Портрет: И.Е.Тамм
ТАММ ИГОРЬ ЕВГЕНЬЕВИЧ (26.06.(8.07.)1895, Владивосток – 12.04.1971, Москва), физик.
Окончил физико-математический факультет МГУ (1918).
Академик отделения физико-математических наук (физика) АН СССР (1953, член-корреспондент с 1933).
Профессор кафедры электродинамики и квантовой теории (1954–1957); заведующий кафедрой теоретической физики (1933–1937) физического факультета. Заведующий кафедрой теоретической физики физического отделения (1932–1933). Работал в МГУ с 1924 г.
Научная и педагогическая деятельность. В сфере научных интересов теоретическая и прикладная физика, фундаментальные проблемы теории частиц и квантовых полей.
После окончания Елисаветградской гимназии был отправлен родителями в Эдинбургский университет (Шотландия, 1913–1914). Слушал лекции известного английского математика Э.Т. Уиттекера. Получил международную стипендию Фонда Х. Лоренца и работал в Голландии (1928). Был знаком с П. Эренфестом, А. Эйнштейном, П. Дираком. Владел английским, французским, немецким, итальянским, голландским, украинским языками. Выступал переводчиком Н. Бора во время его встречи со студентами МГУ в 1934 г.
Создал последовательную теорию рассеяния света на кристаллах (1930), в которой обосновал квантование не только световых, но и упругих волн (акустические кванты были позднее названы фононами). По существу, указал первый пример коллективного возбуждения, или квазичастицы. Это понятие, позволяя представить слабо возбуждённое состояние системы взаимодействующих частиц в виде газа особых многочастичных объектов на фоне основного состояния, играет ключевую роль в современной теории конденсированных сред, плазмы, атомного ядра.
Проводил теоретические исследования в области атомного ядра. Связал природу ядерных сил с бета-распадом. По его мнению, не только электромагнитные, но и ядерные силы носят квантовый характер и осуществляются путём переноса каких-то промежуточных частиц, квантов ядерного поля. Он построил строгую математическую теорию ядерных сил. Однако оказалось, что величина этих сил на много порядков меньше их действительного значения. Теория Тамма, разработанная до открытия основных субатомных частиц, не нашла подтверждения. Часть расчётов была сделана А.Д. Сахаровым. Совместно с С.А. Альтшулером предсказал знак и величину магнитного момента нейтрона, несмотря на нейтральность частицы.
В области фундаментальных взаимодействий дал решение уравнения Шрёдингера для электрона, находящегося в поле магнитного монополя, предсказанного П. Дираком. Провёл первый последовательный квантово-электродинамический расчёт, описав рассеяние света на релятивистском электроне. Показал, что даже в классическом пределе рассеяние света на электроне Дирака проходит через промежуточные состояния отрицательной энергии, и что поэтому многочисленные попытки избавиться от таких состояний должны быть оставлены.
Сделал два значительных открытия в квантовой теории металлов. Совместно с С.П. Шубиным сумел объяснить фотоэлектрическую эмиссию электронов из металла и открыл особые, локализованные вблизи поверхности кристаллического тела состояния электрона, называемые «таммовскими поверхностными уровнями» (1930–1932), которые имеют большое значение для микроэлектроники, физики поверхностей и контактных явлений.
Разработал известный и широко применяющийся в случае непригодности теории возмущений метод – метод Тамма–Данкова (1945). С середины 1950-х гг. развивал теорию квантованного пространства-времени Х. Снайдера.
Совместно с И.М. Франком и П.А. Черенковым, аспирантом С.И. Вавилова, работал над задачей, получившей официальное название «эффект Черенкова» или «излучение Вавилова–Черенкова» (1930–1944). В процессе сравнения механизмов люминесценции ураниловых солей под действием гамма-лучей и при возбуждении видимым светом и рентгеновскими лучами, П.А. Черенков обнаружил слабое свечение, испускаемое под действием гамма-лучей чистыми жидкостями в отсутствие в них солей урана. И.Е. Тамм путём глубокого и сложного математического анализа создал полную теорию излучения. Он показал, что в жидкости электрон может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в этой жидкости – тогда внутри некоторого конуса и возникает свечение.
