ЕЛЕУЛІ ЖАҢАЛЫҚ АШҚАН ФИЗИКТЕР
16
бұрынғы көзқарастағыдай
атом электрмагниттік энергияны үздіксіз түрде
шығармайтынын ескертіп, атом әлгі энергияны белгілі бір мөлшермен
квант-
пен тарататынын болжады. Бірақ Максвелльдің электрдинамикасына сәйкес
мұндай атом орнықсыз: электрондар дөңгелек (эллипстік) орбиталар бойынша
қозғалғанда үдеуге ұшырайды, сондықтан үздіксіз электрмагниттік толқындар
тарататын (шығаратын), яғни энергия шығындайтын болмақ, бірте-бірте ~10
-8
секунд уақытта ядроға жақындап, оған құлап түспек. Атомның планеталық моделі
классикалық физика аясында атомдардың тұрақсыздығына әкеп соқтырды. Осы
мәселені шешу үшін дат физигі Нильс Бор (1885 – 1962) атомдардың тұрақты-
лық күйлерінің болатындығын постулаттады, электрондар осы күйлерде бол-
ғанда сәуле шығармайды. Электрондар осындай бір күйден екінші күйге
ауысқанда энергия шығаратын (тарататын) немесе жұтатын болады. Атом
энергиясының үздікті болуы (дискреттілігі) ғылыми тәжірибе жүзінде дәлелденді
(Франк-Герц тәжірибесі, 1913 – 1914 жылдары).
1905 ж. А.Эйнштейн М.Планктың болжалын дамытып
электрмагниттік
энергияның да квантпен тұтылатынын болжады. Осы болжам негізінде
классикалық электрдинамика шешімін таптырмай келген
фотоэффектінің
заңдылығын түсіндірді. Осылайша бір кездері қолдау көрсетілмеген
жарық
И.Жолио-Кюри Ф.Жолио-Кюри э.Ферми В.паули
Р.оппенгеймер Р.Мессбауэр Аристотель о.Ремер
ЕЛЕУЛІ ЖАҢАЛЫҚ АШҚАН ФИЗИКТЕР
17
сәуленің корпускулалық теориясы қайтадан жаңғырды. Жарық сәуле бөл-
шектер ағыны түрінде де, бір мезгілде ол толқындық қасиетке (дифракция,
интерференция) де ие бола алады. Сәулелерді «кванттау» ішкері қозғалыстардың
да тек секірмелі түрде өзгеріске ұшырайтынын аңғартты [1913 ж. дат физигі
Нильс
Бор (1885 – 1962)]. Осы кезеңде ағылшын физигі Эрнест Резерфорд
(1871 – 1937) заттардың
альфа-бөлшектерді шашырату құбылысын зерт-
теу нәтижесінде алынған мәліметтер негізінде
атом ядросының болатынын
тәжірибе жүзінде дәлелдеді. Осыны ескере отырып, Резерфорд
атомның
ғаламшарлық моделін жасады.
н.Бор тұжырымдаған атомның кванттық теориясының алғашқы нұсқа-
сының ішкі қайшылығы болды: электрондардың қозғалыстарын сипаттау үшін
Н.Бор электрондардың мүмкін болатын қозғалыстарына кванттық шектеу қойды.
Әсерлердің дискреттілігі және оның мөлшерлік өлшемі –
планк тұрақтысы (һ)
механика мен электрдинамиканы түбегейлі қайта құруды қажет етті. Классикалық
заңдар тек жеткілікті үлкен массалы денелерді қарастырғанда дұрыс болды, бұл
денелер үшін әсер шамасы
планк тұрақтысымен салыстырғанда үлкен және
әсерлер дискреттілігін ескермеуге болады.
ХХ ғасырдың 20-жылдары кванттық немесе толқындық механика микробөл-
шектер қозғалыстарының релятивтік (салыстырмалылық) емес теориясының
логикалық жүйелі аяқталуы болды. Мұның негізіне Планк-Эйнштейн-Бордың
кванттау идеясы және 1923 ж. француз физигі Луи де
Бройльдің (1892 – 1987)
кез келген материяның корпускулалық-толқындық екіжақтылық табиғаты туралы
болжалы алынды.
1912 ж. неміс физигі Макс
Лауэ (1879 – 1960) рентген сәулесінің кристалдардағы
дифракциясын ашты. Осы жаңалық негізінде атомдардың кристалдардағы ор-
наласуын анықтау әдісі табылды, осы әдіс бойынша атомаралық арақашықтық
өлшенген, бұл
рентгендік құрылымдық талдаудың [кеңес физигі Георгий
Вульф (1863 – 1925), ағылшын физиктері Уильям Генри
Брэгг (1862 – 1942),
Уильям Лоренс
Брэгг (1890 – 1971)] бастамасы болды.
