Томская научная школа радиационной физики диэлектриков
Одним из крупнейших научных направлений, созданных в ТПУ, является радиационная физика диэлектриков. Объектом исследования радиационной физики диэлектриков являются процессы в твердых телах под воздействием потоков ионизирующих излучений.
П.С. Тартаковский и А.А. Воробьев
Предшественниками этой школы были П.С. Тартаковский, выдающийся советский ученый, основоположник экспериментальной квантовой физики, работавший в Томске в 1929 – 1937 гг., и его ученик профессор А.А. Воробьев. Выдающийся организатор, он с огромной энергией и размахом развивал научные идеи своего учителя, сгруппировав вокруг себя молодых научных сотрудников, аспирантов, студентов, превратил ТПИ в крупный учебный и научный технический вуз на Востоке страны с мощной материальной базой. А.А. Воробьевым была развита теория диэлектрического пробоя диэлектриков, разработаны способы использования электрических разрядов для дробления и бурения горных пород, создана крупнейшая в Сибири высоковольтная лаборатория, создано новое научное направление по электромагнитной диагностике материалов и геодинамических процессов.
Труды П.С. Тартаковского – одного из создателей экспериментальной квантовой физики – и его учеников явились той основой, из которой развилась Томская научная школа физики диэлектриков. Она зародилась в СФТИ в 1929–1937 гг. благодаря выдающейся научной деятельности П.С. Тартаковского, а развилась в Томском политехническом университете благодаря выдающейся организационной деятельности одного из учеников П.С. Тартаковского – Александра Акимовича Воробьева.
Радиационная физика диэлектриков, как научное направление в ТПИ, появилась под влиянием на А.А. Воробьева его учителя П.С. Тартаковского и следующих объективных причин. Сразу после окончания второй мировой войны начинается интенсивное развитие ядерной энергетики. Под Томском создается один из крупнейших центров ядерной промышленности, а в Томском политехническом вскоре по инициативе А.А. Воробьева открывается Физико-технический факультет для подготовки специалистов в этой области.
При ТПИ открывается научно-исследовательский институт ядерной физики, один за другим сооружаются источники ядерных излучений: электронные ускорители различных типов от синхротрона "Сириус", рассчитанного на ускорение электронов до 1,5 ГэВ, до малогабаритных бетатронов, а также электростатический ускоритель, микротроны, циклотрон, позволяющий ускорять протоны, альфа-частицы и легкие ионы, исследовательский ядерный реактор.
В сравнительно короткие сроки Томский политехнический входит в десятку мировых центров ядерной физики и техники по уникальному набору разнообразных источников ядерных излучений.
Одним из первых среди ведущих ученых страны А.А. Воробьев осознает потребность в создании радиационно стойких и радиационно чувствительных материалов (радиационое материаловедение), необходимость разработки защиты от ядерных излучений, возможность использования излучений в технике и технологии обработки материалов, в приборах для неразрушающего контроля структуры и качества изделий производства.
А.А. Воробьев понимал необходимость глубоких и масштабных фундаментальных исследований в области радиационной физики твердого тела. С присущим ему размахом и темпами во второй половине 50-х годов в Томском политехническом начинаются исследования в области радиационной физики и химии твердого тела. А.А. Воробьев создает проблемную лабораторию электроники диэлектриков и полупроводников (лаб. ЭДИП), которая объединяет научную деятельность многих кафедр.
К концу 50-х гг. уже сформировались научные коллективы, работающие в области радиационной физики твердого тела и в других научных центрах страны, появилась потребность в общении специалистов, в оперативном обмене новой информацией.
На традиционных конференциях по люминисценции и физике диэлектриков увеличилось количество докладов, посвященных проблемам радиационной физики твердого тела.
Первое совещание по радиационной физике было проведено в сентябре 1965 г. в Киеве. На нем присутствовали представители большинства школ СССР.
В июне 1967 г. в Томске была проведена межвузовская конференция по радиационной физике. Она была более представительной, чем совещание в Киеве. Кроме городов - участников киевского совещания была представлена Прибалтика и Иркутск.
С 1969 г. конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов стали регулярно проводиться в Риге. С самого начала они имели свое явно выраженное направление. На них обсуждались вопросы дефектообразования, изучения структуры дефектов, влияния дефектов на свойства материалов.
