Нобелови лауреати – 1958 година

Игор Евгениевич Там

8 юли 1895 г. – 12 април 1971 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Павел Черенков и Иля Франк)

(За откриването и обяснението на ефекта на Черенков.)

Руският физик Игор Евгениевич Там е роден на брега на Тихия океан във Владивосток в семейството на Олга (Давидова) Там и Евгений Там, строителен инженер. През 1913 г. завършва гимназия в Елизаветград (днес Кропивницкий) в Украйна, където семейството му се премества през 1901 г. Отива да учи в Единбургския университет, където престоява една година (оттогава се запазва шотландският акцент в английския му език); след това се връща в Русия, завършва физическия факултет на Московския държавен университет и получава диплома през 1918 г. Още докато е студент, участва като доброволец към медицинските служби по време на Първата световна война и работи активно в градската управа на Елизаветград.

През 1919 г. Там започва своята дейност като преподавател по физика отначало в Кримския университет в Симферопол, а след това в Одеския политехнически институт. Като заминава през 1922 г. за Москва, преподава три години в Комунистическия университет „Свердлов“. През 1923 г. се мести във факултета по теоретична физика на 2-ри Московски университет и заема там от 1927 до 1929 г. длъжността професор. През 1924 г. започва да чете лекции и в Московския държавен университет, където от 1930 до 1937 г. е професор и завеждащ катедрата по теоретична физика. Там получава през 1933 г. степента доктор на физико-математическите науки, по същото време става и член-кореспондент на Академията на науките на СССР. Когато Академията се премества през 1934 г. от Ленинград (днес Санкт Петербург) в Москва, Там става ръководител на сектора по теоретична физика в академичния институт „П. Н. Лебедев“ и заема този пост до края на живота си.

Електродинамиката на анизотропните твърди тела (иначе казано – на тела, които имат най-различни физически свойства и характеристики) и оптичните свойства на кристалите – това са първите научни изследователски области на Там, с които тай се занимава под ръководството на Леонид Исаакович Манделщам, професор в Одеския политехнически институт в началото на 20-те години, известен съветски учен, допринесъл за развитието на много раздели от физиката, особено оптиката и радиофизиката. Там поддържа тесни връзки с Манделщам до смъртта му през 1944 г. Като започва да се занимава с въпросите на квантовата механика, той обяснява акустичните колебания и разсейването на светлината в твърдите тела. По време на тази своя работа предлага идеята за квантите на звуковите вълни (наречени по-късно „фонони“), която идея се оказва доста плодотворна за много други раздели на физиката на твърдото тяло.

В края на 20-те години важна роля в новата физика играе релативистичната квантова механика. Английският физик П. А. М. Дирак развива релативистичната теория за електрона. В тази теория по-специално се предсказва съществуването на отрицателни енергетични равнища на електрона – концепция, отхвърлена от много физици, защото позитронът (частица, която прилича по всичко на електрона, но има положителен заряд) още не е открит експериментално. Но Там доказва, че разсейването на нискоенергетичните кванти светлина на свободни електрони преминава през междинни състояния на електроните, намиращи се при това на отрицателни енергетични равнища. В резултат от това той разкрива, че отрицателната енергия на електрона е съществен елемент от теорията за електрона, която Дирак предлага.

Там прави две значителни открития в квантовата теория за металите, популярна в началото на 30-те години. Заедно със студента С. Шубин той успява да обясни фотоелектричната емисия на електрони при металите, иначе казано – емисията, предизвикана от светлинно облъчване. Второто откритие е, че електроните до повърхността на кристалите могат да се намират в особени енергетични състояния, наречени по-късно повърхностни равнища на Там, което изиграва по-нататък важна роля при изучаването на повърхностните ефекти и на контактните свойства на металите и полупроводниците.

Едновременно с това Там започва теоретически изследвания в областта на атомното ядро. Като проучват експерименталните данни, той и С. Алтшулер предсказват, че неутронът, въпреки че няма заряд, притежава отрицателен магнитен момент (физична величина, свързана, освен с всичко друго, и със заряда и спина). Тяхната хипотеза, потвърдена в днешно време, е преценена тогава от много физици-теоретици като невярна. През 1934 г. Там се опитва да обясни с помощта на своята така наречена бета-теория природата на силите, които държат заедно частиците на ядрото.

Според тази теория разпадането на ядрото, предизвикано от излъчването на бета-частици (високоскоростни електрони), води до появата на особени сили между всяка двойка нуклони (протони и неутрони). Използвайки изследванията на Енрико Ферми за бета-разпадането, Там проучва какви ядрени сили биха могли да възникнат при обмяната на електронно-неутринни двойки между всеки два нуклона , ако такъв ефект съществува. Той открива, че бета-силите наистина съществуват, но са много слаби, за да изпълняват ролята на „ядрено лепило“. Една година по-късно японският физик Хидеки Юкава изказва предположението за съществуването на частици, наречени мезони, обменът между които (а не между електроните и неутриното, както предполагал Там) осигурява устойчивостта на ядрото.

