Атомна фізика

Визначення і загальна характеристика

А́ТОМНА ФІ́ЗИКА (грец. ἄτομος — неподільний, φύσις — природа) — роз­діл фізики, що ви­вчає будову і властивості атомів, а також процеси на атомному рівні. Атомом грец. філософи Левкіпп і Демокрит називали най­дрібніші, неподільні частинки будь-якого тіла. Ідея атомізму тривалий час була на­дба­н­ням лише філософії. Сут­тєво змінив становище роз­виток хімії, до якої ця ідея вві­йшла вже як наук. гіпотеза. По­ступово ідея атомізму пере­йшла у фізику, і першим її за­стосува­н­ням була електрика. Від­кри­т­тя 1896 франц. ученим А. Бек­керелем явища радіо­активності і в 1897 Дж. Дж. Томсоном електрона, перші екс­перим. під­твердже­н­ня подільності атома започаткували нову наук. галузь — А. ф. Важливим кроком у роз­витку А. ф. стала планетарна модель атома Е. Резенфорда (1911). Найвидатніші пред­ставники цієї науки: Н. Бор (один із творців теор. засад А. ф.), М. Склодовська-Кюрі, П. Кюрі, І. та Ф. Жоліо-Кюрі (першодослідники радіо­активності, теоретики ланцюгових реакцій), М. Планк (один із засн. квантової теорії), Е. Фермі (один із перших екс­периментаторів на ядер. реакторах, при­скорювачах, кер. робіт у галузі військ. за­стосува­н­ня ядер. фізики), А. Айнштайн (творець заг. і спец. теорії від­носності, єдиної теорії поля), П. Еренфест (один із засн. квантової динаміки), І. Курчатов (екс­периментатор і організатор рад. атом. енергетики), П. Капиця (дослідник треків заряджених частинок у магніт. полях), Л. Ландау (засн. теорії магніт. моментів ядер). Теор. основою сучас. А. ф. є квантова механіка, творцями якої були Л. де Бройль, В. Гайзенберґ, Е. Шрьодінґер, П. Дірак, М. Борн та ін. До 1940 А. ф. належала до «чистої» науки, яка не мала широкого практ. за­стосува­н­ня в госп-ві та економіці. У 1939–42 від­крито шляхи вивільне­н­ня внутр. енергії атома. У 1945 амер. атомні бомби скинуто на япон. міста Гіросіму і Наґасакі, а 1954 почала працювати перша пром. АЕС. Якісний стрибок у цій галузі стався в 60-х рр., коли на­громадже­н­ня великої кількості екс­перим. роз­вʼязків, отриманих різними наук. центрами, дало змогу створити потужні при­скорювачі, за допомогою яких установили нову структуру ядер. частинок. Першими центрами А. ф. на тер. Росії були С.-Петербур. університет, Моск. військ.-мед. академія, Радієвий ін­ститут у Петро­граді, засн. 1922 B. Вернадським; в Україні — Харків. університет та Харків. фіз.-тех. ін­ститут. На першому етапі свого роз­витку А. ф. охоплювала й пита­н­ня, повʼязані з будовою атомного ядра. У 30-х рр. 20 cт. було зʼясовано, що природа взаємодій в атом. ядрі інша, ніж у зовн. оболонці атома, і це при­звело до виділе­н­ня самост. галузі науки — ядерної фізики. У 50-х рр. від неї від­окремилася фізика елементарних частинок, або фізика високих енергій. Осн. роз­ділами А. ф. є теорія атома, рентґенівська та атомна спектроскопія, фізика атомних та іон­них зі­ткнень. Теорія атома детально ви­вчає рівні енергії атомів, значе­н­ня моментів кількості руху та ін. характеристики станів атомів. Оптична спектро­скопія ви­вчає сукупність спектральних ліній, ви­значає характеристики рівнів енергії атома, тонку структуру рівнів енергії, зміще­н­ня їх і роз­щепле­н­ня в електрич. і магніт. полях. Досягне­н­ня атом. спектро­скопії створили екс­перим. основу квантової механіки. Великого значе­н­ня атомна спектро­скопія набула у звʼязку із за­стосува­н­ням лазерів і мазерів, де елементар. ви­промінювачами є атоми чи іони як у вільному, так і в звʼязному стані. Рентґенівська спектро­скопія, ви­вчаючи ви­промінюва­н­ня та по­глина­н­ня рентґенів. промі­н­ня, ви­значає енергію звʼязку внутр. електронів з ядром атома (енергію іонізації, роз­поділ електрич. поля всередині атома тощо). Нині провід. центром А. ф. в Україні є Наук. центр «Ін­ститут ядер. досліджень» НАНУ. Серед зарубіжних наук. осередків виділяються центри ядер. дослідж. у Молі (Бельгія), Сакле і Кадараше (Франція), Япон. н.-д. центр атом. енергії, Айдагська нац. інж. лаб. (США), Н.-д. центр у Студсвіке (Швеція), Н.-д. ін­ститут атом. реакторів (РФ) та інші (всього їх налічується понад 40). Структуризація А. ф. зумовила виникне­н­ня таких напрямків, як атомна енергетика; виробництво атом. палива; радіаційна без­пека; керований термо­ядерний синтез; фізика плазми; ядерне приладобудува­н­ня тощо. В Україні під­готовку спеціалістів із за­знач. напрямів здійснюють Київ. університет (ядерна фізика); Нац. тех. університет України «Київ. політех. ін­ститут» (атом. електро­станції і установки); Одес. політех. ін­ститут (радіо­екологія, атом. електро­станції та установки); Харків. університет (екс­перим. ядерна фізика, фізика плазми, радіац. матеріало­знавство).

Літ.: Ферми Э. Ядерная физика / Пер. с англ. Москва, 1951; Гайда Р. П. Атомна фізика. Л., 1965; Борн М. Атомная физика / Пер. с англ. Москва, 1970; Білий М. У. Атомна фізика. К., 1973; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. Москва, 1974; Атом от А до Я. Москва, 1975; Хунд Ф. История квантовой теории / Пер. с нем. К., 1980; Шпольский З. В. Атомная физика: В 2 т. Москва, 1984; Атомная наука и техника в СССР. Москва, 1987; Ахиезер А. И. Атомная физика: Справоч. пособ. К., 1988; Курс общей физики: В 3 ч. Ч. 3. Оптика. Физика атома и атомного ядра. К., 1994; Пере­лік робіт, виконаних у від­ділі ядерної фізики за 1970 — 1995 рр. К., 1995; Холмовский Ю. А. Толковый словарь по атомной науке и технике. Москва, 1995; Загальні основи фізики: Навч. посіб. У 2 кн. Кн. 2. Електродинаміка. Атомна та субатомна фізика. К., 1998; Физика твердого тела. Атомная и ядерная физика (практикум по физике): Учеб. пособ. Св., 1998; Элементарный учебник физики: В 3 т. Т. 3. 12-е изд. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. Москва, 2000.

А. П. Кудін

Завантажити статтю