Начало новому взгляду на частицы положил Дирак, сформулировавший релятивистское уравнение для описания поведения электронов. Теория Дирака не только очень успешно описывала сложные подробности строения атома, но также обнаружила фундаментальную симметричность материи и антиматерии, предсказав существование антиэлектрона, обладающего массой электрона, но с противоположным зарядом. И в самом деле, два года спустя была открыта такая положительно заряженная частица, получившая название позитрона. Из принципа симметричности материи и антиматерии следует, что для каждой частицы существует античастица с той же массой и зарядом противоположного знака. Пары частиц и античастиц возникают при наличии достаточного количества энергии и превращаются в чистую энергию при обратном процессе аннигиляции. Существование процессов синтеза и аннигиляции частиц было предсказано теорией Дирака до того, как они были открыты в природе, и с тех пор наблюдались в лаборатории миллионы раз.

читать подробнее

Работы:

1. В 1901 году в журнале "Annalen der Physik" была опубликована его первая научная работа "Следствия из явлений капиллярности" объемом в десять страниц.

2. В 1902 – 1903 годах им опубликованы в том же журнале две работы "Кинетическая теория теплового равновесия" и "Теория основ термодинамики".

3. В сентябрьском номере журнала "Annalen der Physik" за 1905 год (Bd.17) опубликованы сразу три выдающиеся работы Эйнштейна.

а.) "Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращения света".

Эта работа была направлена в печать 18 марта 1905 года. Она содержит гипотезу о световых квантах и практически констатирует то, что впоследствии назвали корпускулярно-волновым дуализмом; в работе дается объяснение фотоэлектрического эффекта. Часто пишут, что именно за эту работу Эйнштейну была вручена Нобелевская премия за 1921 год. В решении Нобелевского комитета сказано, что премия вручается Эйнштейну в знак высокой оценки "его работ в области теоретической физики и, в частности, за открытие закона фотоэлектрического эффекта". Работа о световых квантах выделена, но и остальные работы, в том числе по теории относительности, явно не отодвинуты в сторону. Тем не менее, такое выделение работы, в которой сформулирован закон фотоэлектрического эффекта, не случайно. Без нее, может быть, не могли бы появиться знаменитая модель атома Н. Бора (1913) и гениальная гипотеза "волн материи" Луи де Бройля (начало 20-х годов).

б.) "О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории".

Статья была направлена в печать 11 мая 1905 года, она завершала серию работ по теории молекулярного движения. В этой работе с помощью статистических методов Эйнштейн показал, что наблюдаемое в микроскоп движение взвешенных в жидкости мелких частиц (броуновское движение) есть результат движения невидимых молекул жидкости. В работе дано строгое математическое обоснование того, что за статистическими закономерностями стоит движение частиц, подчиненное динамическим закономерностям. Эйнштейн предсказал, что наблюдение броуновского движения позволяет вычислить массу и число молекул, находящихся в данном объеме. Результаты Эйнштейна были подтверждены блестящими экспериментами французского физика Жана Перрена, получившего за свои работы Нобелевскую премию за 1926 год.

в.) "К электродинамике движущихся тел".

Статья была направлена в журнал 30 июня 1905 года и явилась основополагающей работой по теории относительности. Сестра Альберта Эйнштейна Майя впоследствии рассказывала (других свидетельств нет), что вначале эта работа была представлена в качестве диссертации в Цюрихский университет, но была отклонена, так как демонстрировала крайне неуважительное отношение автора к авторитетам.

И, наконец, пятая из великих работ. Не проходит и трех месяцев после направления в "Annalen der Physik" статьи по теории относительности, как Эйнштейн направляет 27 сентября еще одну работу -

г.) Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии".

Эта работа была опубликована в следующем номере журнала "Annalen der Physik" (1905, Bd.18), в ней фактически содержится доказательство знаменитой формулы E=mc2, но сама формула не приведена, она появляется в другой работе несколько позже. Указанные пять работ Эйнштейна сделали 1905 год "звездным" годом физики, а двадцатишестилетнего автора поставили в ряд выдающихся физиков.