О научной деятельности профессора Константина Петровича Белова и воспоминания о совместной работе с ним

Константин Петрович Белов родился 4 ноября 1911 года в г. Егорьевске Московской губернии в рабочей семье. К.П. Белов — воспитанник Московского университета. Окончив МГУ в 1934 г., он продолжил свою деятельность в его стенах в качестве аспиранта, затем ассистента, доцента, профессора физического факультета. В военные годы К.П. Белов, находясь в рядах Советских вооруженных сил, создал в научно-исследовательском институте лабораторию, в которой разработал магнитный метод для обнаружения трещин в деталях авиапушек и пулеметов. За успешную работу К.П. Белов был награжден (в 1945 г.) орденом Красной Звезды.
С 1954 по 1988 г. К.П. Белов — заведующий одной из самых крупных кафедр МГУ — кафедры общей физики для естественных факультетов.

Константин Петрович Белов
(04.11.1911-19.06.2001)

Под руководством К.П. Белова создавались учебники и учебные пособия, совершенствовался учебный процесс. Талантливым ученым-организатором была создана научная лаборатория магнетизма при физическом факультете МГУ. К.П. Белов обладал несомненным талантом определять узловые точки роста науки в избранной им области физики. Дальнейшее развитие науки подтвердило актуальность выбранных им научных направлений.
Начало научной деятельности К.П. Белова связано с изучением магнитоупругих и электрических явлений в ферромагнитных металлах и сплавах при парапроцессе, где решающую роль играют обменные взаимодействия. Эти работы были чрезвычайно актуальны, так как проблема обменного взаимодействия в магнитоупорядоченных веществах занимает центральное место в магнетизме твердых тел. Полученные при этом зависимости обменной энергии от межатомных расстояний важны для понимания свойств инварных сплавов, в которых тепловое расширение практически отсутствует в определенном интервале температур, что имеет важное значение для ряда технических устройств. Интерес к физической природе инваров сохраняется в литературе до сих пор, так как с этим связаны фундаментальные проблемы ферромагнитного состояния. Изучение обменных взаимодействий интересовало К.П. Белова и в последующие годы.
В послевоенные годы обширные исследования под руководством К.П. Белова были выполнены в области магнетизма ферритов. Поскольку ферриты обладают высоким электросопротивлением, в них не образуются вихревые токи, что создает возможность их использования в переменном магнитном поле (на радиочастотах и в технике сверхвысоких частот). Работы К.П. Белова и его учеников (Е.П. Свирина, А.Н. Горяга, Е.В. Талалаева, Л.И. Королева и др.), связанные с изучением магнитных фазовых переходов, магнитострикции, магнитокалорических и гальваномагнитных явлений выявили существенные особенности магнитного упорядочения и процессов электропроводимости в ферритах и способствовали широкому внедрению данных материалов в технику.
К началу этих работ Л. Неелем была разработана теория молекулярного поля для описания температурной зависимости намагниченности ферромагнетиков. Однако эффекты, связанные с воздействием магнитного поля на намагниченность и на эффекты, обусловленные магнитным упорядочением, практически не были изучены. Так, температура магнитной компенсации рассматривалась только как температура, при которой компенсируются антипараллельно направленные магнитные моменты подрешеток. В работах К.П. Белова, его учеников и коллег (С.А. Никитин, А.К. Звездин, А.Ф. Попков и др.) было показано, что в магнитном поле вблизи температуры магнитной компенсации возникают сложные магнитные фазовые переходы, сопровождающиеся аномалиями магнитоупругих и магнитокалорических эффектов. Особый интерес вызывало то обстоятельство, что в области температуры магнитной компенсации возникает резкий максимум коэрцитивной силы. Это явление создало возможность магнитной записи с высокой плотностью записи информации на пленках ферритов.
Основополагающий вклад, который внес К.П. Белов в физику магнитных явлений, связан с выяснением фундаментальных закономерностей процессов истинного намагничивания — парапроцесса, который имеет место внутри доменов магнитоупорядоченных веществ. До работ К.П. Белова были изучены процессы намагничивания в области средних по величине магнитных полей, где происходит вращение вектора намагниченности (Н.С. Акулов и др.) и в области слабых магнитных полей, где происходит смещение доменных границ (Е.И. Кондорский и др.). Эти процессы обусловливают процессы технического намагничивания, которые большей частью и влияют на работу многих технических устройств. В то же время парапроцессу уделялось незаслуженно мало внимания в науке о магнетизме конденсированных сред. Громадной заслугой К.П. Белова явилось то, что он обратил внимание на вклад парапроцесса в намагничивание в ферромагнетиках, ферримагнетиках и антиферромагнетиках.
