтилляционные счетчики. Первый сцинтиллятор с фотоумножителем был применен в качестве счетчика частиц английскими учеными Кэрреном и Бейкером в 1944 г. В 1947 г. американский ученый Геттинг выдвинул идею использования открытого в 1934 г. советским физиком П. А. Черенковым излучения для счета частиц высокой энергии. Эта идея была реализована Джелли в Англии в 1951 г. Гейгеровские счетчики сыграли важную роль в открытии антипротона.

Другое важное изобретение в области регистрации частиц высокой энергии - изобретенная в 1952 г. американским ученым Глезеромпузырьковая камера. Здесь в отличие от камеры Вильсона частицы обнаруживаются не по капелькам тумана в насыщенном паре, а по пузырькам пара в перегретой жидкости. В 1960 г. Глезеру была присуждена Нобелевская премия по физике.

Развитие техники ускорителей и детектирования атомных частиц привело к замечательным результатам в изучении строения вещества. В 1947 р. английский ученый С. Ф. Поуэлл открыл π-мезоны, те самые частицы, которые так долго искали физики. В том же году Батлер и Рочестер открыли первый гиперон - нейтральную Х0 частицу. С тех пор открытие новых частиц шло нарастающими темпами. В 1955 г. Сегре, Чемберлен, Виганд и Ипсилантис открыли антипротон; в 1956 г. Корк, Ламберстен, Пиччиони и Венцель открыли антинейтрон.

В настоящее время насчитывается 30 элементарных частиц, и сама область элементарных частиц стала самостоятельной, быстро развивающейся главой физики. В проникновении в тонкие вопросы структуры материи рука об руку идут эксперимент и теория. Так развитие техники ультравысоких частот привело к возникновению новой главы в спектроскопии - радиоспектроскопии, в которой тонкая структура энергетических уровней исследуется методом резонанса на радиочастотах. Еще в 1939 г. И. Раби с сотрудниками применил резонансный метод к измерению магнитных моментов ядер. Метод, предложенный Раби, получил широкое развитие и принес ему в 1944 г. Нобелевскую премию. На основе радиоспектроскопического анализа квантовых уровней сотрудники Раби-Лэмб и Резерфорд открыли в 1941 г. сдвиг уровней 2s¹/₂ в атоме и 2p¹/₂ в атоме водорода. Уровень 2p¹/₂ оказался сдвинутым вверх по отношению к уровню 2s¹/₂ (по теории Дирака, эти уровни совпадают) на 1062 Мгц. Бете объяснил этот сдвиг взаимодействием электрона с флюктуациями вакуума. Этим же взаимодействием объясняется дополнительный магнитный момент, открытый Кушем.Лэмбу и Кушув 1955 г. была присуждена Нобелевская премия по физике. Это открытие стимулировало развитие квантовой электродинамики. Эта трудная область теоретической физики развивалась в работах Бете (1947), Гейзенберга, Швингера, Томонага, Фейнмана, Дайсона, советских ученых: Л. Д. Ландау, А. И. Ахиезера, И. Я. Померанчука, Н. Н. Боголюбова, А. А. Соколова, В. А. Фока и других.

Характерным показателем трудности проблем квантовой электродинамики является результат, полученный в 1955 г. Л. Д. Ландау и И. Я. Померанчуком. Они показали, что "в рамках классической электродинамики точечное взаимодействие любой интенсивности эквивалентно полному отсутствию взаимодействия". Другими словами, заряд точечного электрона оказывается равным нулю. Этот вывод в научной литературе известен под названием "московский нуль". "Ныне "нулификация",- писал Ландау в 1960 г.,- молчаливо признается даже теми физиками, которые вслух оспаривали ее".

Проблемы квантовой электродинамики тесно сплетаются с проблемами теории элементарных частиц. Большое количество вновь открытых частиц требовало нахождения принципов классификации этих частиц. В 1956 г. Гел - Манн предложил формальную схему классификации частиц, в которой основными характеристиками были так называемый "изотопический спин" и новое квантовое число, введенное Гелл-Маном,- "странность". Это число, как и компонент изотопического спина, сохраняется при "сильных" взаимодействиях. При этом "странная" частица не может быстро распасться на обычные частицы. Далее при столкновении обычных частиц рождающиеся "странные" частицы (гипероны и π-мезоны) всегда рождаются ассоциативно, парами. Так как странность обычных частиц равна нулю, то при столкновении обычных частиц рождается пара или несколько пар частиц с противоположными странностями.

