Transactions of the Institute of Physics of the Estonian Acad. Sci., v.64, 10-44, 1989

 

TEOREETILISE FÜÜSIKA LABORI MINEVIK JA TÄNAPÄEV.

MATEERIA SÜVASTRUKTUURIDE UURIMISEST EESTIS

 

J.Lõhmus

 

Eesti Teaduste Akadeemia Füüsika Instituudi teoreetilise füüsika laboris töötatakse praegu kahes fundamentaalsuunas - teoreetilise osakestefüüsika ehk elementaarosakeste teooria ja relativistliku gravitatsiooniteooria alal. Käesolevas saab meie käsitluse peateemaks esimene, osakestefüüsika suund. Esiteks sellepärast, et ta on päevakohane. Teiseks - relatiivsusteooria arengust Eestis on juba kirjutatud niivõrd hea ülevaade [1], et sinna vaevalt midagi olulist on jäänud lisada. Pealegi on viimasel ajal märgata osakestefüüsika ja gravitatsiooniteooria lähenemist teineteisele.

Oma loomise momendist 1960.a. 25.juulil kuni 1964.a. kandis labor nimetust teoreetilise füüsika ja matemaatika sektor (TFMS). Tõsisemat matemaatika-alast uurimistööd sektoris siiski käima panna ei õnnestunud. Kuusteist aastat töötasime ühise nimetuse all väga tugeva teoreetikute kollektiiviga, keda praegu tuntakse FI tahkiseteooria laborina. Meil pole siin kahjuks võimalik peatuda tahkise-teoreetikute töödel, mis oleksid kindlasti väärt omaette kirjutist selleks kompetentsema autori sulest.

Peale labori konkreetse ajaloo huvitab meid veel mateeria süvastruktuuride uurimiseni viinud ideede areng Eestis. Millistest uuringutest kasvas välja praegune osakestefüüsika teoreetiline suund? Püüame seda küsimust põgusalt valgustada. Käsitlust leiavad ka küsimused, millega Eestis tegeldakse ja millised on tulemused. Mis kasu on sellest kõigest Eestile ja eesti rahvale?

 

1. EPISOODILINE EELAJALUGU

 

Kui kusagil midagi tekib, peab selleks mingi seeme või võrse, mingi algimpulss olema. Teoreetilise osakestefüüsika üldiseks kontseptuaalseks aluseks on kvantteooria, seega oleks huvitav jälgida kvantteooria ideede saabumist Eestisse. See toimus kahes teineteisele üsna kauges liinis – füüsikalises keemias ja astrofüüsikas.

Keemiateaduses oli kvantteooria erakordse tähtsusega, kuna kvantmehaanika andis esmakordselt täieliku seletuse elementide perioodilisuse seadusele (Mendelejevi tabelile). Seetõttu pole mõtet eriti imestada, et ka Eestis leidus juba 1930-ndate aastate alguses üks mees, kes kvantmehaanika vastu suurt huvi tundis. See oli keemik Adolf Parts (s. 1904), kellelt koos A.Tudebergiga ilmus 1953.a. kvantmehaanika mõisteid käsitav töö [2], mis avaldati Hispaanias. 1937.a. ilmub temalt esimene eestikeelne kvantmehaa­nika meetodeid rakendav töö [3]. A.Parts luges ka esimese spetsiaalse kvantmehaanika kursuse Eestis - Tallinna Tehnikaülikooli üliõpilastele 1941-1942 (koos harjutustundidega). On teada ka allikad, mida ta oma töödes ja loengutes käsutas [4,5] (vt. [6]).

Kauaaegne Tallinna Polütehnilise Instituudi füüsikakateedri õppejõud Georg Mets (1911-1986) viibis mõne aja (1936-1937) stipendiaadina Werner Heisenbergi juures Leipzigis [7].