Вместе со своими учениками К.П. Белов провел обширные исследования эффектов парапроцесса в магнитоупорядоченных средах. Отличие парапроцесса от намагничивания парамагнетиков заключается в том, что в магнитоупорядоченных средах на магнитные моменты атомов и электронов действуют, кроме магнитного поля, сильные обменные взаимодействия, которые создают дополнительно эффективное обменное поле. К.П. Беловым было показано, наибольшей интенсивности парапроцесс достигает в области магнитных фазовых переходов из магнитоупорядоченного состояния в парамагнитное. Именно в этой области внешнее магнитное поле наиболее сильно подавляет дезориентирующее действие теплового движения. В этой области наиболее ярко наблюдаются соответствующие парапроцессу такие эффекты как магнитокалорический эффект, магнитосопротивление, магнитострикция парапроцесса и др., которые имеют большое техническое применение: аномалии теплового расширения в инварных сплавах, магнитные рефрижераторы на гигантском магнитокалорическом эффекте, магнитострикционные преобразователи.
До работ К.П. Белова эффекты парапроцесса изучались только в области температур Кюри. К.П. Белов со своими учениками открыл новую сферу в проявлении эффектов парапроцесса в ферримагнетиках, обладающих «слабой» подрешеткой. Это такие ферримагнетики, как редкоземельные ферриты гранаты, соединения РЗМ с железом, магнетит, литий-хромовая шпинель и др.
В работах К.П. Белова было показано, что низкотемпературные аномалии многих физических характеристик обусловлены резким изменением степени магнитного упорядочения в «слабой» подрешетке (большей частью редкоземельной) вследствие того, что тепловое движение в этой точке — в точке Белова TB преодолевает ориентирующее действие сравнительно слабого эффективного обменного поля H, действующего на «слабую» подрешетку со стороны «сильной» подрешетки. Например, в гадолиниевом феррите-гранате Gd3Fe5O12 HR~300kOe, в то время как эффективное обменное поле внутри подрешетки железа намного больше: HFe~3•103kOe. Вблизи TB наблюдались максимумы восприимчивости парапроцесса, магнитострикции, магнитокалорического эффекта и др.
Профессор К.П. Белов является одним из основоположников исследований в области магнитных фазовых переходов второго рода в ферро- и ферримагнетиках.
Эти исследования базировались на термодинамической теории фазовых переходов второго рода Ландау, которую Ландау и Гинзбург использовали для описания фазового перехода ферромагнетизм-парамагнетизм и ферримагнетизм-парамагнетизм. Однако в применении этой теории к конкретным классам магнитоупорядоченных веществ возникали значительные вопросы: как например, учет критических флуктуаций в области перехода, вопросы, связанные с возможностью применения этой теории для переходов типа ферримагнетизм-парамагнетизм, влияние магнитной «размытости» переходов на термодинамические свойства, учет эффектов магнитной анизотропии и магнитострикции в области переходов второго рода, определение закономерностей, которые присущи магнитострикции, магнитокалорическому эффекту, теплоемкости и другим эффектам.
Все эти вопросы были рассмотрены, изучены и решены в многочисленных работах К.П. Белова и его учеников (А.Н. Горяга, С.А. Никитин, И.Х. Камилов и др.). Результаты этих работ обобщены в монографии К.П. Белова «Магнитные фазовые превращения», изданной в Советском Союзе и США. К.П. Белов вместе со своими коллегами и учениками (А.К. Звездин, А.М. Кадомцева, Р.З. Левитин, С.А. Никитин и др.) развил новое направление в исследованиях магнитных фазовых переходов — изучение физических процессов при спин-переориентационных переходах, связанных с изменением ориентации вектора самопроизвольной намагниченности в кристаллах при изменении температуры или магнитного поля. Эти переходы весьма ярко проявляются в редкоземельных соединениях: ортоферритах, ферритах-гранатах, интерметаллических соединениях 4f- и 3d-металлов. В результате были рассмотрены магнитные фазовые диаграммы, спонтанные ориентационные переходы, ориентационные переходы, индуцированные внешним магнитным полем, магнитоанизотропные и магнитоупругие свойства, аномалии физических свойств при спиновой переориентации, микроскопическая теория обменных и магнитокристаллических взаимодействий.
Личный вклад К.П. Белова в физику фазовых переходов в ферро-, ферри- и антиферромагнентиках является неоспоримым и его трудно переоценить. Физика фазовых переходов является до сих пор ведущим направлением в физике твердого тела. Эти работы имеют фундаментальное значение для теории магнетизма.
