Наука и общество. Нобелевские премии по физике. Современная физика. История физических открытий конца ХХ века, страница 17

Дальнейшее развитие этого направления — зонная инженерия (в физике принято название — «гетероструктуры с квантовыми точками»). В тонкой пленке (матрице) образуются «точки» нанометрового масштаба, заполненные другим полупроводником.

Такая «точка» ведет себя как «одно-электронный атом». Имея систему, где «точки» расположены в определенном порядке, можно получать гетероструктуры, которые будут использоваться для создания все более совершенных в технологическом плане радиотехнических устройств.

В настоящее время наблюдается повышенный и вполне оправданный интерес к этому направлению в физической науке. Это одна из наиболее динамично развивающихся областей исследований в физике твердого тела, которая способствует техническому прогрессу.

Фазовые переходы второго рода и

родственные им. Бозе-эйнштейновская конденсация в газах. Сложные вопросы, обсуждаемые в этом разделе, пока не нашли адекватного освещения даже в научно-популярной литературе, не говоря уже о школьных и вузовских учебниках. Причиной тому — новизна проблемы, а также крайняя сложность ее физической сущности и математического описания.

Проблема фазовых переходов может быть названа проблемой века (по крайней мере, в области макрофизики), хотя физики работают над ее решением уже более ста лет. Среди тех, кто внес решающий вклад в решение этой проблемы, нужно назвать Л.Д.Ландау, Энрико Ферми (1901 — 1954) (рис. 86), Кеннета Вильсона (Нобелевского лауреата 1982 г.) и др. В настоящее время наибольший интерес физики проявляют к критическим точкам, фазовым переходам второго рода и близким к ним. Здесь можно выделить два основных направления: общую теорию и анализ разнообразных конкретных, часто весьма специфических, переходов. В последнее время созданы методы, позволяющие описывать поведение вещества вблизи критических точек и точек переходов второго рода. Все большее внимание привлекают к себе экзотические фазовые переходы: в атомарном водороде, в экситонной жидкости, в лафлиновской жидкости, переход в сверхтекучее состояние в молекулярном водороде, переходы в магнетиках, в жидких и квантовых кристаллах, в сверхплотном веществе, например в нейтронных звездах.

Особое внимание уделяется бозе-эйнштейновской конденсации в газах, в частности в атомарном водороде, находящемся в магнитном поле. Исследования в этой области — фундаментальные для физики. Показателем уровня интереса физиков к этому вопросу является присуждение Нобелевской премии за 2001 г.

Э.А. Корнеллу (США), В.Кетерлю (Германия) и К.Е.Вейману (США) за открытие бозе-эйнштейновской конденсации в разбавленном газе атомов щелочных металлов и первичные исследования свойств этих конденсатов.

Поведение вещества в сверхсильных магнитных полях. Современная физика — наука, изучающая вещество в экстремальных условиях. И сильные магнитные поля могут служить характерным примером таких условий. А пионером в проведении подобных исследований явился П.Л.Капица, который в 1924 г. — в бытность свою сотрудником Кавендишской лаборатории — начал широкие эксперименты по созданию сильных магнитных полей и их использованию для воздействия на вещество. Несмотря на то, что величины магнитных полей, полученные к настоящему времени в лабораториях, пока еще значительно уступают наблюдаемым в природе (например, в пульсарах), лабораторные исследования могут моделировать целый ряд природных явлений. Кроме того, по мнению многих ученых, изучение поведения вещества в сильных магнитных полях имеет весьма значительные технические перспективы. В связи с этим включение данного вопроса в число наиболее важных и подлежащих широкой популяризации представляется нам оправданным.