Teiseks, n.ö. Tartu liiniks oli eesti vana traditsiooniline teadus - astronoomia, eelkõige sellest kui vaatluslikust teadusest sajandi alguses eralduma ja tärkama hakkav astrofüüsika. Tähtede sisemust uurides pidi astrofüüsika paratamatult käsutama äsjatekkinud kvantteooriat, see aga andiski võimaluse hilisemaks huvidepiirkonna laiendamiseks aine süvastruktuuri suunas. Me oleme nüüd tunnistajaks, et selline hargnemine polnudki lahkuminek, vaid et kord eemale suundunud võsu emapuuga uuesti on kokku saamas. Püüdlused mateeria struktuuri ülimatesse sügavustesse on meid viinud Universumi tekke alghetkedesse. Siin saavad astrofüüsika ja osakestefüüsika uuesti kokku.

Mingil määral pidi kvantmehaanikat tundma astronoom Ernst Öpik (1893-1988), kes tähtede siseehitust ja energiaallikaid uurides jõudis iseseisvalt samadele põhiseisukohtadele, nagu Hans Bethe ja Carl von Weizsäcker [8] . Pole teada, et E.Öpik oleks kvantmehaanika loenguid pidanud, ent akadeemik

Aksel Kipperi (1907-1984) mälestuskildudest [9] nähtub, et ta soovitas oma õpilastel seda ainet uurida. A.Kipper võttiski kvantteooria tõsisemalt käsile ja hakkas pärast sõda taasavatud, nüüd juba Tartu Riiklikus Ülikoolis süstemaatiliselt lugema kvantmehaanikat, kvantstatistikat ja kvantelektrodünaamika aluseid.

Juba hilisemal ajal oli tuntuim kvantmehaanika ja kvantelektrodünaamika lektor Tartu Riikliku Ülikooli teoreetilise füüsika kateedri dotsent Ruth Lias (s. 1926). Viimase 15 aasta jooksul on kvantelektrodünaamikast ja üldisest väljade kvantteooriast rida põhjalikke ja tänapäevaseid loengukursusi lugenud  Madis Kõiv.

Episoodiline eelajalugu hakkab nüüd järjepidevamaks muutuma, toimub üleminek dokumentaalselt hästifikseeritud perioodi, mis mõnede  vanemate töötajate jaoks on kulgenud juba nende silmade all ja nende vahetul osavõtul.

Üleminekuperioodi kokkuvõtteks võiksime siin öelda, et algtõuke mateeria süvastruktuuride teoreetiliseks uurimiseks Eestis andis akadeemik Aksel Kipper, elementaarosakeste teooriale pani kindla aluse tema õpilane Harry Õiglane (s. 1927), praeguse taseme on aga välja kujundanud Madis Kõiv.

A.Kipper arendas on loengutes, samuti aspirantidest õpilaste kaudu elementaarosakeste teooria aluseks olevat kvantteooria aparatuuri, H.Õiglane kaitses (1954) ühe esimestest kvantteooria-alastest väitekirjadest Eestis [19], kirjutas esimese eesti originaalse populaarteadusliku raamatu [10] elementaarosakestest ning oli pikka aega vastava sisulise uurimistöö üldjuhendaja. M.Kõiv kaitses 1960.a. esimese puht-osakesteteooria alase väitekirja Eestis (elementaarosakeste rühmateoreetilisest süstemaatikast) [20]. Tema panus labori töödesse ja tulemustesse selgub aga täiel määral alles pärast labori uurimistöö temaatika põhjalikumat analüüsi (vt. 3.paragr.).

 

2. TEOREETILISE OSAKESTEFÜÜSIKA KUJUNEMISKÄIK LÄBI AKADEEMILISTE STRUKTUURIDE

 

Meie praeguses ühiskonnas on inimene suure masinavärgi väike kruvi, ka kõige parema tahtmise juures ei saa vabadust ja sõltumatust kõrgelt hindav teadlane end asetada väljapoole neid institutsioone, mis talle palka maksavad. Sealjuures tundub, et üsna tähtsaks peetakse teadustöötajate ajalis-ruumilist ja eriti just hierarhilist asendit ja järjestust, sest mitte ilmaaegu ei muudeta ju süsteemi struktuuri iga mõne aasta tagant. Nähtavasti erinevad spetsialistid (kelleks me ju tahame teadureid pidada) võhikutest just selle poolest, et summaarne efekt oleneb paigutusest, vastupidi olukorrale Krõlovi tuntud valmis. Struktuuri ümberkorralduste objektiivseks põhjuseks võib muidugi olla töötajate üldarvu kasv teadusasutuses ja uute uurimisteemade avamine.

