Российская академия наук    
     
   

Общая информация
Общие сведения
Историческая справка
Направления деятельности
Прочая информация
Проекты
Публикации


 
Login Print view Help 

Поиск атрибутный
  Организаций
  Персон

Структура учреждений РАН




Герштейн Семен Соломонович

Родился 13.07.1929, Харбин (Китай)
Семён Соломонович Герштейн внес своими работами фундаментальный вклад в атомную физику, физику частиц и астрофизику.
С.С. родился в г. Харбине (Манчжурия). В 1936 г. он вместе с семьёй переехал в Москву. В 1937-38 гг. его родители были репрессированы (в 1955-56 г.г. они были полностью реабилитированы). С 8 лет С.С. воспитывался бабушкой А.И. Менделевич, работавшей фельдшером на заводском медпункте.
В 1946 г. С.С. закончил с золотой медалью среднюю школу и был принят на физический факультет МГУ. В 1951 г. он окончил физфак и был направлен по распределению на работу учителем в среднюю школу села Белоусово Калужской области, хотя руководитель его дипломной работы проф. А.А.Власов сделал всё возможное, чтобы оставить С.С. в аспирантуре или устроить в какое-либо научное учреждение. В Белоусово он проработал 3 года. Несмотря на нагрузку в школе более 40 часов в неделю в две смены, С.С.за год с небольшим сдал экзамены по теоретическому минимуму Л.Д.Ландау и был последним, у кого Л.Д.Ландау лично принял все экзамены.
После сдачи теорминимума Л.Д.Ландау рекомендовал С.С. Я.Б.Зельдовичу, который в это время наряду с работой по «спецтематике на объекте» стал заниматься теорией β-распада. Совместно с Я.Б.Зельдовичем С.С. рассмотрел вопрос о том, какие изменения в константах β-распада происходят из-за того, что «голый» нуклон окружён пионной «шубой». При этом авторы не ограничились рассмотрением только скалярного (S) и тензорного (Т) вариантов β-распада, которые в то время считались установленными экспериментально, но рассмотрели также векторный (V) и аксиально-векторный (А) варианты. Используя результаты предшествующей работы Я.Б.Зельдовича по β-распаду пиона, возможного только для векторного варианта, авторы пришли к заключению, что константа векторного варианта β-распада не меняется под влиянием сильного взаимодействия нуклонов с пионами. Их настолько поразила возникающая при этом аналогия слабых и электромагнитных взаимодействий, что они решились опубликовать этот результат в письме в ЖЭТФ: «Не имеет практического значения, но методически интересно, что в случае векторного (V) варианта взаимодействия следовало бы ожидать тождественно », то есть равенства величины векторной константы фермиевского взаимодействия её значению для «голого» нуклона. И далее: «…такой результат можно предвидеть по аналогии с теоремой Уорда, относящейся к взаимодействию заряженных частиц с электромагнитным полем: в этом случае виртуальные процессы, происходящие с частицами…, не ведут к перенормировке электрического заряда частицы» (ЖЭТФ, 29 (1955) 698 – 699). Это была первая печатная работа С.С.
Три года спустя, после создания Р.Фейнманом – М.Гелл-Манном и Р.Маршаком–Э.Сударшаном (V—A)-теории универсального слабого взаимодействия, этот вывод приобрёл фундаментальное значение. При этом Р.Фейнман и М.Гелл-Манн переоткрыли заново результат С.С. и Я.Б.Зельдовича. Они исходили из того, что время жизни мюона, рассчитанное с использованием константы векторного взаимодействия β-распада нейтрона, с точностью до 2% совпадает с экспериментально измеренным. Независимость векторной константы слабого взаимодействия от сильного взаимодействия нуклонов они назвали гипотезой сохранения векторного тока (СВТ), для выполнения которой им пришлось предположить существование процесса β-распада пиона, рассмотренного ранее Я.Б.Зельдовичем на основе универсальности слабого взаимодействия и составной структуры изотопического триплета пионов. По словам Р.Фейнмана, они с М.Гелл-Манном не знали о работе С.С. и Я.Б. Зельдовича, и впоследствии М.Гелл-Манн всегда ссылался на неё как на приоритетную публикацию. Фундаментальный закон Природы – Сохранение Векторного Тока и аналогия между слабым и электромагнитным взаимодействиями сыграли исключительно важную роль в создании современной картины микромира. По существу именно СВТ заставило физиков обратиться к теории Янга и Милса, предложивших описание взаимодействий на основе калибровочных полей, источниками которых являются сохраняющиеся заряды, что послужило основой для создания и единой теории электрослабых взаимодействий, и квантовой хромодинамики. Закон СВТ также явился исходным пунктом такого плодотворного направления в теории, каким является алгебра токов.
