Ломоносовская премия - 1971: Эффект Соколова-Тернова

Квантовая теория синхротронного излучения – одно из интереснейших явлений современной физики, имеющее большое не только теоретическое, но и практическое значение. На основе точных решений уравнений квантовой теории были открыты новые, неизвестные ранее физические явления. Одно из них – это квантовые флуктуации траектории электронов, движущихся в циклическом ускорителе.

Было установлено, что в области энергий электрона порядка 500 МэВ (и выше) возбуждаются макроскопические квантовые флуктуации радиуса орбиты частицы, и её траектория управляется квантовыми законами. Своеобразное броуновское движение электрона приводит к эффекту «уширения» орбиты. Этот эффект был подтверждён экспериментально и входит в практику проектирования ускорителей электронов, рассчитанных на высокие энергии.

Второе открытие, зарегистрированное в Государственном реестре открытий (1973, с приоритетом от 1963 г.), связано со спином релятивистских электронов. Развитие теории спина привело к открытию также неизвестного ранее физического явления – радиационной поляризации электронного пучка, происходящей вследствие квантовой природы синхротронного излучения. Этот эффект был предсказан качественно в докторской диссертации Тернова и установлен им количественно совместно с Соколовым (эффект Соколова-Тернова). Он заключается в спонтанной ориентации спинов электронов при их движении в накопительных кольцах преимущественно против направления магнитного поля. Эффект подтверждён экспериментально (Россия, Франция, США, ФРГ, Япония, Швейцария) и является в настоящее время уникальным физическим методом получения релятивистских пучков частиц с ориентированным спином. Работы в области квантовой теории синхротронного излучения явились пионерскими и, в силу этого, абсолютно приоритетными.

Сложные и многообразные эксперименты, проводившиеся Куликовым на ускорителе Физического института АН СССР позволили получить целый ряд новых и весьма интересных результатов. Впервые им были исследованы поляризационно-угловые характеристики синхротронного излучения; разработан метод исследования колебаний электронов в ускорителях по синхротронному излучению. Использование этого метода позволило получить надёжное экспериментальное подтверждение существования ряда важных эффектов, предсказанных теоретически Соколовым и Терновым.

Все это имело большое значение для развития физики ускорителей. Впервые в мире экспериментально наблюдалось рассеяние лазерных фотонов на высокоэнергетических электронах, так называемый обратный комптон-эффект.