Käesoleva paragrahvi koostamisel on käsutatud andmeid bibliograafiatest ja ülevaadetest [11-14] ning dokumente FI, AAI arhiividest ja TA Teaduslikust Keskarhiivist.

Kõikide pärastsõjaaegsete akadeemiliste struktuuride aluseks on 1946.a. taasmoodustatud, nüüd juba Eesti NSV Teaduste Akadeemia, mille koosseisus nähti ette ka Füüsika, Mehaanika ja Matemaatika Instituut (FMMI) (Eesti NSV MN määrus nr. 255 5.aprillist 1946.a. [14]). 1.jaanuarist 1947.a. määrati FMMI direktoriks TPI matemaatikaprofessor Arnold Humal (1908-1988), teadussekretäriks oli aastatel 1947-1950 Harald Keres (s. 1912).

FMMI koosnes kahest sektorist:

1) Matemaatika ja mehaanika sektor (juhataja Gerhard Rägo (1892-1968)), mille koosseisu kuulusid astronooniaobservatoorium (Tähetorn Toomel) (juhataja Vladimir Riives (1916 -1978)) ning matemaatika ja teoreetilise mehaanika labor.

2) Füüsika ja geofüüsika sektor (juhataja Anatoli Mitt (1909-1980)),  kuhu kuulusid füüsikalabor ja geofüüsikaobservatoorium (endine Tartu Ülikooli meteoroloogiaobservatoorium, ehk, nagu seda tavaks oli nimetada, metobs, mis asus praeguse Riikliku Ajaloo Keskarhiivi hoones).

Instituudi direktor, raamatupidamine ja geodeesia töörühm asusid Tallinnas.

FMMI allasutustest asusid sisuliselt tööle vaid observatooriumid. Need olid enne Tartu Ülikooli koosseisu kuulunud suurte traditsioonidega asutused. 8.juulist 1948.a. lü­litati nad ametlikult koos oma varadega FMMI koosseisu.

Matemaatika ja teoreetilise mehaanika labori olemasolu FMMI raames end eriti ei õigustanud, sest sama temaatikaga  l uurimistööd tehti TRÜ-s hoopis kõrgemal tasemel. Samuti polnud füüsikalaboril erilist minekut. 1949.a. lõpus otsustas instituudi nõukogu need allasutused likvideerida, füüsika osas siiski perspektiivis uue temaatikaga uuesti alustada (see toimuski üsna varsti). Otsustati tõhustada observatooriumide tööd ja koondada instituut Tartusse.

Reorganiseerimine saigi teoks 1950.a. alguses, mil instituudi uueks direktoriks tuli A.Kipper, Astronoomiaobservatooriumi juhatajaks sai prof. H.Keres (samal ajal ka TRÜ teoreetilise füüsika kateedri juhataja), sealsamas töötas vanemteadurina oma viimaseid aastaid akadeemik Jüri Nuut (1892-1952), üks Eesti tuntumaid täppisteadlasi [15]. Füüsika ja geofüüsika sektori juhataja kohale võeti tööle Helene Liidemaa (s.1899).

Instituudi reorganiseerimine pani aluse ka füüsikasuundade arengule. Teoreetilise füüsika edendamise eesmärgil võeti 1950.a. aspirantuuri Ilse Kuusik (1921-1981) ja H. Õiglane.