Другим совместным результатом С.С. и Я.Б.Зельдовича, получившим широкую известность, было установление в 1966 г. верхнего предела на суммарную массу всех стабильных нейтрино из космологических данных. Этот предел на несколько порядков усиливал ограничения на массы мюонного и открытого позже тау-нейтрино, полученные в лабораторных экспериментах, а сама возможность подобных оценок стимулировала произошедшее в наши дни слияние космологии и физики элементарных частиц.
Весной 1955 г., когда П.Л. Капица уже возвратился на пост директора Института физических проблем, Л.Д.Ландау смог взять С.С. к себе аспирантом. После защиты кандидатской диссертации, С.С. два года работает в Ленинградском физико-техническом институте, где его близкими друзьями стали В.Н. Грибов, Ю.В. Петров и др. В начале 1960 г. по приглашению А.А. Логунова и Н.Н. Боголюбова он переехал в г. Дубну на работу в Лабораторию теоретической физики ОИЯИ. Этот переезд во многом был связан с тем, что в Лаборатории ядерных проблем готовилось несколько экспериментов, непосредственно связанных с его исследованиями. Продолжая работы, начатые А.Д.Сахаровым и Я.Б.Зельдовичем, С.С.развил теорию мезомолекулярных процессов и ядерных реакций синтеза изотопов водорода, вызываемых мюонами. Им был проведён расчёт уровней мезомолекул и процессов изотопного обмена с учётом поправок к адиабатическому приближению (в первом порядке по отношению масс мюона и ядер) и найден основной механизм образования мезомолекул с одинаковыми ядрами. При этом им было указано на существование у мезомолекулы дейтерия (ddµ) вращательно-колебательного уровня с малой энергией связи (меньше 7 eV) и высказано предположение о том, что резонансное образование мезомолекул в этом состоянии может объяснить значительное увеличение скорости мю-катализа в газообразном дейтерии, которое было обнаружено в опытах группы В.П.Джелепова в ЛЯП ОИЯИ. Конкретный механизм резонансного образования мезомолекул ddµ был найден аспирантом С.С. из Эстонии Э.Весманом после того, как С.С. обратил его внимание на то, что энергия связи возбуждённой мезомолекулы ddµ может передаваться ядрам обычной молекулы, внутри которой она образуется. Этот результат инициировал поиски аналогичного слабосвязанного уровня в мезомолекуле (dtµ) из ядер дейтерия и трития. Такой уровень действительно был обнаружен группой физиков и математиков под руководством ученика С.С. чл.-кор. РАН Л.И. Пономарёва. Используя этот результат С.С. и Л.И. Пономарёв предск
Одним из интереснейших мезоатомных процессов, рассмотренных С.С., был быстрый переход между уровнями сверхтонкой структуры мезоатомов, происходящий благодаря обмену мюоном при столкновении мезоатома с ядром того же самого изотопа водорода. В мезоатомах водорода (рµ) такой переход, как заметили С.С. и Я.Б.Зельдович, увеличивал в 4 раза вероятность захвата мюона протоном, что представлялось очень важным для экспериментальной проверки (V-A) варианта слабого взаимодействия для мюонов. Согласно расчётам С.С. скорость перехода атома рµ в нижнее состояние оказалась столь велика, что эксперимент можно было проводить в газе без усложняющего интерпретацию образования мезомолекул (ррµ).
Подобный опыт был проведён в 2008 г., спустя 50 лет после того, как он был предложен. Было обнаружено также сильное влияние переходов мезоатомов в нижнее состояние сверхтонкой структуры на вероятность мю-катализа (эффект Вольфенштейна-Герштейна). Предсказанный эффект наблюдался в большом числе опытов и для различных смесей изотопов. С.С. указал, что большое сечение перехода мюона от изотопов водорода к ядрам других элементов с зарядом Z≥3 cвязан с пересечением молекулярных термов. Этот же механизм, как выяснилось, справедлив в атомной физике и оказывается существенным в условиях плазмы УТС.
Мезомолекулярные процессы и мю-захват стали предметом докторской диссертации С.С., оппонентами на защите которой были академики А.Д.Сахаров, Б.М.Понтекорво и А.М.Балдин.
В 1962 г., ещё до открытия нейтральных токов и проведения нейтринных экспериментов, С.С. совместно с Р.А.Эрамжаном и Нгуен Ван Хьеу показали, что для поиска нейтральных токов в области средних энергий можно использовать процесс возбуждения ядер при рассеянии нейтрино. При этом авторы выбрали взаимолействие, в точности совпавшее с тем, которое дала впоследствии электрослабая теория. Этот результат стимулировал работу Ю.В.Гапонова и И.В.Тютина по расчёту сечения процесса нейтринного расщепления дейтона, который явился впоследствии наиболее убедительным доказательством осцилляций солнечных нейтрино и справедливости Стандартной модели Солнца.
