Луи Неель

Биография

Французский физик Луи Эжен Феликс Неель родился в Лионе в семье Луи Нееля, директора одной из гражданских служб, и Марии Антуанетты (в девичестве Хартмайер) Неель. Закончив лицей дю-Парк в Лионе и лицей Сен-Луи в Париже, он поступил в престижную Эколь нормаль сюперьёр, по окончании которой в 1928 г. стал там же работать лектором. Затем он начал аспирантские исследования в Страсбургском университете под руководством Пьера Вайса, получив в 1932 г. докторскую степень.

Вайс, как и Пьер Кюри, одним из первых начал исследования в области теории намагничивания (магнитных свойств, которые вещество приобретает во внешнем магнитном поле). Хотя он и сумел дать количественные объяснения многим экспериментальным фактам, ему не удалось, однако, точно объяснить взаимодействие двух соседних элементарных магнитов (т.е. соседних атомов, которые ведут себя как маленькие магниты). В 1928 г., когда Н. приступил к исследованию намагничивания, Вернер Гейзенберг успешно объяснил это взаимодействие с помощью сформулированной незадолго до этого квантовой теории.

К этому времени были известны три типа магнитных материалов: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. В диамагнетиках, таких, как висмут и сурьма (которые слегка отталкиваются внешним магнитным полем), и парамагнетиках, таких, как алюминий и платина (которые слегка притягиваются к внешнему полю), элементарные магниты в основном не зависят друг от друга. Следовательно, магнитные поля в этих веществах ориентированы в различных направлениях, так что они почти нейтрализуют друг друга. В ферромагнитных веществах, таких, как железо и никель, соседние атомы взаимодействуют таким образом, что их магнитные поля имеют тенденцию ориентироваться в одном и том же направлении. Гейзенбергу удалось показать, что подобное взаимодействие приводит к тем макрохарактеристикам, какие и проявляются реально у ферромагнитных веществ.

Опираясь на работы Гейзенберга, Н. выдвинул гипотезу, что в некоторых веществах в результате взаимодействия соседних атомов их магнитные поля ориентируются в противоположных направлениях. Он предположил, что кристаллическую решетку подобных веществ можно рассматривать как две независимые взаимопроникающие подрешетки, каждая из которых состоит из атомов с одинаково ориентированными магнитными полями. Эта жесткая ориентация приводит к тому, что ниже некоторой температуры, ныне известной как точка Нееля, поля погашают друг друга, давая нулевую намагниченность. Однако выше точки Нееля начинают проявляться парамагнитные эффекты. Примеры веществ, по всей вероятности обладающих подобными свойствами (сейчас они называются антиферромагнетиками), были обнаружены в 1937 г., однако лишь в 1949 г. теорию Нееля удалось подтвердить при изучении дифракции нейтронов.

В 1937 г. Н. был назначен профессором научного факультета Страсбургского университета и оставался на этом посту до 1945 г. После начала второй мировой войны он выполнял заказы управления французских военно-морских сил, занимаясь вопросами защиты боевых кораблей от магнитных мин. В конце войны, в 1945 г., он поступил в Гренобльский университет, где основал лабораторию электростатики и физики металлов, которую и возглавлял до 1976 г.

Через три года после перехода в Гренобль Н. выдвинул предположение о существовании еще одной формы намагничивания, которую он назвал ферримагнетизмом. Было давно известно, что ферриты – класс минералов, включающий в себя магнетит (магнитный железняк), – проявляют аномальное поведение по сравнению с ферромагнитными веществами, хотя их относили к одному классу. Предположив, что ферриты образуют самостоятельный класс, Н. обобщил свою раннюю теорию антиферромагнетизма, чтобы объяснить поведение ферримагнетизма. В ферримагнитных веществах, утверждал он, магнитные поля двух решеток имеют разную величину, так что проявляется результирующий магнитный эффект. Некоторые из таких веществ, включая магнетит, обладают не двумя, а тремя решетками, две из которых компенсируют друг друга.

Ферриты, которые не являются электрическими проводниками, стали с тех пор использоваться в качестве покрытия магнитных лент, в устройствах компьютерной памяти, в технике связи и во многих других областях. Производство для этих целей искусственных ферритов базируется во многом на открытиях Н.

В 1956 г. Н. пригласили создать и возглавить Центр ядерных исследований в Гренобле, где он изучал дифракцию нейтронов и рост кристаллов. Он также принял участие в создании франко-германского реактора с большой плотностью потока в Гренобле. В большой степени благодаря той роли, которую Н. играл в научной жизни Гренобля, этот город стал крупнейшим центром физических исследований.

Среди проблем, которыми занимался Н., – исследование магнитного последействия (изменений, происходящих с ферромагнетизмом с течением времени), изучение свойств крайне мелкозернистых ферромагнитных веществ, разработка методов улучшения магнитных свойств веществ. Его работа по палеомагнетизму, которая помогла объяснить «магнитную память» скальных пород в процессе изменения магнитного поля Земли, решающим образом способствовала подтверждению теории дрейфа континентов и теории тектонических плит.

Н. получил в 1970 г. Нобелевскую премию по физике «за фундаментальную работу и открытия, касающиеся антиферромагнетизма и ферримагнетизма, которые повлекли за собой важные приложения в области физики твердого тела». Он разделил награду с Ханнесом Альфвеном, который в свою очередь был награжден за работу по магнитной гидродинамике. При презентации лауреата Торстен Густафссон, член Шведской королевской академии наук, заявил, что «важные эффекты в физике твердого тела нашли свое объяснение» в теориях награждаемого.

В 1931 г. Н. женился на Элен Уртик; у них один сын и две дочери. Он любит совершать долгие прогулки, читать французскую литературу XVIII в. и таинственные истории, а также плотничать.

Кроме Нобелевской премии, Н. был награжден премией Холвека Лондонского физического общества (1952) и золотой медалью Национального центра научных исследований в Париже. Он обладает многими почетными учеными степенями и является членом Французской академии наук, Американской академии наук и искусств, Академии наук СССР, Лондонского королевского общества и научных академий многих других стран. С 1963 по 1983 г. Н. был представителем Франции в научном комитете НАТО, а с 1963 по 1965 г. находился на посту президента Международного союза теоретической и прикладной физики. С 1981 г. он – президент Высшего совета по ядерной безопасности. В 1966 г. он стал кавалером французского ордена Почетного легиона.