1928 ж. ағылшынның теорияшыл физигі Поль
дирак (1902 – 1984)
электрон
қозғалысының кванттық релятивтік теңдеуін қорытып шығарды (Дирак
теңдеулері), осы теңдеуден
электронның спині болатыны белгілі болды. Осы
теңдеу негізінде 1931 ж. Дирак
позитронның болатынын алдын ала болжады.
позитрон – алғашқы антибөлшек, оны 1932 ж. американ физигі Карл
Ан-
дерсон (1905 – 1991) ғарыштық сәуле құрамынан тапты. 1955 – 56 жылдары
сәйкес түрде антипротон және антинейтрон ашылды. 1928 ж. кеңес физигі Яков
ЕЛЕУЛІ ЖАҢАЛЫҚ АШҚАН ФИЗИКТЕР
18
Френкель (1894 – 1952) мен немістің теорияшыл физигі Вернер Гейзенберг
(1901 – 1976)
ферромагнетизмнің негізіне кванттық ауыспалы өзараәсерлесу
жататынын көрсетті; 1932 – 33 жылдары француз физигі Луи
неель (1904 –
2000) және кеңес физигі Лев
Ландау (1908 – 1968) біріне-бірі тәуелсіз түрде
антиферромагнетизмді алдын ала болжады.
Нидерланд физигі Гейке
Камерлинг-оннестің (1853 – 1926) асқынөткізгіштікті
(1911) және орыс физигі Петр
Капицаның (1894 – 1984)
асқынаққыштықты
(1938) ашуы
кванттық статикада жаңа әдістердің дамытылуына ынталандырды.
1917 ж. А.Эйнштейннің еріксіз сәуле шығарудың кванттық теориясының
негізінде XX ғасырдың 50-жылдары радиофизиканың жаңа саласы
кванттық
электроника пайда болды. Орыс физиктері Николай Басов (1922–2001) пен Алек-
сандр
прохоровтың (1916 – 2002) [американ физигі Чарльз
таунсқа (1915–2015)
қатыссыз түрде] өздері жасаған
мазері арқылы электрмагниттік толқындарды
тудырды және күшейтті. 60-жылдары жарық сәуленің кванттық генераторлары –
лазерлер жасалды.
XX ғасырдың 40-жылдары
атом ядросының құрылымын және онда
өтетін үрдістерді танып білуге және
қарапайым бөлшектер физикасының
тұжырымдалуына байланысты физикада үлкен бетбұрыс болып, әрі қарай дамы-
тылды. Резерфордтың атом ядросын ашуының алдында радиоактивтілік ашылды
[француз физиктері: Антуан Анри
Беккерель (1852 – 1908), Пьер
Кюри (1859 –
1906) мен Мария
Склодовская-Кюри (1867 – 1934)]. 1903 ж. Резерфорд пен оның
отандасы физик әрі химик Фредерик
Содди (1877 – 1956) радиактивтілік құбылысы
зарядталған бөлшектер шығару мен қатар өтетін элементтердің өз еркімен
өзгеруінің нәтижесі екенін түсіндірді. 1919 ж. Резерфорд альфа-бөлшектердің
шашырауы бойынша жүргізілген тәжірибені жалғастыра отырып,
азот ядро-
сын оттек ядросына айналдыруды жүзеге асырды. 1932 ж. ағылшын физигі
Джеймс
Чэдвиктің (Чадвик) (1891 – 1974)
нейтронды ашуы осы заманғы
протон-
ды-
нейтронды ядро моделін жасауға әкелді [орыс физигі Дмитрий
Иваненко
(1904 – 1994), неміс физигі Вернер
Гейзенберг (1901 – 1976)]. 1934 ж. француз
физиктері Ирен (1897 – 1956) және Фредерик (1900 – 1958)
Жолио-Кюрилер
жасанды радиактивтілікті ашты.
Зарядталған бөлшектердің үдеткіштерін жасау әртүрлі ядролық реакци-
яларды зерттеуге мүмкіндік жасады. Сол кезеңнің маңызды нәтижесі
атом яд-
росы ыдыратылуының ашылуы болды. 1939 – 45 жылдары алғаш рет
уран-
235-тің тізбекті ядролық реакциясы арқылы ядролық энергияны бөліп шығару
жүзеге асырылды. Ядролық энергия алғаш рет КСРО-да бейбіт мақсат үшін
