Кочелаев Борис Иванович

about_1.jpg

Профессор кафедры теоретической физики Казанского государственного университета Борис Иванович Кочелаев является одним из ведущих специалистов в мире в области динамики спиновых систем, широко известным представителем Казанской физической школы, созданной С.А. Альтшулером.

Б.И. Кочелаев родился в 1934 г. в рабочем поселке Дирижабльстрой (ныне г. Долгопрудный) в Московской области. В 1952 г. он окончил с серебряной медалью среднюю школу в г. Вятские Поляны Кировской области и поступил на физико-математический факультет Казанского университета.

Б.И. Кочелаев начал свою научную деятельность под руководством С.А. Альтшулера будучи студентом, а затем аспирантом (1957-1960 г.г.) кафедры экспериментальной и теоретической физики. После успешной защиты кандидатской диссертации в Харьковском университете, с 1960 г. по настоящее время Б.И. Кочелаев является сотрудником кафедры теоретической физики - ассистентом, доцентом, профессором, в течение 27 лет (1973-2000) он заведовал кафедрой. С 60-х годов Б.И. Кочелаев является ведущим лектором физического факультета, и в настоящее время он читает потоковые лекции по <Квантовой механике>. Разработанные и читаемые им курсы лекций по Квантовой теории твердого тела, Неравновесной термодинамике, Квантовой статистике относятся к основным составляющим базового образования по специальности теоретическая физика.

Научная работа Б.И. Кочелаева в 60-70-ые годы была посвящена изучению специфических особенностей спектра возбуждений парамагнитного кристалла, обусловленных спин-фононным взаимодействием. Он разработал теорию релаксационного поглощения и резонансной дисперсии гиперзвука в парамагнитной среде, косвенного спин-спинового взаимодействия парамагнитных ионов через электроны проводимости в полупроводниках и через поле фононов в диэлектриках, ядерной релаксации вследствие электронных спин-спиновых взаимодействий при сверхнизких температурах, исследовал роль дисперсии спектра колебаний кристалла в эффекте Яна-Теллера, вычислил параметры связанных спин-фононных колебаний и установил условия их возникновения. Выполненное совместно с Л.К. Аминовым исследование взаимодействия парамагнитных центров через поле фононов с учетом эффектов запаздывания оказало существенное влияние на развитие теории явлений, обусловленных взаимодействием локализованных электронов через поля статических и динамических деформаций кристаллической решетки.

Существенную роль в выборе направлений исследований Б.И.Кочелаева сыграла его двухсеместровая стажировка (1963 г.-1964 г.) в Гарвардском университете (США), где он под руководством будущего лауреата Нобелевской премии по физике профессора Н. Блумбергена решил задачу о влиянии спиновой поляризации электронов проводимости и их корреляций на косвенное обменное взаимодействие парамагнитных примесей в металлах. Докторскую диссертацию "Теория динамических эффектов в парамагнитных кристаллах" Б.И. Кочелаев защитил в Казанском университете в 1967 г.

Следующий период научной деятельности Б.И. Кочелаева был посвящен исследованиям нелинейных явлений в парамагнитных твердых телах, подверженных воздействию сверхвысокочастотного электромагнитного поля, света, гиперзвука. Была построена теория кинетических явлений в системе взаимодействующих спинов и фононов в твердых телах на основе концепции спиновой температуры. На основе этой теории удалось, в частности, объяснить экспериментально обнаруженное лавинообразное нарастание излученных резонансных фононов при насыщении крыла линии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и особенности распространения гиперзвука в резонансной неравновесной парамагнитной среде. Была также построена теория рассеяния света с переворотом спина парамагнитных ионов в кристаллах и дано теоретическое объяснение экспериментально обнаруженного явления сверхрассеяния света при насыщении крыла линии ЭПР. Б.И. Кочелаев предсказал обнаруженный впоследствии эффект релаксационного поглощения звука и его гигантское усиление СВЧ полем.

about_3.jpg

Вместе со своими учениками Б.И. Кочелаев построил теорию электронного парамагнитного резонанса и спиновой релаксации в так называемых холодных сверхпроводниках с парамагнитными примесями. Было выяснено, что спиновая динамика и магнитные свойства указанных веществ решающим образом определяются двумя явлениями: образованием коллективных спиновых колебаний сверхпроводящих электронов и парамагнитных примесей и возникновением дальнодействующих антиферромагнитных корреляций между парамагнитными примесями. На основе развитой теории удалось объяснить всю совокупность необычных свойств сигнала ЭПР в холодных сверхпроводниках, впервые экспериментально наблюденного группой Э.Г. Харахашьяна в Казанском физико-техническом институте. В последний период научные интересы Б.И. Кочелаева были сосредоточены в одной из наиболее "горячих" областей современной физики твердого тела - в физике сильно коррелированных электронных систем.

