Большая советсткая энциклопедия Физические институты

Физические институты

Физические институты научно-исследовательские, учреждения, в которых ведутся исследования в области физики. В современных Ф. и. решаются как фундаментальные проблемы, которые имеют основополагающее значение для развития науки, так и задачи прикладного характера. Число Ф. и. в мире (называемых научно-исследовательскими институтами, научно-исследовательскими центрами, лабораториями и т.п.) составляет многие тысячи.

До 2-й половины 19 в. научные исследования по физике проводились лишь в лабораториях при университетах и др. вузах, при академиях наук, а также в частных лабораториях отдельных учёных. Затем началось формирование на этой базе первых Ф. и., которое не всегда сопровождалось их организационным выделением в административно самостоятельные учреждения. Так, одним из старейших Ф. и. является Кавендишская лаборатория при университете в Кембридже (Великобритания, основана в 1871), ставшая в конце 19 в. крупнейшим мировым научно-исследовательским центром.

С ростом масштабов и концентрацией промышленности наиболее крупные фирмы, особенно специализировавшиеся на производстве новейших машин и приборов, стали организовывать собственные физические научно-исследовательские центры, в которых, кроме задач, связанных с нуждами производства, решались общенаучные проблемы. Например, важные результаты в области теории оптических приборов были получены в лабораториях при заводах Цейса (Германия), которыми руководил в конце 19 в. Э. Аббе. Всемирную известность приобрела лаборатория фирмы "Белл телефон компани" (США; основана в 1877, с 1885 – "Американ телефон энд телеграф" – АТТ), которая разрослась в организационно выделенную систему Ф. и. ("Белл лабораторис"), ведущих исследования прикладного и фундаментального характера во многих областях физики.

С начала 20 в. активизируется процесс реорганизации лабораторий вузов и частных фирм в Ф. и. Так, лаборатория, основанная в 1894 Х. Камерлинг-Оннесом при Лейденском университете (Нидерланды), развилась со временем в крупнейший мировой центр по физике низких температур. Одним из ведущих в мире научно-исследовательских центров стала Физическая лаборатория при Манчестерском университете (Великобритания) под руководством Э. Резерфорда. На основе лаборатории Парижского университета, возглавлявшейся М. Склодовской-Кюри, был создан в 1914 Институт радия. Интенсивное развитие физики потребовало уже в начале 20 в. координации, определённой степени централизации управления и финансирования, а важность получаемых результатов для военной техники привела к участию государственных органов в координации деятельности и к государственному финансированию Ф. и.

В первые десятилетия 20 в. одной из форм международного сотрудничества стало создание международных Ф. и. Первым из них был руководимый Н. Бором институт теоретической физики в Копенгагене (Дания, 1920; ныне носит имя Бора), ставший мировым центром фундаментальных исследований.

Во 2-й половине 20 в. в развитых странах резко возросли расходы на научные исследования (до нескольких процентов национального дохода). В ядерной физике, физике элементарных частиц, физике плазмы, космической физике и др. областях для получения новых результатов потребовалось строительство дорогостоящих экспериментальных установок и целых комплексов таких установок (ядерных реакторов, ускорителей заряженных частиц и т.д.). Роль государственного финансирования исследований во многих областях физики возросла, были созданы специальные государственные органы для их координации и контроля, составлены национальные программы и планы развития науки, произошло разделение научного труда как между Ф. и. данной страны, так и между странами. Это дало толчок к возникновению большого числа специализированных Ф. и., а также к международной кооперации в физических исследованиях, появлению крупных международных Ф. и., научно-исследовательских центров и координирующих организаций (например, Европейский центр ядерных исследований – ЦЕРН, Европейское сообщество по атомной энергии – Евратом, Европейское физическое общество – EPS, Северный институт теоретической атомной физики, основанный в 1957 в Копенгагене).