В 1964 г. С.С. перешёл на работу в ИФВЭ и принял активное участие в выработке программы исследований на строящемся ускорителе. Совместно с группой экспериментаторов он участвовал в подготовке программы нейтринных экспериментов, включая опыты с фотоэмульсиями для поиска короткоживущих частиц. По его инициативе и расчётам на протонном ускорителе впервые в мировой практике был создан интенсивный пучок электронов с энергией 46 ГэВ, недоступной для существовавших в то время электронных ускорителей, и С.С. принял участие в экспериментах по фоторассеянию, проводимых совместной группой ФИАН – Ереванский физический институт – ИФВЭ.
Cовместно с С.П.Аллилуевым и А.А.Логуновым С.С. дал объяснение закономерности рассеяния адронов высокой энергии на большие углы и кварк-партонную интерпретацию «Серпуховского эффекта» – роста полного сечения взаимодействия адронов с увеличением энергии.
Вместе со своим учеником В.Н.Фоломешкиным С.С. рассмотрел в 1968 г. вопрос о возможности существования третьего («тяжёлого») лептона, его времени жизни и наиболее вероятных каналах распада, а совместно с Ю.Д.Прокошкиным и А.К.Лиходедом предложил использовать механизм глюонного обесцвечивания для объяснения характерных распадов глюболов и гибридов. Позже С.С. вместе со своими учениками выполнил цикл работ по рождению очарованных кварков в нейтринных пучках, рассеянию тяжелых кварков на нуклонах и их фоторождению. Ими было дано одно из первых объяснений экспериментов по рождению ипсилон-частиц и указано на возможность сравнительно большого (подтвердившегося на опыте) времени жизни b-кварков, предсказаны масса и уровни энергии ВС –мезона, состоящего из тяжёлых b,с-кварков, его время жизни, характерные распады и вероятности рождения в различных процессах, указаны свойства барионов, содержащих два тяжёлых кварка.
Cовместно с В.С.Имшенником и др. С.С. исследовал роль нейтринного излучения в термоядерном взрыве сверхновых звёзд типа SN1а. Им был предложен оригинальный механизм коллективного ускорения солнечных космических лучей и высказана идея о том, что гамма-всплески связаны со специфическими вспышками массивных звёзд.
В последние годы С.С. рассмотрел некоторые следствия из полевой теории гравитации, развитой А.А.Логуновым. В частности, в совместной работе с А.А. Логуновым и М.А. Мествиришвили он получил из данных по анизотропии реликтового излучения ограничение на возможную массу гравитона, более чем на три порядка усилившее прежний предел.
На протяжении многих лет С.С. занимается преподаванием физики: в 1958-59 гг. – в Ленинградском политехническом институте, в 1961-62 гг. - в филиале физического факультета МГУ в Дубне, а с 1963 г. читает общие курсы теоретической физики в МФТИ. В числе его бывших студентов крупные учёные, вспоминающие его с благодарностью. С.С. заслуженно гордится тем, что из числа его учеников школы в Белоусово четверо стали докторами наук, более 10, окончив филиал МИФИ, работали в Физико-энергетическом Институте в Обнинске. С.С. неизменно активно поддерживает молодых способных учёных и вообще талантливых людей. Он является инициатором и участником целого ряда новых научных направлений не только в теоретической, но также и в экспериментальной физике.
С.С. много занимается популяризацией науки. Будучи членом редколлегии Энциклопедии «Физика микромира» и редактором-консультантом БСЭ, он написал для этих изданий более десятка статей. В настоящее время С.С. является членом редколлегий журналов «Природа», «Ядерная физика» и ТМФ. Он - член бюро Отделения физических наук РАН.
(Из материала, подготовленного к 80-летию С.С.Герштейна в журнал «Успехи физических наук», июль 2009 г. Том 179, № 7)

Член-корреспондент c 26.12.1984 - Отделение ядерной физики (ядерная физика)

Академик РАН c 22.05.2003 - Отделение физических наук

Награды

 
Золотая медаль, РАН

Золотая медаль имени Л.Д. Ландау

Награжден 2013 За открытие закона «Сохранение векторного тока и аналогия между электромагнитными и слабыми взаимодействиями».



Последние изменения: 19.11.2013


119991 Москва, Ленинский просп., 14
Телефон: (495) 938-0309 (Справ. бюро); Факс: (495) 954-3320 (Лен.пр.14), (495) 938-1844 (Лен.пр,32а)
На главную страницу
В начало страницы
© РАН 2007