Физика магнитных явлений и некоторые области техники получили в последние десятилетия мощный импульс для своего развития благодаря тому, что у громадного количества сплавов и соединений на основе редкоземельных элементов было обнаружено магнитное упорядочение. Если учесть, что группа 4f-элементов насчитывает 15 элементов, которые образуют с другими элементами периодической системы Менделеева громадное количество соединений, то становится ясным, какая громадная область в физике магнитных явлений открылась при исследовании магнетизма редкоземельных соединений. В нашей стране планомерные исследования редкоземельных магнетиков начались с конца 50-х годов под руководством К.П. Белова в Московском университете, а впоследствии это направление развивалось в большом числе научных центров страны. Быстрое развитие работ по изучению магнитных и других физико-химических свойств редкоземельных веществ связано с необходимостью расширения арсенала материалов, представляющих интерес для технических приложений (традиционные материалы на основе кобальта, железа, никеля не удовлетворяют в ряде случаев запросам современной техники).
В проблемной лаборатории кафедры был получен ряд результатов, существенно расширяющих физические представления о природе магнетизма редкоземельных металлов, их сплавов и соединений. Многие из этих физических явлений имеют важное практическое значение. К.П. Беловым и его учениками (Р.З. Левитин, С.А. Никитин, В.И. Соколов) было открыто явление гигантской магнитострикции в редкоземельных и урановых соединениях (получен диплом на открытие). Этот эффект перспективен для использования в гидролокации, для генерации ультразвука, для управления лазерными лучами, в двигателях микроперемещений и др. Обнаруженная в лаборатории К.П. Белова громадная магнитная анизотропия редкоземельных магнетиков создала предпосылки для разработки мощных постоянных магнитов с чрезвычайно высокой энергией, которые находят в настоящее время широкое применение в технике.
Работы по исследованию редкоземельных магнетиков получили высокую оценку: профессор К.П. Белов, группа сотрудников кафедры и академических учреждений за исследования магнетизма редкоземельных и урановых веществ были награждены Государственной премией СССР. К.П. Белов является основоположником важной отрасли физики магнитных явлений — физики редкоземельного магнетизма.
В последние годы на кафедре под его руководством проводилось интенсивное изучение магнитных полупроводников; в результате этой работы был открыт новый класс магнитных полупроводников с высокими температурами Кюри (выше комнатной) и экспериментально установлено наличие особых состояний автолокализованных носителей заряда в халькогенидных шпинелях (Л.И. Королева, Э.Л. Нагаев и др.). Он стоял у истоков исследования физических процессов, приводящих к колоссальному магитосопротивлению в замещенных редкоземельных манганитах.
Результаты плодотворной и напряженной творческой деятельности проф. Белова и руководимого им коллектива физиков обобщены в десяти монографиях. Эти книги служат делу подготовки новых специалистов-магнитологов, дают им творческий импульс в их научной деятельности. Они стали настольными книгами для студентов, аспирантов, инженеров и научных работников.
С именем К.П. Белова связана школа физиков-магнитологов, широко известная в нашей стране и за рубежом. Им подготовлено 8 докторов и более 50 кандидатов физико-математических наук. Ученики проф. Белова плодотворно работают во многих университетах и институтах нашей страны и в ряде зарубежных стран. В последнее время школа К.П. Белова была официально признана и в рамках этой школы проводились интенсивные научные исследования коллективом, в котором активное участие принимали молодые ученые, многие из которых стали соросовскими студентами и аспирантами. Сам К.П. Белов являлся заслуженным Соросовским профессором, он принимал активное участие в научной деятельности в рамках фонда Сороса. Заслуги профессора К.П. Белова были общепризнанны. Он был заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, лауреатом Государственной и Ломоносовской премии. Деятельность К.П. Белова оказала сильное влияние на развитие физики магнитных явлений в России и за рубежом.
Я познакомился с К.П. Беловым в 1955 г.
В человеческом плане он был очень привлекателен. Внешность — артистическая. В то время он возглавлял КОФЕФ и одновременно был зам.декана по науке.
Я помню как в 1956 г. он возглавил посадки деревьев на участке вблизи главного здания МГУ. Еще молодой и очень энергичный, он с лопатой в в руках вместе со своими сотрудниками сажал деревья, которые растут и поныне.
Этот образ для меня имеет некое символическое значение. Действительно, К.П. Белов, получив КОФЕФ, был в начале пути по развитию кафедры. Несомненно, он начал строительство новой кафедры, где делал упор на создание эффективно работающего коллектива. Когда я пришел на кафедру, то я познакомился с коллективом, работающим в области магнетизма (Большова, Елкина, Свирина, Горяга, Кадомцева). Это была начальная стадия магнетизма в лаборатории К.П. Белова. Безусловно, К.П. Белов имел четкий план развития кафедры и он расширял кафедру новыми сотрудниками: Катаев, Левитин, Никитин, Соколов и др.