1951.a. tuli instituuti tööle Juhan Ross (s. 1925), kelle energilise töö tulemusena kujunes geofüüsika observatooriumist hilisem FAI atmosfäärifüüsika sektor, 1952.a. hakati A.Kipperi ettepanekul välja arendama luminestsentsilaborit, mille esimesteks töötajateks olid Alevtina Malõseva (1921-1985), Karl-Samuel Rebane (1928-1987) ja Jakov Kirs (s. 1927). 1954.a. tuli luminestsentsilabori juhatajaks akadeemik Fjodor Klement (1903-1973) (1951.a. saadik TRÜ rektor). Samal aastal tuli laborisse vanemteaduri kohale tööle F.Klementi õpilane Tseslav Luštšik (s. 1928), kes äsja oli Leningradis edukalt aspirantuuri lõpetanud ja väitekirja kaitsnud.

1952.a. nimetati FMMI ümber Füüsika ja Astronoomia Instituudiks (FAI). Selle instituudi füüsika ja geofüüsika sektoris (alates 1956.a. füüsika sektoris) kujuneb välja väikesearvuline füüsikateoreetikute töörühm. Pärast aspirantuuri edukat lõpetamist 1953.a. (kaitsmised 1954.a.) jäid siia tööle I.Kuusik ja H.Õiglane. Juurde tulid 1952.a. Peeter Müürsepp (s. 1918), 1955.a. (aspirantuuri) Nikolai Kristoffel (s. 1932) ja Leo Sorgsepp (s. 1928), 1956.a. Karl Rebane (s. 1926) TRÖ-st, 1957.a. Raimund Preem (1918-1988) ja Arved Sapar (s. 1933), 1958.a. Olev Sild (s. 1935), 1959.a. Galina Kutuzova (s. 1936) ning 1960.a. Vladimir Hiznjakov (s. 1938) (aspirantuuri), Aare Purga (s. 1937) ja Väino Unt (s. 1932).

Kaadriaruanne seisuga 30.juuni 1960.a. annab FAI struktuuri teaduslikeks allüksusteks astronoomia sektori ( asut. 1956, juhataja Vladimir Riives (1916-1978)), füüsika sektori (asut. 1956.a., juh. F.Klement), atmosfäärifüüsika sektori (asut. 1958, juh. J.Ross), aparaadiehituse labori ja teoreetilise füüsika töörühma, viimase koosseisus vanemad teaduslikud töötajad H.Keres, H.Õiglane, I.Kuusik, nooremad teaduslikud töötajad N.Kristoffel, R.Preem, vanemmehaanik O.Sild ja vanemlaborant G.Kutuzova.

Selle töörühma baasil moodustatigi FAI üldise struktuurimuutuse käigus 25.juulil 1960.a. teoreetilise füüsika ja matemaatika sektor (FAI direktori käskkiri nr. 79, 25. juuli 1960.a. K.Rebase allkirjaga, millega tehakse teatavaks ENSV TA Presiidiumi sellekohased otsused 12.veebruarist ja 15.juulist 1960.a.). Kuupäeva 25. juuli tuleb ilmselt lugeda ka praeguse teoreetilise füüsika labori (TFL) sünnipäevaks.

Pakub ehk huvi mõni sõna tollase FAI kui terviku kohta. Pärast reorganiseerimist koosnes FAI 6 sektorist - peale TFMS veel stellaarastronoomia sektor (juh. Grigori Kuzmin (1917-1988)), astrofüüsika sektor (juh. Jaan Einasto (s. 1929)), eksperimentaalfüüsika sektor (juh. Tš.Lustsik), atmosfäärifüüsika sektor (juh. J.Ross) ja aparaadiehituse sektor (juh. Valdur Tiit (s. 1931)). Töötajate koguarv instituudis oli 110, teadustöötajaid 43. Praegu on need arvud Füüsika Instituudi kohta 330 ja 164, Astrofüüsika ja Atmosfäärifüüsika Instituudi kohta 185 ja 70. Äsjaloodud sektoris võis piiritleda kolme töörühma* :  tahkiseteoreetikud ** - K.Rebane (FAI teadusala asedirektor), N.Kristoffel, R.Preem, O,Sild, V.Hiznjakov, A.Purga, elementaarosakeste teooria töörühm - H.Õiglane, I.Kuusik, G.Kutuzova ja gravitatsiooniteooria töörühm - H.Keres, V.Unt. P.Müürsepp töö­tas FAI teadussekretärina (1952-1963) ja oli oma teadusliku töö poolest rohkem seotud TRÜ teoreetilise mehaanika kateedriga. Kuna edaspidi muutub sektori koosseis vahel üsna kirjuks, siis.toome peale mõnede üksikute erandite, ära vaid elementaarosakeste teooria töörühmaga seotud nimed ja faktid.

