Беляев, Спартак Тимофеевич

Первые работы Беляева, часть которых выполнена совместно с Г. И. Будкером, были посвящены кинетике разреженного ионизованного газа в сильных внешних полях. В этих работах, в связи с разрабатывавшимися тогда проблемами физики электронных ускорителей нового типа, было впервые последовательно получено релятивистское кинетическое уравнение и предложены эффективные методы его решения, в частности в практически важном случае сильных полей.

В том же цикле работ была решена совершенно новая и важная задача о многоквантовой рекомбинации ионизованного газа, где была применена изящная идея описания процесса в терминах диффузии в энергетическом пространстве. Методы, развитые в этих работах, использовались и развивались затем в целом ряде исследований по физике электронных пучков и плазмы.

В 1955 году учёный обратился к физике атомного ядра. Его первая работа в этой области была посвящена экспериментальным проблемам, лежащим на стыке атомной и ядерной физики, — созданию источников поляризованных ядер. Эта задача была в то время весьма актуальной, поскольку отсутствие сведений о зависимостях ядерных взаимодействий от поляризации заметно тормозило развитие представлений о нуклон-нуклонных силах, о многих ядерных реакциях и моделях ядер.

В 1955 году Беляев предложил для решения задачи применить сильные неоднородные магнитные поля, в которых атомы источника разделяются по компонентам тонкой структуры, а сверхтонкая структура атома разрушается, так что в атоме фиксируются магнитные квантовые числа электронной оболочки и ядра. Практическое воплощение этой идеи и её дальнейшее развитие позволили получить, сначала в ИАЭ, а затем и в других институтах Советского Союза интенсивные пучки поляризованных ядер, широко используемые в ядерных исследованиях.

В конце 1950-х годов (в содружестве с А. Б. Мигдалом и В. М. Галицким) стал одним из пионеров в развитии новой области теоретической физики — применении методов квантовой теории поля к проблеме многих тел. В 1958 году он опубликовал свои классические работы по теории неидеального бозе-газа. В этих работах были предложены новые оригинальные методы описания взаимодействий частиц при наличии бозе-конденсата (почти одновременно похожий метод был разработан Л. П. Горьковым в теории сверхпроводимости). Расчёты энергетического спектра неидеального бозе-газа в газовом приближении, обобщавшие результаты теории возмущений Н. Н. Боголюбова, демонстрировали возможности и плодотворность развитых методов.

В частности, в труде «Применение методов квантовой теории поля к системе бозе-частиц» (1958) он внедрил метод функций Грина в квантовую теорию многих тел, разработав метод аномальных функций Грина (диаграммную технику) для макроскопического описания неидеального бозе-газа^[8][9][10].

Наиболее важные результаты Беляев получил в работах по теории структуры и свойств атомных ядер, начатых им в 1957 году. В работе «Эффекты парной корреляции в ядерных свойствах», выполненной в период пребывания в институте Нильса Бора в Копенгагене в 1958 году, были реализованы качественные соображения Оге Бора, Бена Моттельсона и Дэвида Пайнса о применении к ядру методов теории сверхпроводимости. Эта работа стала программной и привела к пониманию широкого круга ядерных явлений как проявления эффектов спаривания нуклонов. Так, получили объяснение наличие щели в спектрах одночастичных возбуждений немагических ядер и значительное отличие моментов инерции деформированных ядер от твердотельных значений.

Впервые стала понятна фундаментальная роль квадрупольных колебаний в структуре немагических ядер и в характере фазового перехода от сферических ядер к деформированным. Было объяснено систематическое изменение положения первых 2±уровней и вероятностей Е2-переходов по мере заполнения оболочки. Эта работа принесла Беляеву мировую известность и инициировала мощное развитие микроскопических моделей коллективных возбуждений, продолжающееся и сегодня.

В годы, проведённые в Новосибирске, активно шла работа по исследованию принципиальных проблем структуры атомного ядра. Вот лишь основные результаты, полученные в эти годы Беляевым и его сотрудниками:

• теория нелинейных (ангармонических) эффектов в ядрах;
• теория взаимодействия нуклонов в ядре с коллективными возбуждениями — ядерными фононами;
• последовательный анализ следствий, вытекающих из свойств калибровочной инвариантности нуклонных взаимодействий и предсказание новых типов ядерных коллективных возбуждений;
• теория ядерного вращения, основанная на микроскопическом рассмотрении вращения как равноправного коллективного возбуждения;
• развитие общих методов получения ядерных гамильтонианов для коллективных движений;
• изучение нестатистических механизмов ядерных реакций.

После возвращения в Москву наряду с поддержкой и развитием работ по ядерной физике, в частности по исследованиям аномальных состояний ядерного вещества, он активно включился в работы по физике конденсированного состояния и по прикладной физике, проводимые в Курчатовском институте. Он внёс большой вклад в организацию исследований, в налаживание связей с другими институтами (в частности, с ЦЕРНом), в создание в Курчатовском институте мощного источника синхротронного излучения.

В 2000-е годы Беляев развивал последовательную теорию взаимодействия ультрахолодных нейтронов с веществом^[11].

• Медаль «За боевые заслуги» (1942)
• Орден Красной Звезды (1943)
• Медаль «За оборону Кавказа» (1944)
• Орден Октябрьской Революции (1973)
• Орден Ленина (1967)^[12]
• Орден Трудового Красного Знамени (1975, 1986)^[13]
• Орден Отечественной войны II степени (1985)
• Золотая медаль имени Л. Д. Ландау (1998)
• Международная медаль Юджина Финберга (2004) за цикл работ по квантовой теории многих тел и применениям к теории сверхтекучести жидкого гелия и структуры атомных ядер
• Большая золотая медаль имени М. В. Ломоносова (2010)^[14]
• Премия имени И. Я. Померанчука (2012) «за выдающиеся результаты в квантовой теории многих тел и их применение в теории атомного ядра»^[15]
• Почётный профессор Новосибирского государственного университета^[16]
• Медаль «За заслуги в освоении атомной энергии» (2016)^[17]

• Беляев С. Т. Применение методов квантовой теории поля к системе бозе-частиц // ЖЭТФ. — 1958. — Т. 34. — С. 417—432.
• Беляев С. Т. Энергетический спектр неидеального бозе-газа // ЖЭТФ. — 1958. — Т. 34. — С. 433—446.
• Беляев С. Т. Зависящие от времени самосогласованное поле и коллективный гамильтониан ядра. — Новосибирск, 1964.
• Belyaev S. T. Collective excitations in nuclei. — Gordon and Breach, 1968.
• Беляев С. Т., Зелевинский В. Г. Вращение как внутреннее возбуждение ядра. — Новосибирск: Ин-т ядерной физики СОАН СССР, 1969.^[18]
• Беляев С. Т. Квантовая механика систем многих тождественных частиц. — М.: МФТИ, 2014.^[19]

• 31 мая 2018 года в Новосибирском государственном университете (НГУ) были открыты именная аудитория и памятная доска^[20].
• 11 сентября 2019 года на фасаде главного корпуса НГУ была установлена мемориальная доска^[21][22].
• В 2023 году к 100-летию со дня рождения учёного в Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН прошёл посвящённый ему научный семинар и была организована выставка фотографий и научных трудов^[23].