Кіріспе

Невилл Фрэнсис Мотт (ағылш. Sir Nevill Francis Mott; 30 қыркүйек 1905 – 8 тамыз 1996) – британ физигі, 1977 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығын магниттік және ретсіз жүйелердің, әсіресе аморфты жартылай өткізгіштердің электрондық құрылымын зерттегені үшін алған. Ол бұл сыйлықты Филип У. Андерсон мен Дж. Х. Ван Влекпен бөлісті. Үшеуінің зерттеулері тікелей байланысты болмаған. Мотт пен Андерсон магниттік немесе аморфты материалдардың кейде металл, ал кейде оқшаулағыш болу себептерін анықтады.

Білім және ерте өмір

Мотт Лидс қаласында Чарльз Фрэнсис Мотт пен Лилиан Мэри Рейнольдстың ұлы ретінде дүниеге келді, ол сэр Джон Ричардсонның немересі және 1-ші барон сэр Джон Генри Пеллидің шөбересі болды. Рейнольдс ханым Кембридж математикасының трипосын бітірген және өз жылындағы ең үздік математик атанды. Оның ата-анасы Кавендиш лабораториясында Дж. Дж. Томсон басшылығымен физика зерттеулерімен айналысып жүргенде танысты. Невилл алғаш Йоркширдің Батыс Ридингіндегі Гигглсвик ауылында өсті, онда оның әкесі Гигглсвик мектебінде аға ғылым оқытушысы болды. Оның анасы да мектепте математика пәнін оқытты. Отбасы (әкесінің жұмысына байланысты) алдымен Стаффордширге, содан кейін Честерге және, ақырында, Ливерпульге көшті, онда оның әкесі Білім директоры болып тағайындалды. Моттты бастапқыда анасы үйде оқытты. Он жасқа келгенде ол Бристольдегі Клифтон колледжінде білім алуын бастады, содан кейін Кембридждегі Сент-Джон колледжінде Р. Х. Фаулер басшылығымен математикалық трипосты оқыды.

