Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас. Повні уроки>>Фізика: Творцi фiзичної науки. Внесок українських вчених у розвиток фiзики.

Тема

• Творцi фiзичної науки. Внесок українських вчених у розвиток фiзики

Мета

• Ознайомитися з  розвитком науки на Україні , познайомитися с досягненнями українських вчених.

Хід уроку

Творцi фiзичної науки

Протягом життя одного покоління ми стали свідками бурхливого післявоєнного розвитку фізики в усьому світі, і особливо в Радянському Союзі. Фізика розповсюджилась в усіх галузях господарства: енергетиці, машинобудуванні, транспорті, зв'язку, біологіїї, медицині. Успіхи фізики у військовій справі в XX столітті стали визначати клімат міжнародних відносин.

Під керівництвом академіка И. В. Курчатова були розгорнуті широкі дослідження зі створення своєї атомної зброї. Ігор Васильович Курчатов давній друг УФТІ і його директори академіка Кирила Дмитровича Синельникового, що високо цінував роботи інституту, негайно включив ФТІ АН УРСР (УФТІ) у виконання Атомного проекту СРСР. У цьому секретному проекті інститут звався Лабораторією № 1. Держава не жалувала засобів на розвиток ядерної фізики. Зрозуміло, насамперед для створення зброї але, на щастя, це сприяло розвитку атомної енергетики й інших супутніх напрямків. Так фізика по необхідності стала в той час "головної" наукою в СРСР.

"Головний стовбур - батько" - Український фізико-технічний інститут (УФТІ)

Це перший в Україні фізичний інститут, директором якого був И. В. Обреимов, з конкретною науковою програмою: фізика низьких температур (Л. В. Шубніков), ядерна фізика (К. Д. Синельніков, А. К. Вальтер, А. И. Лейпунський), радіофізика (А. А. Слуцкін), теоретична фізика (Д. Д. Іваненко, Л. Д. Ландау). Заснований в 1928 році.

Уже в перші роки свого існування УФТІ впевнене заявив про себе серйозними успіхами. Це вперше в СРСР одержання рідкого водню (1931 р.), а потім рідкого гелію (1932 р.) у криогенній лабораторії, створеної блискучим, із трагічною долею, фізиком-експериментатором Л. В. Шубніковим; створення першого в СРСР радіолокатора, і звичайно ж, успішний експеримент по розщепленню атомного ядра в 1932 році, що стало початком розвитку ядерної фізики в Радянському Союзі.

Бурхливий зріст інституту почався в післявоєнний час, коли його директором став видатний вчений-енциклопедист, що відродив колишні й створив нові напрямки у фізиці  академік Кирило Дмитрович Синельніков. Тематиці досліджень стає тісно в рамках одного інституту, в УФТІ з'являються наукові "діти", а потім й "онуки". В 2004 році інститут «повернувся» в Академію наук України.

1. Інститут радіофізики й електроніки імені А. Я. Усикова. Харків. Заснований в 1955 році. Перший директор - академік А. Я. Усиков.
2. Фізико-технічний інститут низьких температур імені Б. И. Веркина. Харків. Заснований в 1960 році. Перший директор - академік Б. И. Веркин.
3. Всесоюзний науково-дослідний інститут матеріалів електронної техніки. Калуга. Заснований в 1965 році. Перший директор - Ф. И. Бусол.
4. Науково-технічний центр электрофізичної обробки. Харків. Заснований в 1990 році. Перший директор - член-кореспондент В. Ф. Клепіков.
5. Інститут прикладної фізики. Суми. Заснований в 1994 році. Перший директор - академік В. Е. Сторижко.
"Гілки-онуки"
6. Фізико-технічний інститут імені А. А. Галкіна Донецьк.. Перший директор - академік А. А. Галкін.
7. Радіоастрономічний інститут . Харків. Перший директор - академік В. Н. Литвиненко.
8.Інститут проблем криобіології й криомедицини . Харків. Заснований в 1972 р. Перший директор - член-кореспондент Н. С. Пушкар.
Нарешті правнук
9. Центр радіофізичного зондування Землі імені А. И. Калмикова . Харків. Перший директор - В. М. Цимбал.
У цей значний науково-педагогічний комплекс варто включити також:
10.Науковий фізико-технологічний центр. Харків. Заснований в 1992 році. "Рідне дитя" ХНУ. Перший директор - В. І. Фареник.

Науково-технологічний концерн "Інститут монокристалів" розробляє новітні матеріали, що мають важливе застосування, зокрема, у ядерній фізиці.