После открытия в 1986 году швейцарскими учеными К.А. Мюллером и Дж. Беднорцем высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), Б.И. Кочелаев включился в исследования этого уникального явления. Природа высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) оказалась очень сложной, и для ее изучения многие мировые научные центры привлекли большой арсенал современных физических методов, включая магнитный резонанс. ВТСП-материалы представляют собой слоистые оксиды меди, в которых основными структурными элементами, ответственными за сверхпроводимость, являются плоскости CuO2. Поэтому многие лаборатории предприняли большие усилия для исследования спиновой кинетики ионов меди этой плоскости, но безуспешно, поскольку сигнал ЭПР оказался ненаблюдаем. Измерить скорость релаксации намагниченности удалось лишь благодаря идее Б.И. Кочелаева использовать когерентность спиновой релаксации ионов меди и парамагнитных зондов в плоскости CuO2, возникающую вследствие сильных изотропных обменных взаимодействий между ионами меди и зонда. Эта идея была успешно реализована в совместной работе с группой проф. Б. Элшнера в Дармштадском университете. Экспериментальные исследования на основе этого метода были продолжены в Цюрихском университете группой К.А. Мюллера. Исследования в рамках совместного научного проекта Института Физики Цюрихского университета и кафедры теоретической физики Казанского университета позволили выявить природу необычно быстрой электронной спиновой релаксации и предложить модель обнаруженного фазового расслоения на наноразмерные металлические и диэлектрические области в плоскости CuO2.

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости в слоистых материалах, в которых важную роль играют антиферромагнитные флуктуации, вызвало повышенный интерес к исследованиям низкоразмерных магнетиков. Б.И. Кочелаев вместе со своим учеником С.И. Беловым построил теорию магнитных и кинетических свойств двумерных гайзенберговских антиферромагнетиков на основе представлений о спиновых волнах в среде с топологическими возбуждениями - скирмионами. Новый подход позволил определить в рамках единого приближения длину спиновой когерентности, магнитную восприимчивость, скорость ядерной спиновой релаксации для температурного диапазона, включающего как классическую ренормированную, так и квантовую критическую области.

 

В последние годы в работах Б.И. Кочелаева, выполненных совместно с группами проф. Лойдла, д-ра Круг фон Нидда методом ЭПР была исследована роль кооперативного эффекта Яна-Теллера в электронной спиновой кинетике и построена теория этого эффекта в веществах, обладающих гигантским магнето-сопротивлением. В совместных работах с экспериментаторами из Дрездена (группа д-ра Зихельшмидта) были исследованы причины существования сигнала ЭПР в веществах с тяжелыми фермионами при температуре ниже температуры Кондо и построена теория ЭПР в таких системах.

about_3.jpg

Выполненные Б.И. Кочелаевым исследования по теории ядерной и электронной спин-решеточной релаксации, теории спектров магнитного резонанса в диэлектриках, металлах и сверхпроводниках приобрели мировую известность. Результаты научных исследований были представлены им в пленарных и приглашенных докладах на многих всесоюзных, российских и международных конференциях и научных школах. Б.И. Кочелаев создал свою научную школу, подготовив 31 кандидата наук, из которых 9 защитили докторские диссертации, стали профессорами (в том числе, в Германии и в США), имеют своих учеников, двое стали заведующими кафедрами в КГУ, трое - в других вузах страны. Профессор Алиев M.Н. в настоящий момент является Чрезвычайным и Полномочным Послом Азербайджана в Испании.

В течение многих лет Б.И. Кочелаев является председателем Совета по защитам докторских диссертаций, является членом международного комитета научного общества AMPERЕ, членом Научного совета РАН <Магнетизм>.

Коллеги по факультету глубоко уважают его принципиальность и активную гражданскую позицию по многим проблемам научной и общественной жизни. Б.И. Кочелаев - председатель Профессорского Собрания физического факультета.

Б.И. Кочелаев награжден орденом Трудового Красного Знамени и Орденом Почета, является Заслуженным профессором Казанского университета, Заслуженным деятелем науки Российской Федерации и Республики Татарстан, а также лауреатом Государственной премии Республики Татарстан.