Järgmisel, 1961.a, tuli elementaarosakeste teooria töörühma juurde viis inimest (see on nähtavasti suurim juurdekasv töörühma ajaloos!): M.Kõiv TPI füüsika kateedrist, Laur Palgi (s. 1935) TRÜ aspirantuurist, Elmar Vesman (s. 1932) TRÜ arvutuskeskusest, TRÜ Matemaatika-loodusteaduskonna füüsikaosakonna lõpetaja Ain Ainsaar (s. 1938) ja sama teaduskonna matemaatikaosakonna lõpetaja Jaak Lõhmus (s, 1937) (aspirantuuri).

Hoogne oli sektori kasv ka 1962.a., mil sektori töötajate koguarv kahekordistus. Elementaarosakeste teooria töörühma tuli tööle TRÜ füüsikaosakonna lõpetaja Ilmar Ots (s. 1937). 10.oktoobril 1962.a, loodi sektori juurde matemaatika labor, mille tegelikuks, kuid mitteametlikuks juhatajaks sai matemaatik Rein Jürgenson (s. 1936, lõpet. TRÜ 1960). Selle labori ülesandeks oli matemaatilise uurimistöö korraldamine instituudis, samuti pidid selle labori käsutusse jääma instituudile muretsetavad suuremad arvutid. Matemaatikale jäi instituudis siiski vaid teenindav roll, mingit iseseisvat kõrgematasemelisi uurimistööd ei õnnestunud organiseerida. Hiljem moodustati Tõraveres astronoomiasektorite juures eraldi rakendusmatemaatika sektor, mis pärast FAI pooldumist 1973.a. jäigi Tõraveresse. Sõna "matemaatika" sektori nimetusest kaotati kogunisti kahel korral, TA Presiidiumi otsustega 27.ok­toobrist 1964.a. ja 15.märtsist 1966.a.

1963.-1970.a. töötas teoreetilise füüsika sektoris ele­mentaarosakeste teooria töörühmas Albert Spilevski (s. 1938),

1974.-1977.a. oli sektori juures sihtaspirantuuris Ivanovo Tekstiiliinstituudist Vjatseslav Kogalovski (s. 1945) (juhendaja J.Lõhmus, väitekiri ei valminud).

1970.a. tuli sektorisse tööle TRÜ füüsikaosakonna lõpetaja Rein Saar (s. 1943), kaks aastat hiljem füüsik Rein Männik (s. 1945).

1.oktoobril 1973.a. jaotati FAI kaheks esimest järku instituudiks - Füüsika Instituudiks (FI) asukohaga Tartus ning Astrofüüsika ja Atmosfäärifüüsika Instituudiks (AAI) põhiasukohaga Tõraveres. Teoreetilise füüsika sektor jäi FI koosseisu.

Teoreetilise füüsika sektor (TFS) oli selleks ajaks kasvanud nii töötajate arvult kui ka teaduslikult potentsiaalilt. Lühikese aja, vähem kui kümne aasta jooksul kaitsti 15 kandidaadi- ja 3 doktoriväitekirja (viimased kõik tahkiseteooria alalt). Kõige edukam oli siin tahkiseteooria töörühm, mille kvalifikatsioon kujunes üsnagi pretsedenditult kõrgeks, viies seega paratamatult uue sektori tekkele.

1974.a. moodustatakse instituudis 4 osakonda, sealhulgas teoreetilise füüsika osakond, mille juhatajaks saab aka­deemik H.Keres ja millesse kuulub esialgu vaid üks sektor, TFS.