Сьогодні колишній УФТІ вже сам складається з п'яти інститутів: Фізики твердого тіла, матеріалознавства й технологій" (директор - член-кореспондент И. М. Неклюдов), Фізики плазми й керованих термоядерних реакцій (директор - проф. В. И. Лапшин), Фізики високих енергій й ядерної фізики (директор - проф. А. Н. Довбня), Плазменої електроніки й нових методів прискорення (директор - проф. А. М. Єгоров) і Теоретичної фізики (директор - член-кореспондент Н. Ф. Шульга).

По об'єму й широті досліджень, актуальності тематики й рівню наукових результатів комплекс цілком може бути класифікований як своєрідна "Академія фізичних наук".

Що характерно для "Харківської академії фізичних наук"?

Насамперед, створення нових напрямків у фізику, актуальність і найширший діапазон досліджень - від глибин мікросвіту елементарних часток до глибин космосу.

Фізика твердого тіла

Фізика твердого тіла Створення в новому інституті сучасної криогенної лабораторії дало потужний імпульс розвитку в Харкові досліджень поводження речовини в області низьких і наднизьких температур. Були відкриті нові ефекти, зокрема, незвичайне поводження водню й гелію (надтекучість), створені й вивчені нові надпровідні матеріали. Отримано важливі результати при вивченні електронних властивостей металів, дослідженні їх магнітних і гальванічних властивостей. Почато дослідження в нових напрямках (фізика молекулярних кристалів, криовакумна адсорбція, а також криоелектроніка). Виконано великий обсяг робіт по створенню й впровадженню у виробництво нових матеріалів для електронної техніки, криогенного й космічного матеріалознавства, по використанню в ракетній техніці результатів вивчення властивостей криорідин. На основі розробленого  встаткування створені криогенні лабораторії в ряді наукових центрів СРСР (Ленінграді, Києві, Свердловську), а також у Китаї й ЧССР.

Ядерна фізика

Успішний початок робіт був покладений розщепленням атомного ядра літію прискореними протонами. (К. Д. Синельніков, А. К. Вальтер, А. И. Лейпунский, Г. Д. Латишев). Згодом у ХФТИ був споруджений унікальний комплекс прискорювачів заряджених часток, серед яких самий більший у світі і Європі електростатичний прискорювач Ван де Граафа на енергію 4 Мэв і також "рекордсмен", лінійний прискорювач електронів на енергію в 2 мільярди электронвольт. Споруджена також серія прискорювачів важких часток - протонів і багатозарядних іонів. На прискорювачах були проведені актуальні дослідження взаємодії електронів і фотонів з атомними ядрами, вивчені ядерні реакції, що мають відношення до рішення багатьох актуальних завдань будови матерії, рішенню проблем енергетики й оборони країни.

Фізика плазми

Керований термоядерний синтез. Надзвичайно цікавим класом ядерних реакцій є реакції злиття, синтезу легких ядер з утворенням ядер більше важких і виділенням енергії. Реакції проходять при дуже високій температурі, звідси їхня назва "термоядерні". "Пальне" перебуває в стані плазми, іонізованого газу ізотопів водню (дейтерію, тритію). Така реакція в 1953 році була здійснена в СРСР у вигляді надпотужного вибуху термоядерної ("водневої") бомби. Завдання фізики плазми як науки знайти умови мирного використання енергії термоядерних реакцій. Так у світі з'явилася проблема КТС - керований термоядерний синтез.

Плазмена електроніка

Плазмена електроніка – новий напрямок у фізику плазми, заснован академіком Я. Б. Файнбергом і  успішно розвивається учнями його школи. Дослідження мають важливе наукове й прикладне значення. Вивчається широке коло явищ, пов'язаних з колективними процесами, що виникають при взаємодії потоків заряджених часток із плазмою.

Радіофізика й електроніка

Основними напрямками наукової діяльності в цій області є теорія й техніка миліметрових і субмиліметрових хвиль, розробка нових джерел генерування коливань, вивчення поширення й поглинання радіохвиль у широкому діапазоні частот, вивчення надвисокочастотних властивостей твердого тіла. Дослідження умов поширення радіохвиль у різних середовищах, умов надійного прийому сигналів.

Важливим практичним результатом роботи з'явилося створення ще в 1939 році першої в СРСР радіолокаційної станції для виявлення літаків. В 1941 році вона успішно використовувалася при обороні Москви для виявлення німецьких бомбардувальників.

Важливе практичне значення мають результати досліджень у новій області "Радіоокеанографія", зокрема, особливостей поширення радіохвиль на акваторіях Чорного й Балтійського морів.

Спорудження в 1972 році під керівництвом С. Я. Брауде унікального радіотелескопа УТР-2 і створення радіоінтерферометричної системи УРАН ( що складається із чотирьох радіоінтерферометрів, розташованих поблизу Харкова, Полтави, Одеси й Львова) дозволило визначати з високою точністю положення в космосі випромінюючих об'єктів, одержувати величезної важливості астрофізичну інформацію в декаметровому діапазоні довжин хвиль.