В США наиболее важные работы по физике ведутся в т. н. национальных лабораториях, представляющих собой комплексы Ф. и., сконцентрированных вокруг крупнейших экспериментальных установок и объединённых либо ведомственной принадлежностью, либо близкой или взаимодополняющей тематикой исследований. К наиболее значительным государственным органам, которым подчинены системы многих Ф. и., относятся Национальное бюро стандартов (NBS, основано в 1901) и Комиссия по атомной энергии США (AEC, 1946). Тематика работ Ф. и. AEC охватывала ядерную физику и технологию, физику элементарных частиц, физику плазмы и смежные исследования и разработки. В 1974 AEC была упразднена, исследования её Ф. и., направленные на военные цели, переданы военным ведомствам, а её основные Ф. и. вошли в состав вновь созданного Агентства по исследованиям и разработкам в области энергетических ресурсов (ERDA). Важнейшие центры, управляемые ERDA: Ок-Риджская национальная лаборатория и институт ядерных исследований в Ок-Ридже; Лос-Аламосская национальная лаборатория (входила в Манхаттан проект; в ней велись работы по созданию ядерного оружия, в 1970 построен линейный ускоритель, называемый "мезонной фабрикой"), формально подчинённая Калифорнийскому университету; Брукхейвенская национальная лаборатория в г. Аптон (организована нейтринная обсерватория, построен ускоритель протонов на 33 Гэв); Аргоннская национальная лаборатория и Национальная ускорительная лаборатория в Батейвии (создана на базе синхрофазотрона на энергию до 40–500 Гэв). В Ф. и. этих научных центров ведутся работы главным образом по ядерной физике, физике элементарных частиц, физике ускорителей, приборостроению, изучается действие излучения на вещество и др. Крупными научно-исследовательскими центрами стали лаборатории многих университетов, например научно-исследовательский центр им. Форрестола при Принстонском университете (космические исследования, физика плазмы и др.; в Принстоне расположен также институт высших исследований, куда для работы по индивидуальным планам приглашаются ведущие физики-теоретики капиталистических стран); научно-исследовательские центры при Чикагском, Колумбийском (Нью-Йорк) и др. университетах. Важным физическим центром является комплекс лабораторий Массачусетсского технологического института, используемый им совместно с Гарвардским университетом. При Станфордском университете находится научно-исследовательский центр университета и лаборатория Станфордского линейного ускорителя (SLAC), управляемая университетом совместно с ERDA. Основные направления работ Берклиевской радиационной лаборатории им. Э. Лоуренса – ядерная физика и физическая химия, Ливерморской лаборатории (филиал лаборатории им. Лоуренса) – физика плазмы. В Беркли находится также Национальная ускорительная лаборатория. В институте им. Б. Франклина (Филадельфия) ведутся исследования по физике твёрдого тела, магнетизму, ядерной физике и пр. Свои Ф. и. имеют концерны "Дженерал электрик", "Вестингауз", "Дженерал дайнемикс", "Интернэшонал бизнес мэшин" ("IBM"), "Истмен Кодак", "Поляроид" и многие др.

Большую консультативную работу по координации и программированию физических исследований в США проводят Американское физическое общество (основано в 1899) и Американский институт физики (основан в 1931 как ассоциация нескольких научных обществ по различным областям физики).

В Великобритании Ф. и. Управления по атомной энергии ведут работы (к 70-м гг.) не только по ядерной физике, но и по физике элементарных частиц и физике плазмы. Основные научно-исследовательские центры Управления находятся в Харуэлле (в т. ч. лаборатория высоких энергий Э. Резерфорда), Чилтоне (лаборатория по изучению частиц высоких энергий на базе синхрофазотрона "Нимрод"), Дарсбери и Колеме (работы по проблеме управляемого термоядерного синтеза – УТС). Сходны по тематике, но более разнообразны работы Бристольской лаборатории. Важные исследования по теоретической и экспериментальной физике ведутся в Ф. и. при крупнейших университетах – Оксфордском (где расположена лаборатория ядерной физики), Кембриджском (Кавендишская лаборатория), Бирмингемском, Манчестерском и др. Работы фундаментального и прикладного характера развёрнуты в научно-исследовательском центре Имперского колледжа в Лондоне. Группа Ф. и. входит в Центр исследования реакторов шотландских университетов в Глазго (ядерная физика). Исследования в прикладных областях физики ведутся в научно-исследовательских центрах и лабораториях частных фирм. Неправительственными консультативными координирующими организациями являются Лондонское королевское общество и слившиеся в 1960 Физический институт и Физическое общество в Лондоне.

Францию отличает большая степень прямого государственного участия в управлении и контроле над работой Ф. и. В 1945 под руководством Ф. Жолио-Кюри был создан Комиссариат по атомной энергии (CEA). CEA ведёт работы как фундаментального, так и прикладного характера (ядерная физика, ядерная химия, физика высоких энергий, физика плазмы и проблемы УТС и т.д.) и имеет 4 филиала: Гренобльский центр ядерных исследований; Центр ядерных исследований в Кадараше; Центр ядерных исследований в Фонтене-о-Роз (пригород Парижа; здесь в 1948 был запущен атомный реактор, в 1975–1976 завершено строительство одной из крупнейших в мире установок типа токамак); Центр ядерных исследований в Сакле (близ Парижа, основан в 1949). Др. крупнейшей правительственной организацией, ведающей сетью Ф. и., является Национальный комитет научных исследований (CNRS). Ему подчинена, в частности, группа физических лабораторий в Бельвю.

