МОТТ (Mott), Невилл

род. 30 сентября 1905 г.
Английский физик Невилл Фрэнсис Мотт родился в Лидсе и был сыном Лилиан Мери (в девичестве Рейнольдс) Мотт и Чарлза Фрэнсиса Мотта, руководителя народного образования в Ливерпуле. Его родители познакомились, изучая физику у Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Закончив Клифтон-колледж в Бристоле, М. поступил в колледж св. Джона в Кембридже, где изучал математику и теоретическую физику, получив степень бакалавра в 1927 г.
М. учился на старших курсах, когда теоретическая физика достигла значительных успехов благодаря разработке Вернером Гейзенбергом и независимо от него Эрвином Шредингером принципов квантовой механики. Окунувшись с головой в аспирантские исследования, М. непродолжительное время работал в Кембридже под руководством Р. Фаулера, одного из основателей современной астрофизики, затем в Копенгагене под руководством Нильса Бора и в Геттингене под руководством Макса Борна. Возвратившись в Англию в 1929 г., он в течение года читал лекции в Манчестерском университете, где работал с У.Л. Брэггом, а затем с 1930 по 1933 г. в Гонвилл-энд-Киз-колледже в Кембридже. Здесь он в 1930 г. получил степень магистра. Работая вместе с Эрнестом Резерфордом М. занимался приложением квантовой механики к анализу рассеяния частиц при столкновениях. Ему удалось теоретически вывести знаменитую эмпирическую формулу Резерфорда для рассеяния альфа-частиц атомными ядрами, и его выкладки привели к неожиданному открытию, что ядра гелия идентичны альфа-частицам при определенных углах рассеяния вычисленная величина реакции удваивалась, и этот эффект позднее был подтвержден экспериментально.
В 1933 г. в возрасте 28 лет М. стал профессором теоретической физики в Бристольском университете. В том же году он совместно с английским физиком Г. Мессэем написал книгу 'Теория атомных столкновений' ("The Theory of Atomic Collisions"). Затем М. занялся исследованием разнообразных явлений в области физики твердого тела, особенно структурных свойств металлов. Он разработал теорию переходных металлов (химических элементов, включающих большинство обычных металлов), выделив в них две группы электронов, одна из которых в основном отвечала за электрическую проводимость, а другая - за магнитные свойства и рассеяние. Другие его исследования были посвящены проблемам закаливания металлических сплавов, выпрямления электрического тока (AC-DC преобразование), а также структуре ионных кристаллов и фотографическим процессам.
К 30-м гг. квантовая механика позволила исследователям объяснить разницу между металлическими и неметаллическими веществами с помощью зонной теории Согласно этой теории, энергия электронов ограничена зонами, или уровнями, характерными для данного вещества. Именно различие характера этих уровней определяет различие между металлами и неметаллами. В металлах электроны могут занимать энергетические состояния, в которых они лишь слабо связаны с ядрами, так что они способны течь в виде электрического тока и стимулировать проводимость, если приложить разность потенциалов. Участвуя в 1937 г. в научной конференции в Бристольском университете, М. заинтересовался одним фактом, явно противоречащим зонной теории. Теоретически окись никеля должна была быть металлическим проводником, тогда как фактически она представляет собой изолятор. Введя в зонную теорию учет взаимодействия между электронами, М. в 1949 г. прояснил свойства окиси никеля и установил, почему некоторые вещества переходят из изоляторов в проводники при изменении плотности электронов. Эти изменения, называемые ныне переходами Мотта, стали играть важную роль при создании полупроводников.
Во время второй мировой войны М. занимался работами по исследованию теории операций, математической теорией принятия решений применительно к стратегическому планированию, а также участвовал в вычислениях дальности действия германских ракет 'Фау-2". После войны он вернулся в Бристоль, где в 1948 г. стал директором университетской физической лаборатории, в 1954 г. сменил У.Л. Брэгга на посту руководителя Кавендишской лаборатории в Кембридже.
В начале 60-х гг. М. начал исследования электрических свойств аморфных (некристаллических) материалов (например, стекло), расположение молекул в которых не упорядочено и не подчинено какой-либо закономерности. Он заинтересовался этой областью в 1958 г., когда ознакомился со статьей Филипа У. Андерсона, посвященной аморфным полупроводникам. Полупроводник это вещество, которое ведет себя как изолятор при низких и как проводник при высоких температурах.
М. предложил Андерсону временную работу приглашенного профессора в Кембридже, и с 1967 по 1975 г. они вместе занимались изучением электрической проводимости полупроводников. Андерсон ранее показал, что при некоторых условиях электроны не обладают свободой диффузии в неупорядоченных структурах твердых тел - эффект, известный под названием андерсеновской локализации электронов.
Вначале работа Андерсона не привлекла внимания никого из ученых, за исключением М., который, развив ее идеи, сумел объяснить ряд свойств электронов в аморфных материалах. Предложенная им концепция границы подвижности описывает критический уровень энергии, отделяющий подвижные электроны от захваченных. Он также объяснил электрическую проводимость, вызванную присутствием относительно малого числа посторонних атомов, а также минимальную проводимость, при которой в неупорядоченном материале либо вовсе не может течь электрический ток, либо не может течь ток, превышающий заданную величину. Эта работа привела к использованию полупроводников в солнечных батареях, фотокопировальных машинах и многих других устройствах.
Освободившись в 1971 г. от административных обязанностей после своей отставки в Кембридже, М., по словам сменившего его на посту директора Кавендишской лаборатории Брайана Пиппарда, 'как сорвавшийся с цепи пес яростно набросился на работу с аморфными материалами'.
В 1977 г. М. получил совместно с Андерсоном и Джоном X. Ван Флеком Нобелевскую премию по физике 'за фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем'. 'Теория переходов Мотта и переходов Мотта-Андерсона сегодня играет важную роль в понимании свойств определенных материалов и в создании новых, - сказал Пер-Улоф Левдин, член Шведской королевской академии наук, при презентации лауреатов. - Андерсон и М. показали, что правильно контролируемый беспорядок может быть технически столь же важным, как и самый совершенный порядок'.
Помимо непосредственно научной работы М. написал несколько статей, посвященных преподаванию наук, а также входил в ряд комитетов, занимавшихся реформой образования. В 1969...1977 гг. он возглавлял совет директоров компании 'Тэйлор энд Фрэнсис', занимавшейся изданием научных книг, а еще ранее, в 1959...1966 гг., стоял во главе Гонвилл-энд-Киз-колледжа в Кембридже.
В 1930 г. М. женился на Рут Элинор Хордер; у них две дочери. На досуге М. интересуется историей религии, фотографией, коллекционированием цветного стекла и византийских монет.
Удостоенный многих наград, М. является также обладателем почетных ученых степеней Оксфордского, Лондонского и Парижского университетов и целого ряда институтов. В 1977 г. французское правительство наградило его орденом 'За заслуги'. В 1962 г. он получил дворянство.