Основными объектами исследований, которые обсуждались на конференции, были, прежде всего, щелочно-галоидные и ионные кристаллы. В работе конференций принимали участие и специалисты по полупроводникам, которым были близки проблемы создания дефектов при распаде электронных возбуждений.
Практическая направленность рассматриваемых вопросов была в разработке методов оценки, прогнозирования радиационной стойкости материалов, работающих в поле радиации, синтеза материалов с заданной чувствительностью к действию радиации. На первых семи конференциях в Риге председателем оргкомитета был профессор К.К. Шварц. В работе всех конференций активное участие принимали томичи.
После развала СССР конференции проводились в Томске. Третий раз эта конференция проводилась здесь в 1999 году. На конференции была подчеркнута роль профессора А.А. Воробьева в развитии научного направления.
Сообщение о подготовке конференции РФХ-10 вызвало интерес у специалистов, работающих в области радиационной физики и химии неорганических материалов не только в России, но и за рубежом. На конференцию было прислано около 350 тезисов докладов ученых из Англии, Франции, США, Германии и других стран дальнего и ближнего зарубежья.
На ней были прослушаны десятки докладов. Общие дискуссии были проведены по обсуждению таких проблем, как "Распад электронных возбуждений на пары дефектов", "Студент, наука, образование", "Радиационная экология".
При конференции работала Всероссийская школа молодых ученых "Физикохимия неорганических материалов". Участие в ней приняли молодые ученые, аспиранты и студенты томских, иркутских, кемеровских, новосибирских и екатеринбургских вузов.
Проведение таких крупных научных конференций в Томске является признанием заслуг профессора А.А. Воробьева, его школы в радиационной физике твердого тела не только в России, но и далеко за ее пределами.
Д.И. Вайсбурд
Один из ведущих представителей Томской научной школы физики диэлектриков – Д.И. Вайсбурд. Он создал крупное научное направление, его статья, опубликованная в одном из престижных физических российских журналов «Письма в ЖЭТФ» (1972, т. 15, № 9), и монография «Высокоэнергетическая электроника твердого тела» (Наука, 1982 г.) являются первыми в отечественной и зарубежной научной литературе публикациями в этом направлении.
За короткий период времени Д.И. Вайсбурдом был обнаружен целый ряд новых физических явлений: хрупкое разрушение – холодный раскол твердого диэлектрика одним импульсом облучения электронами; новый вид фундаментального свечения – внутризонная радиолюминисценция диэлектриков; новый вид неравновесной проводимости, при которой основными носителями заряда являются ионизационно-пассивные высокоэнергетические электроны зоны проводимости диэлектрика; мощная критическая электронная эмиссия, вызванная инжекцией электронного пучка в диэлектрик; генерация продольных и изгибных акустических волн в диэлектрике электронным пучком высокой плотности.
В последующем Вайсбурд продолжал интенсивные научные исследования в двух направлениях: построение теории уже обнаруженных и экспериментально изученных явлений, разработка новой техники физического эксперимента. Вместе с учениками разрабатывал и создавал уникальные экспериментальные установки, в каждой из которых два мощных источника радиации два сильноточных ускорителя электронов или пикосекундный лазер и сильноточный ускоритель) синхронизированы между собой и регистрирующей аппаратурой высокого временного разрешения. Такой техники пока не создано в других странах. Используя ее, Вайсбурд с учениками обнаружил и исследовал еще ряд новых физических явлений, связанных с неустойчивостями диэлектриков в сильных электрических и акустических полях.
В конце 1960-х гг. возникло новое научное направление – физика нелинейных процессов в диэлектриках при мощных импульсных радиационных воздействиях, созданное профессором кафедры теоретической и экспериментальной физики Д.И. Вайсбурдом и его учениками.
Литература
1. Гагарин А.В. Профессора Томского политехнического университета. Т.3, ч. 1. Томск: Изд-во ТПУ, 2005.
2. Николаев М.Г. Ректор Томского политехнического института А.А. Воробьев. Воспоминания и размышления. Издательство "Красное знамя". Томск - 2001.
3. Журнал ТПУ «Томский политехник» № 10, 2004-199 стр.