Оригинал материала
Памяти А. А. Абрикосова
Последние полгода стали скорбными для мирового сообщества физиков-теоретиков: один за другим ушли из жизни такие яркие представители физики ХХ века, как Л. В. Келдыш, Л. П. Горьков, С. Т. Беляев, Л. Д. Фаддеев и, на прошлой неделе, А. А. Абрикосов.
Об огромном научном наследии выдающегося физика-теоретика, лауреата Нобелевской, Ленинской, Государственной и многих других премий, члена РАН и Национальной академии наук США, почетного доктора десятка университетов мира можно говорить долго. С его именем связаны многие открытия теории конденсированных сред, квантовой электродинамики, однако в историю А. А. Абрикосов вошел как создатель теории сверхпроводимости второго рода. Что же касается подробностей, у меня сохранилась автобиография А. А. с перечнем тех задач, которые он сам считал важнейшими из выполненных в его жизни.
С Абрикосовым связаны почти полвека моей жизни. На четвертом курсе Физтеха мне повезло стать его учеником. Затем была аспирантура, после защиты кандидатской я стал его сотрудником, затем соавтором и, надеюсь, другом. Я учился теоретической физике по его книгам, по ним же учил и учу студентов сегодня; повторяя выкладки из классических работ Алексея Алексеевича, учился мастерству, он же меня учил писать научные статьи. Кроме строго определенной структуры изложения А. А. требовал, чтобы статья завершалась формулой, которая может быть проверена экспериментально. В то же время ссылки на совпадение теоретических результатов с экспериментальными данными для него не являлись аргументом в пользу их правильности: теоретическая работа должна была быть строго выверена согласно канонам школы Ландау.
В 1970–1980-е годы, появляясь на заседании кафедры теоретической физики на седьмом этаже главного корпуса МИСиСа, Алексей Алексеевич быстро разбирался с текущими делами, и начиналось самое интересное — он пускался в рассказы. Абрикосов был блестящим рассказчиком, которого можно было слушать часами. Казалось, мир большой физики открывался за пыльным окном, где только что шумел Ленинский проспект. Разговоры о физике были неотъемлемой частью нашего общения с Алексеем Алексеевичем и в холле Института физических проблем, где он традиционно назначал встречи своим студентам, и с лыжами в руках в очереди на подъемник в Бакуриани, где проходили зимние симпозиумы по физике низких температур, и на пляже во время одесских конференций по теоретической физике. Из этих разговоров, из прослушанных докладов рождались новые задачи.
Алексей Алексеевич всегда был чрезвычайно внимателен к эксперименту и имел удивительное чутье на новые явления. Так, после доклада французского экспериментатора Дени Жерома об удивительных свойствах только что синтезированных органических сверхпроводников Алексей Алексеевич посоветовал мне заняться исследованием природы наблюдаемой в них псевдощели. Это послужило основой для цикла работ, пригодившихся впоследствии и при изучении свойств ВТСП. После доклада на ба-курианском симпозиуме экспериментатора из Института им. И. В. Курчатова Валерия Егорова, посвященного аномальным транспортным свойствам сплавов Li1xMgx при низких температурах, он обратил мое внимание на противоречия в существующем теоретическом понимании этих явлений. В результате была развита теория переходов Лифшица в сплавах при конечных температурах. Интерес к этой деятельности в связи с исследованиями новых сверхпроводящих материалов, систем тяжелых фермионов, модификаций графена не иссякает и сегодня. Нужно отметить, что сам Алексей Алексеевич, если он лично не проделал соответствующих вычислений, никогда не подписывал работу, сделанную по его идее.