Большая группа лабораторий в Страсбуре-Кронанбуре включает центр ядерных исследований, лаборатории ядерной физики и научного приборостроения, физики ускорителей, теоретической ядерной физики и др. Научно-исследовательский комплекс в Орлеане состоит из центра исследований физики высоких температур, группы изучения ионосферы, группы обслуживания циклотрона. В Гренобле расположена группа лабораторий (Ф. и.): электростатики, магнетизма, рентгеновских лучей, исследования свойств веществ при сверхнизких температурах. Кроме того, известностью пользуются следующие Ф. и.: лаборатории электронной оптики в Тулузе, теоретической физики в Париже и центр ядерной спектрометрии и масс-спектрометрии в Орсе (под Парижем, в 1972 запущены накопительные кольца).

В ФРГ центральное место в организационной структуре системы Ф. и. занимают физические общества, главное из которых – общество им. Макса Планка (до 1948 называлось обществом содействия развитию науки им. кайзера Вильгельма, организовано в 1911) объединяет свыше 40 научно-исследовательских институтов, из них около половины ведут исследования в различных областях физики. Работы в области ядерной физики и технологии координируются Нем. атомным форумом (Дюссельдорф). Для централизованного финансирования и координации работ Ф. и. создано юридически независимое Нем. исследовательское общество в Бад-Годесберге. Крупнейшие Ф. и. ФРГ: институт физики плазмы в Гархинге под Мюнхеном, Научно-исследовательский институт физики излучения в Штутгарте, институт ядерной физики в Гейдельберге, институт физики и астрофизики в Мюнхене (ядерная физика, физика плазмы, космического излучения, физика элементарных частиц, астрофизика). Крупные научно-исследовательские центры расположены в Дортмунде (Институт спектрохимии и прикладной спектроскопии); вокруг крупнейшего в ФРГ электронного синхротрона с накопительными кольцами (DESY) в Гамбурге; в местах сосредоточения мощных ядерных реакторов в Карлсруэ и Юлихе близ Ахена (Институт экспериментальной ядерной физики и институт теоретической ядерной физики). Значительными Ф. и. являются лаборатории университетов и высших технических школ Бонна, Гамбурга и Ахена.

В Италии организацию и руководство всеми научными работами по физике (кроме связанных с ядерной физикой и физикой элементарных частиц) осуществляет Национальный совет исследований (создан в 1923), которому подчинены свыше 70 институтов и лабораторий (из них 36 ведут фундаментальные исследования) и 108 исследовательских центров. Исследованиями по ядерной физике, физике элементарных частиц, ускорителей, космических лучей и физике плазмы руководит Национальный комитет по атомной энергии (основан в 1960). Ему подчинены созданная в 1953 лаборатория во Фраскати, где расположен крупнейший в Италии ускоритель заряженных частиц с накопительными кольцами, и Центр ядерных исследований им. Э. Ферми в Касачче. Работу учёных Италии в области ядерной физики и физики элементарных частиц координирует Национальный институт ядерной физики. Стремление к общему развитию Юж. Италии привело к основанию в 1955 Сицилийского центра ядерной физики и строения вещества. Центр ядерных исследований в Испре успешно работает в рамках ЦЕРН. На территории Италии, в Триесте, с 1964 работает Международный центр теоретической физики, возглавляемый А. Саламом. Основная его цель – дать возможность талантливым учёным из развивающихся стран работать на достигнутом в передовых странах научном уровне.

Институты или научно-исследовательские центры по атомной энергии созданы после 2-й мировой войны в большинстве стран Западной Европы.

К числу крупных Ф. и. относится институт физики им. А. Эйнштейна в Хайфе (Израиль).