Л.И. Мандельштам, с которым И.Е. Тамм провёл ряд исследований в области квантовой механики, подчёркивал, что
«при пользовании математикой Тамм никогда не упускает из вида физическую, реальную сторону дела и как бы подсказывает способ экспериментальной проверки своих теоретических полученных результатов. Этим – работы Тамма, будучи теоретическими по существу, отличаются от других чисто отвлечённых работ и связуются с экспериментом».
Эффект стал основой ряда современных методов детектирования быстрых заряженных частиц, движущихся в атмосфере, в воде, во льду. Для самой излучающей частицы эффект ведёт к новому, коллективному механизму её торможения в среде за счёт взаимодействия частицы сразу со многими частицами среды. Практическое применение эффекта нашло выражение в создании черенковских счётчиков – детекторов быстрых заряженных элементарных частиц, позволяющих эффективно выделять высокоэнергичные релятивистские частицы на уровне большого фона низкоэнергичных частиц.
Лауреат Государственной премии СССР (1953).
Лауреат Государственной премии СССР за открытие и исследование излучения электронов при движении их в веществе со сверхсветовой скоростью, результаты которых обобщены и опубликованы в «Трудах ФИАН имени П.Н.Лебедева» (1946, соавт.).
Награждён Большой золотой медалью имени М.В. Ломоносова за выдающиеся достижения в теории элементарных частиц и других областях теоретической физики (АН СССР, 1967).
Награждён премией имени П.А. Черенкова за серию работ по созданию ускорительного комплекса ФИАН в Троицке и проведению экспериментов по физике высоких энергий (РАН, 1999, первое присуждение премии).
Первая мировая война. Студентов в течение первых двух лет не призывали на военную службу. Весной 1915 г. И.Е. Тамм вступил во Всероссийский земский союз Красного креста и отправился добровольцем на фронт – «братом милосердия», переносил раненых и ухаживал за ними. В августе вернулся в университет.
1917 год. После Февральской революции активно участвовал в политической деятельности. Выступал на многочисленных антивоенных митингах, печатал и распространял антивоенную литературу. Избран делегатом от Елисаветграда на I Всероссийский съезд советов рабочих и солдатских депутатов в Петрограде. Принадлежал к фракции меньшевиков-интернационалистов (РСДРП(м), группа Мартова).
Октябрьские события встретил в Москве, однако участия в восстании не принял – был арестован «белыми» и сидел под домашним арестом в районе Никитских ворот.
1937 год. По делу о вредительстве пострадали его младший брат Леонид и друг детства Б.М. Гессен. И.Е. Тамма неоднократно вызывали для дачи показаний.
«2 марта меня пригласил ректор университета к себе и сказал, что в связи с некоторыми настроениями, создавшимися в Физическом институте, он рекомендует мне подать в отставку с места заведующего кафедрой теоретической физики, сохраняя, конечно, за собой профессорство в университете, причём по моему адресу здесь было сказано несколько комплиментов. При этом Бутягин сказал, что, “видите ли, настроение общественности не всегда бывает здоровым”. Я сначала заявил, что заявления не подам, а потом, подумав, написал такое заявление относительно моего отчисления от заведывания кафедрой. В этом и заключается моё “бегство” из университета».
В 1946 г. не был допущен к избранию в академики АН СССР.
Атомный проект. Заведующий Теоретическим отделом Физического института имени П.Н. Лебедева АН СССР (1934–1937, 1943–1971). В 1943 г. начались и быстро развивались советские работы по созданию атомного (ядерного – уранового и плутониевого) оружия. Привлечён к работе над проектом водородной бомбы в 1946 г.