В 1993-м мы с А. И. Буздиным работали в теоретическом отделе Аргоннской национальной лаборатории, который в то время возглавлял Абрикосов. Это было время интенсивных исследований высокотемпературных сверхпроводников, в которых все мы активно принимали участие. А. А. часто заходил к нам в кабинет и начинал обсуждать их необычные, противоречащие сложившимся представлениям традиционной теории сверхпроводимости свойства. И вновь всё окружающее нас- серая, военного образца годов атомного проекта мебель, освещенные неоновыми лампами стены — уходило вдаль: благодаря силе таланта и красноречию Алексея Алексеевича мы попадали в мир вихрей его имени и куперовских пар, резонансного туннелирования электронов и особенностей ван Хова, в мир, в котором он жил и был счастлив.
Памятник отцу Алексея Алексеевича — Алексею Ивановичу Абрикосову — стоит в начале названного его именем переулка на Пироговке в Москве. Памятником же самому А. А. Абрикосову послужит каждая установка МРТ в больницах по всему миру, в которой используется сверхпроводящий магнит, каждый поезд на индуцируемой таким магнитом «подушке», его книги, которые на протяжении полувека служат настольными для поколений физиков во всем мире.
Светлая ему память.
Андрей Варламов,
профессор, докт. физ.-мат. наук, вед. науч. сотр. Института
сверхпроводимости и инновационных материалов (Италия)
Алексей Алексеевич Абрикосов
Автобиография1Я родился 25 июня 1928 года в СССР (ныне Россия) в Москве. Мои родители были медиками. В 1943 году я окончил школу и поступил в Московский Энергетический Институт, в 1945 году перешел на физический факультет Московского Государственного Университета, который окончил в 1948 году. По окончании университета я был принят в аспирантуру Института Физических Проблем, который теперь носит имя П. Л. Капицы. Моим научным руководителем был Л. Д. Ландау. В 1951 году, после защиты кандидатской диссертации, посвященной изучению термодиффузии в полностью или частично ионизованной плазме, я начал работать в вышеназванном институте в должности младшего научного сотрудника.
В 1951–1952 годах мы с Н. В. Заварицким, физиком-экспериментатором из того же института, занялись проверкой предсказаний недавно опубликованной теории сверхпроводимости Гинзбурга — Ландау в отношении критических магнитных полей для тонких пленок. Результатом этой работы явилось открытие «сверхпроводников второй группы» (ныне известных как сверхпроводники второго рода). После этого я перешел к изучению магнитных свойств массивных сверхпроводников второго рода и пришел к выводу, что при увеличении поля переход из сверхпроводящего в нормальное состояние происходит постепенно, причем поле имеет два критических значения. Между этими критическими значениями внешнее магнитное поле постепенно проникает в сверхпроводник в форме тонких нитей магнитного потока, окруженных вихревыми токами. Эти квантовые вихри образуют регулярную структуру (теперь известную как Абрикосовская вихревая решетка). Сравнив свои результаты с полученными в 30‑х годах экспериментальными кривыми намагниченности сверхпроводящих сплавов, я обнаружил прекрасное совпадение. Авторы объясняли свои данные неоднородностью образцов. Моя статья увидела свет в 1957 году, но экспериментаторы поверили в вихревую решетку только через десять лет, после прямых наблюдений методом магнитного декорирования.
В середине 50‑х я также изучал фазовый переход водорода из диэлектрической молекулярной в металлическую атомную фазу, а также занимался структурой водородных планет. Кроме того мне удалось разрешить некоторые противоречия, существовавшие в то время в квантовой электродинамике. Соответствующие работы составили содержание моей докторской диссертации, защищенной в 1955 году.
В конце 50‑х – начале 60‑х годов мы с Л. П. Горьковым занялись исследованиями в области микроскопической теории сверхпроводимости. Так, мы построили теорию сверхпроводников в высокочастотном поле (эта работа была выполнена совместно с И. М. Халатниковым), а затем теорию сверхпроводников с магнитными примесями и предсказали так называемую бесщелевую сверхпроводимость. Нами была решена загадка конечного Найтовского сдвига, наблюдавшегося в сверхпроводниках при нулевой температуре. Оказалось, что необходимо учитывать спин-орбитальное рассеяние электронов. Параллельно, совместно с И. М. Халатниковым, мы развивали теорию несверхтекучего He3: были изучены его термодинамика, кинетика, дисперсия звука, рассеяние в нем световых и g‑лучей и т. д. В основе этих работ лежала созданная Ландау теория Ферми-жидкости. Кроме того в этот период я занимался теорией сильно сжатого вещества.