Элементарные частицы обладают одним квантовым свойством - четностью. Обнаруживающийся факт распада χ-частиц либо на две, либо на три частицы противоречил закону сохранения четности. В 1956 г. китайские физики-теоретики, работавшие в США, Цзян Дио-ли (Ли) и Чжень Нин-Янг (Янг) показали, что при слабых взаимодействиях закон сохранения четности не выполняется. Китаянка Ву, также работавшая в США, показала экспериментально, что при β-распаде Сo⁶⁰ закон сохранения четности не выполняется. В 1957 г. Ли и Янгу была присуждена Нобелевская премия. Ли и Янг, а также советский физик Ландау показали, что имеет место закон комбинатованной инверсии, т. е. инвариантность законов природы относительно преобразования пространства, времени и заряда. Если заменить координаты частиц их "зеркальным отражением" и заряды также на их "зеркальное отражение", т. е. заменить плюс на минус, то все взаимодействия, как сильные, так и слабые, остаются инвариантными относительно этого "СРТ-преобразования" (С - заряд, Р - пространство, Т - время). Таким образом, в природе осуществляется симметрия высшего типа, в которой преобразование пространства - времени комбинируется с заменой частицы на античастицу.

Одной из центральных проблем современной физики стала проблема управления термоядерной реакцией. Работы по управлению термоядерной реакцией велись в СССР с 1950 г., когда А. Д. Сахаров и И. Е. Тамм разработали принцип магнитного термоядерного реактора (МТР). Весной 1956 г. академик И. В. Курчатов, сопровождавший правительственную делегацию СССР в Англию, сделал в английском атомном центре в Хэруэлле доклад о работах по управляемым термоядерным реакциям, ведущихся в СССР. Этим было положено начало обмену научной информации.

Ленинская премия 1957 г. по физике была присуждена группе советских ученых: академику Л. А. Арцимовичу, академику М. А. Леонтовичу, С. Ю. Лукьянову, И. Н. Головину, С. М. Осовцу, Н. В. Филиппову, О. А. Базилевской, С. И. Брагинскому, И. М. Подгорному, А. М. Андрианову, В. И. Синицыну, Н. А. Явлинскому - за исследование мощных импульсных разрядов в газе для получения высокотемпературной плазмы.

В 1958 г. были опубликованы первые результаты работ с установкой "Зета", проведенных в Хэруэлле. В 1959 г. состоялась 2-я Женевская конференция, в центре внимания которой были работы по физике плазмы и управлениям термоядерными реакциями.

Таким образом, в связи с проблемой управления термоядерными ре акциями родилась новая область физики - физика плазмы. Она тесно связана с другими направлениями современной физики - магнитной гидродинамикой и космической электродинамикой.

В области технических приложений квантовой физики и электроники следует отметить прежде всего интенсивное развитие физики и техники полупроводников. В системе Академии наук СССР был организован специальный Институт полупроводников, во главе которого стал выдающийся советский ученый академик Абрам Федорович Иоффе. В 1956 г. за работы по полупроводникам Нобелевская премия была присуждена американским ученым В. Шокли, Д. Бардину, В. Брейтену.

Квантовая теория твердого тела быстро развивалась. Ее продвижение было отмечено Нобелевской премией 1954 г., присужденной Максу Борну за работы по квантовой механике и физике твердого тела, Ленинской премией Н. Н. Боголюбову за создание теории сверхпроводимости и Нобелевской премией 1961 г., присужденной немецкому физику Р. Мессбауэруза открытие эффекта резонансного поглощения β-лучей в кристаллах. На основе этого открытия американские физики Р. Паунд и Г. Ребка "взвесили фотон" и экспериментально подтвердили Эйнштейновское предсказание красного смещения в поле гравитации.

Но наиболее изумительное достижение "прикладной квантовой физики" - квантовая радиофизика. Как мы уже говорили, эйнштейновское "индуцированное излучение" практически применяется в квантовых усилителях и генераторах. Эти усилители и генераторы были впервые предложены в 1954 г. советскими физиками Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым, в 1955 г. американскими физиками Гордоном, Цейгером и Таунсом, назвавшими квантовые усилители и генераторы микровольт "мазерами". Впоследствии такие же усилители в области видимого света стали называться "лазерами". Новые генераторы создают остронаправленные узкие пучки, создающие огромное давление на узком участке. В 1964 г. Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс получили Нобелевскую премию по физике.