Мансап және зерттеу

Мотт 1929 жылы Манчестер университетінің физика кафедрасының лекторы болып тағайындалды. 1930 жылы Гонвилл және Каиус колледжінің оқытушысы және ғылыми қызметкері ретінде Кембриджге оралды, ал 1933 жылы Бристоль университетіне теориялық физика профессоры Мелвилл Уиллз лауазымына көшті. 1948 жылы ол Бристольдегі Генри Овертон Уиллз физика профессоры және Генри Герберт Уиллз физикалық зертханасының директоры болды. 1954 жылы Кембридждегі Кавендиш физика профессоры болып тағайындалды және 1971 жылға дейін осы қызметте болды. Ол жоспарланған бөлшектер үдеуішінің жоғары құнына байланысты оның тоқтатылуына елеулі үлес қосты. Сондай-ақ, 1959–1966 жылдары Гонвилл және Каиус колледжінің магистрі болды. Оның ерте жұмыстары газдардағы соқтығысулардың теориялық талдауына, атап айтқанда, электронның сутек атомымен спин ауысуымен соқтығысуына арналды, бұл Андре Бландин мен Джун Кондоның өткізгіш электрондар арасындағы ұқсас әсерлер және металдардың магниттік қасиеттері туралы кейінгі жұмыстарын ынталандырды. Осы қызметінің нәтижесінде Мотт екі кітап жазды. Біріншісі, Иан Снеддонмен бірге редакцияланған, нақты кеңістікте Шредингер теңдеуіне баса назар аудара отырып, кванттық механиканың қарапайым және анық сипаттамасын береді. Екіншісі газдардағы атомдық және электрондық соқтығысуларды, Хартри-Фок әдісінде электрондық күйлердің айналу симметриясын қолдана отырып сипаттайды. Бірақ 1930 жылдардың ортасында Мотттың қызығушылығы қатты денелерді қамтыды, бұл екінші дүниежүзілік соғыстан бұрынғы және кейінгі жылдары осы саланың дамуына үлкен әсер ететін тағы екі кітапқа әкелді. 1936 жылы «Металдар мен қорытпалардың қасиеттері теориясы» (Х. Джонспен бірге жазылған) жылдам прогреске әкелген қарапайымдандырылған құрылымды сипаттайды. Металл қорытпаларындағы дерлік еркін валентті электрондар тұжырымы, егер sp валентті электронның Ферми сферасы еркін деп есептелсе, атомдық құрылымның Бриллуэн аймағының шекараларымен шашыраса, Хьюм-Ротери фазаларының ерекше тұрақтылығын түсіндірді. Металдардағы қоспаларды Томас-Ферми жуықтауымен сипаттау мұндай қоспалардың неге ұзақ қашықтықта өзара әсерлеспейтінін түсіндірді. Соңында, өтпелі металдар мен қорытпалардағы валентті d электрондарының делокализациясы атомдардың магниттік моменттерін Бор магниттондарының үлесі ретінде білдіру мүмкіндігін түсіндірді, бұл қысқа қашықтықта ферромагниттік немесе антиферромагниттік жұптасуға әкелді. 1939 жылғы мамыр айында Страсбургте өткен магнетизм жөніндегі бірінші халықаралық конференцияда жасалған бұл соңғы еңбек сол кезде Францияда болашақ Нобель сыйлығының лауреаты Луи Нель қорғаған ұқсас көзқарастарды нығайтты. 1949 жылы Мотт Жак Фриделге металдағы қоспаның электр өрісін тексеру үшін Марвимен бірге әзірленген тәсілді қолдануды ұсынды, бұл ұзақ қашықтықтағы зарядтың тербелісіне әкелді. Фридель сонымен қатар осы кітапта дамыған виртуалды шектелген деңгей тұжырымын қарастырылған атомдық потенциал симметрияның (нақты) шектелген деңгейін құруға жеткілікті күшті болмаған кездегі жағдайды сипаттау үшін қолданды. Бұл ескертулердің rp және d металдардағы байланыстың нақты тәсілдеріне әсерін негізінен Орсейдегі студенттері зерттеді. Екінші кітап, Рональд Уилфред Гурнимен бірге, «Қатты денелердің физикалық химиясы» тақырыбында кең ауқымды болды. Онда, әсіресе, металдардың төмен температурада тотығуы қарастырылды, онда оксид қабатының өсуі метал мен сіңірілген оттегі иондары арасында пайда болған электр өрісіне байланысты деп сипатталды, бұл металл немесе оттегі иондарының ретсіз оксид қабаты арқылы өтуіне мүмкіндік береді. Кітапта сондай-ақ ионды күміс қосылысындағы фотореакциялар күміс иондарының металл шоғырларына түсуі тұрғысынан талданды. Бұл екінші сала Джон (Джек) Митчеллдің ғылыми-зерттеу қызметіне тікелей және ұзақ мерзімді әсер етті. Мотттың жетістіктері фотоэмульсияға жарықтың әсерін теориялық тұрғыдан түсіндіруді қамтиды (жасырын суретті қараңыз). Оның тотығу жөніндегі жұмысы, осы саладағы жаңа зерттеулерді (әсіресе, Ж. Бенард пен Николас Кабрера) ынталандырудан басқа, жартылай өткізгіштерде донорлық және акцепторлық қоспалардың таралуындағы градиенттер арқылы пайда болатын жолақты саңылау тұжырымының бастауы болды. Соғыс кезінде Мотт сынық жарылуларының дамуындағы пластикалық деформацияның рөліне қатысты жұмыс істеді. Соғыстан кейін Бристолге оралғанда, ол Фредерик Чарльз Франкты кездестіріп, жұмысқа алғаннан кейін екеуі де дислокацияларды зерттеуде үлкен жетістіктерге қол жеткізді, сондай-ақ Фрэнк Набарро және Алан Коттрелл сияқтылардың көмегімен. Бристоль осы тақырыптағы зерттеулердің маңызды орталығына айналды, әсіресе 1940 жылдардың соңында. Мотт осы салада ерте және шамалы үлес қосса да, атап айтқанда, Набарромен қорытпаларды қатайту және дислокациялық желінің топологиясы кристалдың көрінетін серпімді константаларын төмендету туралы, Мотттың ынтасының осы салада Ф.С. Франк жасаған үш маңызды қадамға, ал кейін Кембриджде П. Хирш жасаған жұқа пленкалардың электрондық микроскопиясына әсер еткені сөзсіз. Сонымен қатар, Мотт электрондық корреляциялар және олардың Вервеи қосылыстарындағы, мысалы, никель оксидтеріндегі мүмкін рөліне көп ой арнады, олар физикалық жағдайларға байланысты металдардан металл емес изоляторларға ауысуы мүмкін – бұл Мотт өтуі деп белгілі. Мотт изоляторы да оның құрметіне аталған, сондай-ақ ол енгізген Мотт полиномдары да оның құрметіне аталған.