В 1961 году мы с Л. П. Горьковым и И. Е. Дзялошинским опубликовали книгу «Методы квантовой теории поля в статистической физике», которая была переведена с русского на английский, немецкий, китайский и японский языки и стала (и до сих пор остается) основным пособием в данной области.
В 1962–1963 годах, совместно с моим аспирантом Л. Фальковским, мною была построена теория полуметаллов типа висмута. Эти вещества крайне бедны носителями заряда (в висмуте их около 10-5на атом) и имеют весьма своеобразную кристаллическую решетку, отличающуюся от простой кубической присутствием двух небольших деформаций. В результате на элементарную ячейку такой решетки приходится два атома, и, в принципе, вещество могло бы быть изолятором. В то же время в простой кубической решетке каждая элементарная ячейка содержит один атом, что соответствует «хорошему» металлу с плотностью носителей порядка единицы на атом, причем малые деформации не могут превратить такое вещество в изолятор. Этот парадокс может быть разрешен, если построить искусственную фазу, которая в отсутствие деформаций имеет энергию выше, чем обычный металл. При деформации ее энергия уменьшается, и, в конце концов, эта фаза становится энергетически выгодной. Таким образом удается перейти к (практически) изолирующему состоянию непрерывным образом. В этой серии работ был рассчитан энергетический спектр и предсказан переход металл-изолятор с исчезновением энергетической щели. Был выполнен анализ инфракрасных свойств и найдены пороги прозрачности по частоте. Все эти результаты нашли в дальнейшем экспериментальное подтверждение.
В 1962 году наш любимый учитель Л.Д. Ландау попал в автомобильную аварию и сильно пострадал. Его жизнь удалось сберечь, но ущерб для мозга оказался невосполним, и Ландау больше не вернулся в науку. Он умер в 1968 году, так и не оправившись от аварии. После случившейся с Ландау трагедии отношение к теоретикам в Институте Физических Проблем постепенно изменялось, и в группе Ландау задумались об уходе.
В 1964 году я был избран членом-корреспондентом Академии Наук СССР (ныне Российская Академия Наук). В 1966 году нам с В. Л. Гинзбургом и Л. П. Горьковым была присуждена Ленинская премия «за теорию сверхпроводимости в сильных магнитных полях».
В 1965 году я возглавил cектор теории твердого тела в только что образовавшемся Институте теоретической физики (впоследствии ему было присвоено имя Л. Д. Ландау). Среди организаторов нового института был и я.
В 1965–1968 годах я опубликовал несколько работ по эффекту Кондо при низких температурах. В этих работах было указано на существование резонанса в амплитуде рассеяния электрона на атоме магнитной примеси (ныне резонанс Абрикосова — Сула).
В 1971 году я опубликовал книгу «Введение в теорию нормальных металлов», которая была переведена на английский язык. В 1972 году за работы по физике низких температур мне была присуждена Международная премия Фрица Лондона.
В 1970–1975 годах я построил теорию бесщелевых полупроводников, где показал, что в веществах типа HgTe вблизи от точки соприкосновения зон существует область сильного межэлектронного взаимодействия. Вследствие этого зависимости различных физических величин от температуры и магнитного поля описываются нетривиальными степенными законами. Одновременно с этим я изучал теорию экситонного перехода в висмуте в сильных магнитных полях. Сделанные предсказания оказались в полном согласии с экспериментальными данными.
В 1975 году мне была присуждена степень доктора «гонорис кауза» Лозаннского Университета (Швейцария).