«Его широкие и фундаментальные знания, исключительные способности методиста делали очень ценным участие в обсуждениях, в развитии идеи, в доведении её до кондиции. Он прекрасно чувствовал подводные камни, сложность “береговой” линии, к которой надо было довести корабль научной мысли. Кстати сказать, я убедился, насколько важным – даже на технически продвинутых стадиях термоядерного проекта – было фундаментальное физическое образование. Инженеры – даже очень хорошие инженеры – в этой наукоёмкой технике слишком были готовы фантазировать, но из-за отсутствия глубокого понимания фундаментальной физики не могли всерьёз ориентироваться в этой области. Кроме того, что И.Е. Тамм был замечательный методист, он был ещё и “мечтатель”, в отличии, например, от сурового прагматизма Ландау или математически мощного трезвомыслия Фока» (Ю.А. Романов).
По инициативе С.И.Вавилова организовал в отделе группу по созданию водородной бомбы, в которую вошли В.Л. Гинзбург и А.Д. Сахаров (1948). Совместно с А.Д. Сахаровым начал работу по проблеме управляемой термоядерной реакции, в основу которой были положены идеи о термоизоляции горячей плазмы от стенок с помощью магнитного поля (МТР). Провёл математические расчёты и оценки магнитного дрейфа, магнитных поверхностей. Эти работы привели к использованию управляемого термоядерного синтеза для промышленных целей и созданию, в дальнейшем, установок токамак.
Работал в сверхсекретном городе-институте Сарове (1950–1953). Учёные, к которым присоединился Н.Н. Боголюбов, высказали несколько важных идей, позволивших создать такую бомбу в кратчайшие сроки. И.Е. Тамм, понимая необходимость огромной вычислительной работы, установил также тесный контакт с группой математиков, руководимых А.Н. Тихоновым. Первый термоядерный заряд «слойка» (РДС-6с, подразумевала атомный заряд, окружённый несколькими слоями лёгких и тяжёлых элементов) был успешно испытан на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 г. За исключительные заслуги перед государством при выполнении специального задания правительства награждён званием Героя Социалистического Труда. «Слойка» не была принята на вооружение – её сменила РДС-37 – первая советская двухступенчатая термоядерная бомба, разработанная А.Д. Сахаровым и Я.Б. Зельдовичем.
Государственные награды: Герой Социалистического Труда (1954). Ордена – Ленина (1953, 1954, 1956, 1965), Трудового Красного Знамени (1945), медаль «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.» (1946).
Награды иностранных государств: Нобелевская премия по физике (совм. с И.М. Франком и П.А. Черенковым) «за открытие и толкование эффекта Черенкова» (Шведская королевская академия наук, 1958). Для И.Е. Тамма столь высокая награда оказалась совершенно неожиданной и казалась ему случайной. Он сожалел, что не получил премию за теорию ядерных бета-сил, которую считал своей лучшей работой (1934).
1958 г. Вручение И.Е. Тамму Нобелевской премии
|
Основные труды: «Рентгеновские лучи» (1927), «Магнитный момент ядра и свойства нейтрона» (1934), «Проблема атомного ядра» (1936), «Изучение равномерно движущегося электрона» (1939), «К теории спина» (1947), «К релятивистской теории взаимодействия нуклонов» (1953), учебник «Основы теории электричества» (1929).
Память. Его имя носит площадь на территории Гагаринского района Юго-Западного административного округа Москвы (1995).
Теоретический отдел ФИАН переименован в Отдел теоретической физики имени И.Е. Тамма ФИАН (1972).
РАН учредила золотую медаль имени И.Е. Тамма за выдающиеся работы по теоретической физике и физике элементарных частиц, теории поля (2010).
АН СССР/РАН учредила премию имени И.Е. Тамма за выдающиеся работы по теоретической физике и физике элементарных частиц, теории поля (1980–2007).
Литература: Бялко А., Успенская Н. (сост.) Капица. Тамм. Семёнов. В очерках и письмах. – М., 1998; Ю.А.Романов. Интервью.