Тривають дослідження великої інформації, що йде з космосу. За допомогою системи унікальних радіотелескопів ведуться спостереження дискретних джерел космічного випромінювання і їхніх спектрів. Вивчається випромінювання сонячної корони, розсіювання в ній радіохвиль, вимірюється загасання радіохвиль в іоносфері. Ведеться пошук нетеплового випромінювання планет Сонячної системи. Уперше у світі були синтезовані тривимірні зображення поверхні Венери. В умовах високих широт, в Антарктиді, проводяться дослідження атмосфери Землі, Сонячно-Земної взаємодії.

Важливе науково-практичне значення має використання розроблених методів зондування Землі з аерокосмічних носіїв. В 1984 році виявлення зародження тайфуну "Діана" і своєчасне оповіщення влади США допомогло істотно зменшити розміри наслідків цього нещастя.

Помітний внесок у розвиток своєї галузі науки внесли вчені радіофізичного факультету (проф. О. Ф. Тирнов). Розроблені й впроваджені вимірники потужності й енергії, частотоміри, приймачі випромінювання субмиліметрових хвиль, розроблена також серія принципово нових квантових генераторів з оптичним накачуванням. Практичне застосування одержали антенні системи в дослідженнях планет Сонячної системи, навколоземного простору, поверхні й атмосфери Землі по програмах "Фобос", "Кий" й "Метеор".

На кафедрі космічної радіофізики радіофізичного факультету створена радіофізична обсерваторія, що ввійшла в перелік об'єктів, що становлять національне надбання України. Кафедра бере участь у виконанні наукових програм Національного космічного агентства України й Антарктичного центра України, включаючи проведення наукових досліджень на українській антарктичній станції "Академік В. И. Вернадський".

Українські фізики завдяки своїм унікальним розробкам зіграли помітну роль у створенні прискорювача елементарних часток - Великого адронного коллайдера.

Новий адронний коллайдер Центра ядерних досліджень CERN був створений зусиллями науковців з багатьох країн миру. Під час його створення було використано також багато унікальних розробок, зокрема під час спорудження чотирьох великих детекторних установок.

Помітну роль у цьому зіграли й українські вчені. У Швейцарії навіть пішли на порушення уставу, запрошуючи наших фахівців, тому що їхня участь у створенн не була офіційно оформлена.

Українські фахівці працювали, зокрема, над створенням трьох із чотирьох детекторів: CMS, LHCb й ALICE.

Під час створення установки LHCb, призначеної для аналізу подій, які порушують сучасні подання про світ, зокрема закон збереження енергії, українські вчені вперше застосували ще одну унікальну розробку - металеві фольгові детектори, створені вченими Інституту ядерних досліджень НАНУ в Києві разом з німецьким Інститутом ядерної фізики Макса Планка.

Варто відзначити, що система визначення радіаційної обстановки навколо детектора є одним з найважливіших його елементів, тому що досвіди будуть проходити при умовах дуже високого рівня радіації, еквівалентного наслідкам вибуху 100-мегатонної ядерної бомби.

Ще одна унікальна українська розробка, що була застосована під час створення коллайдера - це технологія створення мікрокабелів на гнучкій лавсановій основі, які працюють при високому радіаційному навантаженні. Вона була застасована при створенні детектора ALICE, що буде шукати нову форму ядерної матерії після зіткнень іонів свинцю або золота. У створенні мікрокабелів брали участь Київський Інститут мікроприладів і Харківський Науково-дослідний технологічний інститут приладобудування.

Як пише Новинар, у цілому за 14 років будови Бака в його створенні було задіяно близько 130 українських учених з 9 наукових підрозділів. Це, зокрема, ННЦ ХФТИ, НТК Інститут монокристаллов (Харків), Науково-дослідний технологічний інститут приладобудування (Харків), Інститут теоретичної фізики (Київ), Інститут ядерних досліджень (Київ), Київський національний університет ім. Тараса Шевченко й Харківський національний університет ім. В.Н. Каразина.

Завдання

Назвіть основні напрямки  розвитку науки в Україні

Список використаних джерел

1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ1. Урок физики в современной школе-творческий поиск учителей.- М.:Просвещение, 2003.

2. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В.Ф. Фізика 7 клас: Підруч. для для загальноосвітніх навч. закл. - Ірпінь: Перун, 2002.

3. Н. Л. Полякова. Фізика в Харківському університеті... //. Учені записки ХГУ. - Т. 60. 4. Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: "Російсько-український фізичний словник":. - К., 2006.

5. В. Ульянов. До історії фізичного факультету... - Х., 2003. Історія Академії наук Української РСР. - К.: Наукова думка, 2007.

Відредаговано та надіслано Борисенко І. М.

Над уроком працювали

Борисенко І. М.

Петров О.Л.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.