В Японии многие Ф. и. были созданы при частных компаниях, самые крупные из них ведут исследования не только прикладного, но и фундаментального характера. Лаборатории многих японских университетов представляют собой по существу Ф. и., разрабатывающие главным образом фундаментальные проблемы (например, институт физики твёрдого тела при Токийском университете). Физические исследования контролируются государственными органами: секцией естественных наук Японского научного совета (основан в 1949), секцией естественных наук Японской АН, научно-техническим агентством по атомной энергии (с 1956). Старейшие из числа Ф. и., непосредственно подчинённых правительству или органам местного самоуправления: институт физических и химических исследований (префектура Сайтама, основан в 1917), институт физических исследований им. Кобаяси (Токио, основан в 1940), Японский исследовательский институт атомной энергии (Токио, основан в 1956).

Сеть Ф. и. создаётся в Индии. Основу для неё составляют: Физическая исследовательская лаборатория (Ахмадабад, основана в 1947), институт ядерной физики им. М. Саха (Калькутта, основан в 1951), Атомный исследовательский центр им. Х. Баба (Бомбей, основан в 1957).

К. И. Погорелов.

В России первым физическим научно-исследовательским учреждением был Физический кабинет, созданный при Петербургской АН в 1725 (в 1912–21 назывался Физической лабораторией АН). Физические исследования, считавшиеся частным делом и почти не финансировавшиеся государством, проводились в основном в небольших физических лабораториях при кафедрах физики университетов и др. вузов Петербурга, Москвы, Харькова, Казани, Юрьева (Тарту), Одессы, Киева. Лишь в январе 1917 был открыт Физический институт в Москве – первый крупный по масштабам того времени научно-исследовательский институт.

После победы Октябрьской революции 1917 начался этап быстрого развития сети Ф. и. В 1918 по инициативе А. Ф. Иоффе и М. И. Немёнова образован Государственный рентгенологический и радиологический институт, для работы в котором были привлечены многие крупные учёные. Вскоре его оптический отдел, руководимый Д. С. Рождественским, был преобразован в Государственный оптический институт (ГОИ), который внёс значительный вклад в оптику и становление и развитие оптико-механической промышленности. Физико-технический отдел также выделился в самостоятельный Ф. и. и под руководством Иоффе после ряда преобразований превратился в Ленинградский физико-технический институт, который сыграл важную роль в становлении сов. физики, подготовке научных кадров. В Горьком в 1918 М. А. Бонч-Бруевичем была организована Нижегородская радиолаборатория им. В. И. Ленина, ставшая крупным центром в области радиофизики и радиотехники. В том же году в Москве на базе Физического института был создан институт физики и биофизики. Физическая лаборатория и математический кабинет Российской АН в 1921 были объединены и образовали Физико-математический институт. В 1934 его физический отдел был выделен в самостоятельный институт и переведён в Москву и под руководством С. И. Вавилова превратился в ведущее физическое научно-исследовательское учреждение – Физический институт АН СССР (ФИАН).

В конце 20 – начале 30-х гг. на базе научных коллективов Ленинградского физико-технического института были созданы Украинский физико-технический институт в Харькове (1929), институт физики металлов в Свердловске (1932), Сибирский физико-технический институт в Томске (1928), Физико-технический институт в Днепропетровске (1933). В Москве в 1934 под руководством П. Л. Капицы создан институт физических проблем АН СССР. В 1938 была организована лаборатория кристаллографии АН СССР, в 1943 преобразованная в институт кристаллографии АН СССР.

В связи с проблемой использования атомной энергии начали развиваться ядерная физика и энергетика, возникли специальные Ф. и., основным из них стал институт атомной энергии (Москва, 1943). Были созданы также институт теоретической и экспериментальной физики (Москва, 1945), Физико-энергетический институт (Обнинск), Радиотехнический институт (Москва), центры ядерной физики в Киеве, Ташкенте, Тбилиси, Минске, Риге, Алма-Ате, Свердловске, Томске, Новосибирске, Мелекессе и др.

Организация Ф. и., занимающихся исследованиями по физике высоких энергий, связана с созданием ускорителей заряженных частиц. В поселке Протвино (близ Серпухова, Московская область) на базе ускорителя протонов на энергию до 76 Гэв – одного из крупнейших в мире (запущен в 1967) образован институт физики высоких энергий.

В 50–60-х гг. активизировались исследования по физике твёрдого тела, полупроводников, физике низких температур, высоких давлений, радиофизике, электронике и др. и организована сеть специальных Ф. и. АН СССР: в Москве и Московской области – институт радиотехники и электроники (1953), Акустический институт (1953; АН осуществляет научно-методическое руководство). Институт физики высоких давлений (1958), институт физики твёрдого тела (1963), институт теоретической физики (1965), институт спектроскопии (1968), институт ядерных исследований (1970); в Ленинграде – институт полупроводников (1954–72) и Ленинградский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова (1971). (Подробнее см. статьи Физических проблем институт, Кристаллографии институт, Атомной энергии институт, Физики высоких энергий институт, Радиотехники и электроники институт, Физики высоких давлений институт, Физики твёрдого тела институт, Физики теоретической институт, Спектроскопии институт.)

