НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1977 г. / ФИЗИКА / НЕВИЛ МОТ

Невил Мот (Nevill Mott)

30 септември 1905 г. – 8 август 1996 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Филип У. Андерсън и Джон ван Флек)

(За фундаменталните му теоретични изследвания на електронната структура на магнитните и неподредените системи.)

Английският физик Невил Франсис Мот е роден в Лийдс и е син на Лилиан Мери (Рейнълдс) Мот и Чарлз Франсис Мот. Родителите му се запознават, когато учат физика при Дж. Дж. Томсън в лабораторията „Кавендиш“ към Кеймбриджкия университет. Като завършва колежа „Клифтън“ в Бристъл, Мот се записва в колежа „Сейнт Джон“ в Кеймбридж, където изучава математика и теоретична физика и получава степента бакалавър през 1927 г.

Мот учи в горен курс, когато теоретичната физика достига значителни успехи благодарение на разработените от Вернер Хайзенберг и Ервин Шрьодингер, независимо еди от друг, принципи на квантовата механика. Задълбочен в аспирантски изследвания, Мот работи за кратко време в Кеймбридж под ръководството на Р. Фаулър, един от основателите на съвременната астрофизика, след това в Копенхаген под ръководството на Нилс Бор и в Гьотинген под ръководството на Макс Борн. Като се връща в Англия през 1929 г., той чете в продължение на една година лекции в Манчестърския университет, където работи с У. Л. Брег, а след това от 1930 до 1933 г. в колежа „Гонвил енд Кийз“ в Кеймбридж. Там той получава през 1930 г. степента магистър. Работейки заедно с Ърнест Ръдърфорд, Мот се занимава с прилагане на квантовата механика към анализа на разсейването на частиците при сблъсък. Той успява да изведе теоретично знаменитата емпирична формула на Ръдърфард за разсейването на алфа-частиците.

През 1933 г., на двадесет и осем години, Мот става професор по теоретична физика в Бристълския университет. През същата година заедно с английския физик Х. Маси пише книгата „Теория на атомните сблъсъци“ („The Theory of Atomic Collisions“). След това започва да изследва различни явления в областта на физиката на твърдото тяло, особено структурните свойства на металите. Той разработва теорията за преходните метали (химически елементи, включващи повечето обичайни метали), отделяйки в тях две групи електрони, едната от която в основни линии отговаря за електрическата проводимост, а другата – за магнитните свойства и разсейването. Други негови изследвания са посветени на проблемите, свързани със закаляването на металните сплави, с изправянето на електрическия ток (AC-DC преобразуване), а също така със структурата на нови кристали и с фотографските процеси.

Към 30-те годиин квантовата механика позволява на изследователите да обяснят разликата между металните и неметалните вещества с помощта на зонната теория. Според тази теория енергията на електроните е ограничена от зони, или равнища, свойствени за дадено вещество. Именно разликата в характера на тези равнища опледеля разликата между металите и неметалите. В металите електроните могат да заемат енергетични състояния, в които са слабо свързани с ядрата, така че са способни да се движат като електрически ток и да стимулират проводимостта, ако се приложат различни потенциали. Участвайки през 1937 г. в научна конференция в Бристълския университет, Мот проявява интерес към един факт, който явно противоречи на зонната теория. Теоретично никеловият окис трябва да е проводник, но фактически е изолатор. Като въвежда в зонната теория взоимодействията между електроните, Мот изяснява през 1949 г. свойствата на никеловия окис и установява защо някои вещества преминават от изолатори в проводници при промяна на плътността на електроните. Подобни промени, наречени днес преходи на Мот, започват да играят важна роля при създаването на полупроводниците.

През Втората световна война Мот се занимава с изследване на теорията за операциите, с математическата теория за вземане на решения по отношение на стратегическото планиране, а също така участва в пресмятане на далекобойността на германските ракети „Фау 2“. След войната се връща в Бристъл, където през 1948 г. става директор на университетската физическа лаборатоиря, а през 1954 г. сменя У. Л. Брег на поста ръководител на лабораторията „Кавендиш“ в Кеймбридж.

В началото на 60-те години Мот започва да изследва електрическите свойства на аморфните (некристалните) материали (например стъклото), разположението на молекулите в които не се подчинява на някаква закономерност. Той проявява интерес към тази област през 1958 г., когато се запознава със статия на Филип. У. Андерсън за аморфните полупроводници. Полупроводникът е вещество, което е изолатор при ниски температури и проводник при високи температури.

Мот предлага на Андерсън временна работа като външен професор в Кеймбридж и от 1967 до 1975 г. те се занимават заедно с проучване на електрическата проводимост на полупроводниците. Преди това Андерсън доказва, че при някои условия електроните нямат свободна дифузия в неподредените структури на твърдите тела – ефект, известен като локализация на електроните.

Отначало работата на Андерсън не привлича вниманието на никого от учените с изключение на Мот, който, развивайки нейните идеи, успява да обясни редица свойства на електроните в аморфните материали. Предложената от него концепция за границата на неподвижността описва критичното равнище на енергията, отделяща подвижните електрони от фиксираните. Той обяснява също така електрическата проводимост, предизвикана от присъствието на относително малко на брой странични атоми, а също така минималната проводимост, при която в неподредения материал или изобщо не може да протича електрически ток, или не може да протича ток, надвишаващ дадена величина. Тази разработка довежда до използване на полупроводниците в слънчевите батерии, в копирните машини и в много други устройства.

Като се освобождава през 1971 г. от административни задължения след оставката си в Кеймбридж, Мот, според сменилия го на поста директор на лабораторията „Кавендиш“ Брайън Пипърд, „подобно на откъснало се от верига куче се нахвърли върху работата с аморфните материали“.

Покрай непосредствената си изследователска дейност Мот пише няколко статии, посветени на преподаването на научни знания, а също така влиза в състава на редица комитети, занимаващи се с реформа на образованието. През 1969-1977 г. ръководи директорския съвет на компанията „Тейлър енд Франсис“, занимаваща се с издаване на научни книги, а преди това, през 1959-1966 г., е директор на колежа „Гонвил енд Кийз“ в Кеймбридж.

През 1930 г. Мот се жени за Рут Елинър Хордър; семейството има две дъщери. В свободното си време Мот се интересува от история на религиите, фотография, колекциониране на цветно стъкло и византийски монети.

Удостоен с много награди, Мот има също така почетни научни степени от Оксфордския, Лондонския, Парижкия университет и от редица институти. През 1977 г. френското правителство го награждава с ордена „За заслуги“. През 1962 г. получава дворянска титла.

Превод от руски: Павел Б. Николов