Френкель Яков Ильич

Родился 10 (23) февраля 1894 в Ростове-на-Дону. В 1913 поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета. Весной 1917 семья переехала в Крым. Здесь Френкель принял участие в организации Таврического университета, где работал до 1921. В 1921 вернулся в Петроград и до конца жизни работал в Физико-техническом институте в качестве руководителя теоретического отдела. Одновременно преподавал в Политехническом институте, где на протяжении 30 лет возглавлял кафедру теоретической физики. В 1929 был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР.

После революции Френкель трижды был за границей: работал у Паули в Гамбурге и у Бора в Гёттингене (1925–1926), был участником Международного съезда физиков в Италии (1927), читал лекции в университете Миннесоты (США) в 1930–1931. Внес значительный вклад в различные разделы физики – электронную теорию твердого тела, физику конденсированного состояния вещества, квантовую механику и электродинамику, физику ядра, физику элементарных частиц, магнетизм, физическую химию, астрономию, геофизику.

Первая научная публикация Френкеля о двойных электрических слоях на поверхности твердого тела и жидкости появилась в 1917. В дальнейшем целый ряд его работ был посвящен сопоставлению жидкости и твердого тела, развитию представлений о ближнем и дальнем порядке в конденсированных средах. Разрабатывая в 1923–1929 электронную теорию твердых кристаллических тел, в том числе металлов, Френкель впервые применил к изучению движения электронов в них методы квантовой статистики, ввел понятие дефекта кристаллической решетки (отсутствие атома в соответствующем узле кристаллической решетки, ныне называемое «дефектом по Френкелю»), что позволило ему описать не только электропроводность, но и упругость, так что в его интерпретации теория упругости стала как бы разделом теории электричества. В частности, в 1927 Френкель описал движение свободных электронов в металлах с помощью представления о волнах де Бройля, что позволило ему объяснить поведение электронов проводимости в металлических кристаллах и зависимость их электропроводности от температуры и наличия примесей в кристаллической решетке.

Исследуя ферромагнетизм, Френкель в 1928 создал его качественную теорию: применив принцип Паули к электронному газу, объяснил самопроизвольную намагниченность ферромагнетиков, а в 1930 ввел (совместно с Я.Г.Дорфманом) понятие спонтанно намагниченных областей – доменов. Эти работы Френкеля стали фундаментом теории ферромагнетизма. Предложенное им в 1946 объяснение спекания металлических порошков легло в основу порошковой металлургии.

В 1930–1936 Френкель создал квантовую теорию электрических и оптических свойств диэлектрических кристаллов. Впервые ввел в теорию поглощения света кристаллами понятие электронной дырки (атома решетки, лишенного одного из своих электронов) как носителя положительного заряда и экситона – носителя возбуждения. Френкель фактически создал теорию фотопроводимости диэлектриков и полупроводников; дал квантомеханическое описание туннельного эффекта и в 1932 применил его к протеканию тока в месте контакта «металл – полупроводник».

Начиная с 1928 Френкель успешно развивал аналогии между макроскопическими процессами – испарением обычных твердых и жидких тел – и процессами микроскопическими – диссоциацией отдельных молекул и распадом возбужденных ядер. Внес серьезный вклад в кинетическую теорию жидкостей, описав температурную зависимость их диффузии, вязкости и упругости, предложил общие уравнения упруго-вязкой среды. В дальнейшем занимался кинетикой фазовых переходов, адсорбцией, гетерофазными флуктуациями.

Мировое признание получили и работы Френкеля в области общих разделов физической теории. Ученый занимался электродинамикой точечного электрона и электрона вращающегося; сопоставлением «старой» и «новой» квантовой механики; релятивистскими обобщениями квантомеханических уравнений. Новые идеи Френкель внес в геофизику. Разрабатывал теорию атмосферного электричества, занимался выяснением природы земного магнетизма и других явлений в недрах Земли.

Научные интересы Френкеля пересекались с деятельностью многих выдающихся физиков современности. Так, независимо от Бора и Уилера и чуть раньше их (хотя и не в столь подробной форме) Френкель создал теорию деления тяжелых ядер; независимо от Гейзенберга – квантовомеханическую теорию ферромагнетизма; независимо от Бора – капельную модель ядра.