В составе Сибирского отделения АН СССР работают институт ядерной физики (Новосибирск), институт физики им. Л. В. Киренского (Красноярск), институт физики полупроводников (Новосибирск). В Уральский научный центр АН СССР входят институт физики металлов (Свердловск) и Отдел физики полимеров (Пермь); в Казанский филиал АН СССР – Казанский физико-технический институт, в Дагестанский филиал АН СССР – институт физики (Махачкала), в Башкирский филиал АН СССР – Отдел физики и математики (Уфа).

Ф. и., проводящие широкий круг исследований по различным направлениям современной физики, созданы во всех союзных республиках. Основные из них: в АН Азерб. ССР – институт физики (Баку); в АН Армянской ССР – институт физических исследований (Ереван) и институт радиофизики и электроники (Аштарак); в АН Белорус. ССР – институт физики (Минск), институт физики твёрдого тела и полупроводников (Минск), институт тепло- и массообмена (Минск), Физико-технический институт (Минск); в АН Грузинской ССР – институт физики (Тбилиси); в АН Казахской ССР – институт ядерной физики (Алма-Ата) и институт физики высоких энергий (Алма-Ата); в АН Киргизской ССР – институт физики и математики (Фрунзе); в АН Латвийской ССР – институт физики (пос. Саласпилс, Рижский район), Физико-энергетический институт (Рига); в АН Литовской ССР – институт физики и математики (Вильнюс), институт физики полупроводников (Вильнюс); в АН Молдавской ССР – институт прикладной физики (Кишинев); в АН Тадж. ССР – Физико-технический институт им. С. У. Умарова (Душанбе); в АН Туркменской ССР – Физико-технический институт (Ашхабад); в АН Узб. ССР – институт ядерной физики (Улугбек Ташкентской обл.), Физико-технический институт им. С. В. Стародубцева (Ташкент) и институт электроники (Ташкент); в АН Украинской ССР – институт физики (Киев), институт ядерных исследований (Киев), институт полупроводников (Киев), институт теоретической физики (Киев), Физико-технический институт низких температур (Харьков); в АН Эстонской ССР – институт физики (Тарту).

Ф. и. созданы также при некоторых вузах (например, институт ядерной физики МГУ, Научно-исследовательский физический институт Ленинградского университета, Научно-исследовательский радиофизический институт при Горьковском университете, Научно-исследовательский институт прикладной физики при Иркутском университете и др.). Физические исследования проводятся и в специальных научно-исследовательских институтах министерств различных отраслей промышленности.

В. И. Дуженков.

В странах народной демократии до установления народной власти физические исследования проводились в основном в университетах. В середине 50-х гг. начали создаваться Ф. и. академий наук и различных ведомств (госкомитетов, комиссий) по использованию атомной энергии. Экспериментальная база Ф. и. многих социалистических стран (исследовательские реакторы, ускорители и др. установки) была заложена с помощью СССР. Важным этапом в становлении этих Ф. и. явилась организация в 1956 Объединённого института ядерных исследований (Дубна), который стал по существу играть роль координирующего центра в области фундаментальных физических исследований в странах социалистического содружества.

Важнейшие Ф. и. социалистических стран: в Болгарии – институт ядерных исследований и ядерной энергетики (София), в Венгрии – центральный институт физических исследований (Будапешт) и институт ядерных исследований (Дебрецен); во Вьетнаме – институт физики (Ханой); в ГДР – институт физики высоких энергий (Цёйтен под Берлином) и центральный институт ядерных исследований (Россендорф под Дрезденом); в КНДР – институт ядерной физики (Пхеньян); на Кубе – институт ядерных исследований (Гавана); в Монголии – Физико-технический институт (Улан-Батор); в Польше – институт ядерных исследований (Сверки под Варшавой) и институт ядерной физики (Краков); в Румынии – институт атомной физики (Бухарест); в Чехословакии – институт ядерной физики и институт ядерных исследований (Ржеж под Прагой), физические институты в Праге и Братиславе. Имеются Ф. и. в Пекине и Белграде. Научные исследования в этих странах ведутся также в Ф. и. при университетах.

Е. М. Колесов.