К.П. Белов был очень увлечен проблемами науки. Увлеченность и доброжелательность — эти качества очень привлекали к нему новых молодых физиков. Проблемы организации науки он решал в открытом и демократическом общении со своими сотрудниками, при этом он выслушивал все мнения и только потом приходил к конструктивным решениям. Даже в случае конфликтов он четко разделял личностные взаимоотношения и деловые аспекты.
Отличительной особенностью К.П. Белова было некое «чутье» на новые научные направления. Этот талант, который сочетался с умением организовывать научные коллективы по этим направлениям, приносил весомые научные результаты и позволял занять лидирующие позиции в физике магнитных явлений.
Эти ученики привлекали своих учеников и поле деятельности расширялось (Попов, Пономарев, Крынецкий, Маркосян, Снегирев, Казей, Гайдукова, Иванова, Терешина, Андреенко, Тишин и др.). Среда научной школы К.П. Белова расширилась и на другие учреждения (И.К. Камилов, И.С. Любутин).
Особую роль проявили организаторские способности К.П. Белов при создании проблемной лаборатории магнетизма, которая стала новым плацдармом для продвижения в области физики магнетизма. К.П. Белов обладал не только организаторскими, но и дипломатическими способностями. Он руководил секцией магнетизма по линии Совета экономической взаимопомощи, который координировал, в частности, совместные научные разработки стран народной демократии. Научные конференции этих стран проходили периодически и здесь К.П. Белов проводил значительную работу. Иногда возникали довольно острые вопросы и надо было находить оптимальные решения. Я помню, как будучи в Польше вместе с К.П. Беловым, мы посетили консульское представительство СССР в г. Познани. В этот год произошло смещение Н.С. Хрущева со всех государственных постов. В зале приема консульства к нам вышли два дипломата, которые широко улыбаясь попросили нас рассказать, что говорят об этом событии. К.П. Белов, также улыбаясь, ответил, что много чего говорят, но он анекдоты не рассказывает и их не помнит, но в то же время заметил, что Н.С. Хрущев ограничивал деятельность Министерства иностранных дел и привел тому примеры. В то же время К.П. Белов подчеркнул, что мы приехали исключительно для координации научной деятельности по линии СЭВ. Такой ответ вполне удовлетворил советских дипломатов.
Многие направления, созданные К.П. Беловым, и его идеи продолжают быть востребованы и в настоящее время. Можно сказать, что эти идеи пережили своего создателя. Например, сейчас в научной литературе широко используют при изучении магнитных фазовых переходов построение кривых зависимости намагниченности от магнитного поля H/I=f(I2) вблизи температуры Кюри. Такие кривые, которые вытекают из термодинамической теории фазовых переходов II рода Ландау, впервые были использованы К.П. Беловым и его сотрудниками при анализе процессов намагничивания вблизи температуры Кюри. Впоследствии эти кривые получили название кривых Белова-Аррота.
При исследовании магнитных фазовых переходов и магнитоупругих эффектов мы продолжаем использовать научный базис, заложенный К.П. Например, докторская диссертация К.П. Беловым и его книга «Упругие и тепловые явления в ферромагнетиках» указывает способ определения крутизны обменных интегралов из данных по магнитострикции парапроцесса. Константин Петрович исследовал этот вопрос для инварных сплавов, которые имеют стрикцию парапроцесса Л~30-40•10-6 в области комнатных температур. Сейчас обнаружено, что в соединении Y2Fe17 вблизи т. Кюри в области комнатных температур магнитострикция парапроцесса имеет на порядок большие значения, чем в сплавах Fe-Ni, что связано с более резкой зависимостью обменного интеграла от межатомных расстояний. Таким образом, идеи К.П. Белова используются до их пор в физике магнитных явлений.
В заключение позволю сделать утверждение, что анализ научных результатов, полученных К.П. Беловым, и их использование даст нам новый импульс для развития физики магнитных фазовых переходов, РЗ соединений, ферритов и других магнетиков. Физики-магнитологи МГУ будут продолжать научные направления, начатые К.П. Беловым.
Исключительные организаторские способности, преданность науке, крупные научные достижения, душевная теплота и высокие человеческие качества Константина Петровича Белова снискали ему широкую известность в научном мире.

С.А. Никитин,
Заслуженный профессор МГУ
кафедра общей физики и физики
конденсированного состояния