В 1977–1981 годах, совместно с моим аспирантом И.А. Рыжкиным, мною была создана теория одномерных и квазиодномерных металлов. Ее главными результатами явились:
а) найденная нами функция распределения вероятности для сопротивления одномерной проволоки, где, как оказалось, в силу мезоскопических эффектов не происходит самоусреднения;
б) заключение о том, что подавление сверхпроводимости (TMTSF)2PF6 немагнитными дефектами свидетельствует о триплетном спаривании.
Позднее это подтвердилось. В это же время я занимался теорией спиновых стекол с ближним взаимодействием, в том числе спиновых стекол на основе полупроводников.
В 1982 году за работы по полуметаллам и бесщелевым полупроводникам нам с группой экспериментаторов была присуждена Государственная премия СССР. В 1987 году я был избран академиком АН СССР. В 1988 году я опубликовал книгу «Основы теории металлов», работа над которой заняла три года. Она была переведена на английский и японский языки. В том же году я был избран директором Института Физики Высоких Давлений в Троицке, Московской области. В 1989 году за книгу «Методы квантовой теории поля в статистической физике» Л. П. Горьков, И. Е. Дзялошинский и я были удостоены Премии имени Л. Д. Ландау Академии Наук СССР.
В 1991 году я принял предложение Аргоннской Национальной Лаборатории (США) и стал ведущим научным сотрудником Аргоннской лаборатории; эту должность я занимаю по настоящее время. В том же году мы, совместно с В. Л. Гинзбургом и Л. П. Горьковым получили Международную премию имени Джона Бардина. В 1991 году меня избрали Почетным Иностранным членом Американской Академии Наук и Искусств, а в 1992 году членом Американского Физического Общества.
Будучи в Аргонне, я заинтересовался свойствами слоистых купратов с высокой температурой сверхпроводящего перехода. Результатом явилась теория, имевшая в основе подход Бардина — Купера — Шрифера, но с учетом специфики электронного спектра этих веществ. Его отличают квазидвумерность, а также существование так называемых «протяженных седловых особенностей» — «плоских областей» Ферми-поверхности, соответствующих квазиодномерному движению квазичастиц. Одновременно в этих областях оказывается максимальной плотность состояний. Вторая идея касалась роли механизма резонансного туннелирования в процессах транспорта электронов между плоскостями CuO2. Основываясь на этих идеях, мне удалось объяснить почти все особенности поведения слоистых купратов с высокой критической температурой, включая изотопический эффект, рассеяние нейтронов, псевдощель и переход металл-изолятор.
В 1998 году в связи с экспериментами, выполненными в Аргонне и Чикагском Университете, я указал на возможность существования нового явления: так называемого «квантового линейного магнетосопротивления». Анализ экспериментальных данных показал, что впервые оно было экспериментально обнаружено еще в 1928 году П. Л. Капицей, который принял его за другой эффект. В эти же годы я, так же в связи с экспериментами, изучал влияние квантовой интерференции на магнетосопротивление слоистых веществ и построил теорию сверхпроводимости s‑типа в UGe2.
В 1999 году я получил американское гражданство. В 2000 году был избран членом Национальной Академии Наук США и в 2001 году – членом Лондонского Королевского Общества. В 2003 году я получил звание доктора «гонорискауза» Университета Бордо (Франция) и, совместно с В.Л. Гинзбургом и А. Леггеттом, был удостоен Нобелевской премии «за пионерские работы по теории сверхпроводимости и сверхтекучести».
Помимо научной работы, почти всю свою жизнь я преподавал. Я прошел путь от ассистента до профессора в Московском Государственном Университете в 1950–1969 годах, в 1970–1972 годах был профессором в Горьком (ныне Нижний Новгород) и, наконец, на протяжении 1976–1991 годов возглавлял кафедру теоретической физики Московского института стали и сплавов. В настоящее время в США я занимаю должности адъюнкт-профессора Иллинойского университета в Чикаго и университета штата Юта. Кроме того я состою адъюнкт-профессором в Университете Лафборов Великобритании.
Я женат, у меня два сына и дочь.
1 Перевод А. А. Абрикосова (мл.) и А. А. Варламова. Январь 2004.