Жарияланымдар

Н. Ф. Мотт ескі «Философиялық журналды» қайта жаңғыртты және оны негізінен қатты дене физикасының жаңа саласына бағытталған, авторлар, оқырмандар және жалпы қызығушылықты кең ауқымда қамтитын жанды басылымға айналдырды. Фредерик Зайцтің кристаллдардағы нүктелік дефектілер туралы мақаласын алғаннан кейін, ол журнал үшін тым ұзын болғандықтан, Мотт мұндай шолу мақалалары үшін «Advances in Physics» атты жаңа басылым құруға шешім қабылдады. Екі басылым да 2017 жылы әлі де активті. Н. Ф. Мотт, «α-сәулелердің траекториясының толқындық механикасы», «Корольдік қоғамның еңбектері» (1929) A126, 79–84 беттер (Дж. А. Уилер және В. Х. Зюрек, «Кванттық теория және өлшеу» (1983) Принстон, I 6 бөлімінде қайта басылды). Н. Ф. Мотт, «Металл-оқшаулағыш өтулер», екінші басылым (Taylor & Francis, Лондон, 1990). , Н. Ф. Мотт, «Ғылымдағы өмір» (Taylor & Francis, Лондон, 1986). , Н. Ф. Мотт, Х. Джонс, «Металдар мен қорытпалардың қасиеттері теориясы» (Dover Publications Inc., Нью-Йорк, 1958). Брайан Пиппард, Невилл Фрэнсис Мотт, «Physics Today», 1997 жылғы наурыз, 95 және 96 беттер: (pdf).

Марапаттар мен құрметтер

1977 жылы Невилл Мотт Филип Уоррен Андерсон және Джон Хасброук Ван Влекпен бірге "магниттік және ретсіз жүйелердің электрондық құрылымын фундаментальды теориялық зерттеулері үшін" физика саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды. Нобель сыйлығын жеңіп алғаны туралы жаңалықты Мотт Германияның Марбург қаласындағы Die Sonne мейрамханасында түскі ас ішкен кезде алды, ол Марбург университетіндегі әріптес қатты дене физигімен кездесуге барған болатын. Мотт 1936 жылы Корольдік қоғамның (FRS) мүшесі болып сайланды. 1957 жылы Мотт Физикалық қоғамның президенті қызметін атқарды. 1960 жылдардың басында ол британдық Pugwash тобының төрағасы болды. 1962 жылы ол рыцарь дәрежесіне ие болды. Мотт 1972 жылы Хериот-Ватт университетінен құрметті докторлық атағын алды. 1981 жылы Мотт Әлемдік мәдени кеңестің негіздеуші мүшесі атанды. Ол тоқсан жасқа дейін жұмыс істеді. 1995 жылы ол Құрмет серіктері орденінің мүшесі болды. 1995 жылы Мотт Лафборо университетінің физика факультетіне барып, "Физикадағы 65 жыл" тақырыбында лекция оқыды. Университет жыл сайын Сэр Невилл Мотт атындағы лекцияны өткізуді жалғастыруда.

Жеке өмір

Мотт Рут Элеонор Хордерге үйленген және екі қызы болған, Элизабет пен Элис. Ол 1996 жылдың 8 тамызында 90 жасында Милтон-Кейнсте, Бакингхемширде қайтыс болды. Оның "Ғылымдағы өмір" атты автобиографиясы 1986 жылы Taylor & Francis баспасынан шықты. Оның қарт атасы – сэр Джон Ричардсон, Арктиканы зерттеуші.