През 1936-1937 г. Там и Иля Франк предлагат теория, обясняваща природата на излъчването, което открива Павел Черенков, наблюдавайки пречупващи среди, подложени на въздействието на гама-излъчване. Макар че описва излъчването и доказва, че не е луминесценция, Черенков не може да обясни неговия произход. Там и Франк разглеждат случай с електрон, който се движи по-бързо от светлината в дадена среда. Макар че във вакуум това не е възможно, явлението се проявява в пречупваща среда, защото фазовата скорост на светлината в такава среда е равна на 3·108 метра в секунда, разделени на показателя на пречупване на средата. При вода, чийто показател на пречупване е равен на 1,333, характерното синьо светене се появява, когато скоростта на съответните електрони надхвърли 2,25·108 метра в секунда (фазовата скорост на светлината във вода).

Следвайки този модел, двамата физици успяват да обяснят излъчването на Черенков. Там, Черенков и Франк проверяват и други прогнози на теорията, които намират своето експериментално потвърждение. Тяхната работа довежда в края на краищата до развитието на свръхсветлинната оптика, намерила практическо приложение в области като например физиката на плазмата. За своето откритие Там, Франк, Черенков и Вавилов (който фактически няма никакъв принос нито за откриването на ефекта, нито за изследването му, но е административен и партиен номенклатурчик и си прикача името – бел. П. Н.) получават през 1946 г. Държавна награда на СССР (която по това време се нарича Сталинска награда – бел. П. Н.).

След като приключва с работата над излъчването на Черенков, Там се връща към изследването на ядрените сили и елементарните частици. Той предлага квантово-механичен метод за описване на взаимодействието на елементарните частици, чиито скорости са близки до скоростта на светлината. Развит по-нататък от руския химик П. Д. Данков и известен като метод на Там-Данков, той се използва в теоретичните изследвания на взаимодействията от вида нуклон-нуклон и нуклон-мезон. Там разработва също така каскадната теория за потоците от космически лъчи. През 1950 г. той и Сергей Сахаров предлагат метод за задържане на газовия разряд с помощта на мощни магнитни полета – принцип, който и досега съветските физици поставят в основата за постигане на контролируема термоядрена реакция (ядрен синтез). През 50-те и 60-те години Там продължава да разработва нови теории в областта на елементарните частици и се опитва да преодолее някои фундаментални трудности в съществуващите теории.

През дългата си дейност Там успява да превърне физическата лаборатория на Московския държавен университет във важен изследователски център и да въведе квантовата механика и теорията за относителността в учебните планове по физика по цялата територия на Съветския съюз. Освен това признатият физик-теоретик участва дейно в политическия живот на страната. Той се изправя твърдо срещу опитите на правителството да диктува политиката на Академията на науките на СССР и срещу бюрократичния контрол на академичните изследвания, в резултат от който се разхищават ресурси и човешка енергия. Въпреки откровените критични изказвания и това, че не е член на комунистическата партия, Там е включен през 1958 г. в съветската делегация за Женевската конференция, която трябва да разгледа въпросите за забраната на опитите с ядрено оръжие. Той е активен член на Пъгуошкото движение на учените.

Високо ценен от своите колеги за топлотата и човечността си, Там е характеризиран от „Вашингтон поуст“ след интервю, дадено за американската телевизия през 1963 г., не като „владеещ словото пропагандист или умеещ да се застъпи за себе си дипломат, не като самодоволен еснаф, а като висококултурен учен, чиито заслуги му позволяват да има широта на възгледите и свободата да ги изрича, което е недостъпно за много негови съотечественици“. В това интервю Там характеризира взаимното недоверие между Съединените щати и Съветския съюз като главно препятствие за истинското намаляване на оръжейните запаси и настоява за „решителни промени в политическото мислене, което трябва да се ръководи от това, че не е допустимо да се води каквато и да е война“.

Там се жени за Наталия Шуйская през 1917 година. Семейството има син и дъщеря. Ученият умира в Москва.

През 1853 г. Там е избран за действителен член на Академията на науките на СССР. Той е член също така на Полската академия на науките, на Американската академия на науките и изкуствата и на Шведското физическо дружество. Награден е с два ордена Ленин и орден Трудово червено знаме, получава званието Герой на социалистическия труд. През 1929 г. написва популярния учебник „Основи на теорията за електричеството“ („Основы теории электричества“), който е преиздаван многократно.

Превод от руски: Павел Б. Николов