1975.a. asutatakse instituudis arvutusmatemaatika sektor (AMS), millega seoses TFS kaotas ajutiseks ühe oma vanem teadureist. Uue sektori juhatajaks määratakse E.Vesman, kelle kohta oli teada, et ta omal ajal oli Eesti esimese (TRÜ) arvutuskeskuse peainsener.

Samal ajal toimub sektori ülekolimine Tartu Tähetornist ja FI elamust Aardla tn. 130 instituudi vastvalminud laborikorpusesse Riia mnt. 142.

1976.a. eraldub tahke keha teooria sektor (TKTS tolleaegses terminoloogias) (juh. N.Kristoffel), see jääb alguses teoreetilise füüsika osakonna koosseisu.                   

1979.a. tuleb TFS-sse TRÜ füüsikaosakonna lõpetaja Vladimir Rosenhaus (s. 1956), kes läheb aga kohe kolmeks aastaks sihtaspirantuuri Leningradi B.P.Konstantinovi nim. Tuumafüüsika Instituudi juurde (juh. J.M.Levin). Tema siinseks teaduslikuks kuraatoriks aga jääb M.Kõiv ja kandidaaditöögi teeb ta peamiselt M.Kõivu juhendamisel meil väljakujunenud temaatikast. 1979.-1983.a. oli sektori juures kaugõppeaspirantuuris Kalle Kiiranen (s. 1953) TRÜ teoreetilise füüsika kateedrist.

1982.-1985.a. on sektori juures TPI sihtaspirandina Pavel Suurvarik (s. 1949, TRÜ lõpet. 1973), kes kaitses väitekirja 1987.a. (juhendajad P.Kuusk ja R.-K.Loide),

1983.a. tuleb (pärast AMS likvideerimist) sektorisse tagasi E.Vesman. Elementaarosakeste teooria jaoks on ta ikkagi kadumaläinud mees, kuna hakkab varsti tegelema klassikalise gravitatsiooniteooriaga koostöös Risto Tammeloga (s. 1945, sektoris 1973.a. saadik). Osakeste teooriale aga läheneb Piret Kuusk (s. 1947, TFSs alates 1970.a.) gravitatsiooniteooria töörühmast. Alates 1986.a. pole enam eriti mõtet eristada gravitatsiooniteooria ja elementaarosakeste teooria teoreetikuid, sest kaob igasugune vahe ametlikus temaatikas (teadusliku töö plaanides). See kõik on igati kooskõlas aja vaimuga, sest hiljuti tekkinud uued suunad, supergravitatsiooni ja superstringi teooria haaravad seni eraldi seisnud gravitatsiooni elementaarvastastikmõjude ühtsesse perre.

1986.a. nimetatakse FI sektorid ümber laboriteks, seega saame siis praeguse nimetuse – teoreetilise füüsika labor (TFL).

1987.a. lahkub TFL juhataja kohalt akadeemik Harald Keres, kes on sektorit juhtinud 28 aastat, jäädes instituuti tööle direktsiooni nõunikuna. Pärast mõningast valimisvõitlust valitakse salajase hääletuse teel suure häälteenamusega uueks laborijuhatajaks vanemteadur f.-m.k. Ilmar Ots.

Alates detsembrist 1986.a. on laboris statsionaarne aspirant Alar Polt (s. 1960, lõpet. TRÜ 1985, juh. P.Kuusk).

1987.a. saabub laborile kauaoodatud täiendus - TRÜ füüsikaosakonna lõpetajad Hannes Uibo (s. 1961; pärast TRÜ lõpet. 1984.a. Võrus kaugõppekeskkooli füüsikaõpetaja, 1984.-88.a. FI kaugõppeaspirant, juh. L.Palgi) ja Kaupo Palo (s. 1964, lõpet. TRÜ 1987).

1985.-1988.a. töötas labori juures TPI sihtaspirandina Eugen Paal (s. 1954, lõpet. TRÜ 1977.a.), lõpetades aspirantuuri edukalt (juhendaja J.Lõhmus).

Aegade jooksul on elementaarosakeste teooria töörühmast ühel või teisel põhjusel lahkunud mitu töötajat.1974.a. siirdub Leningradi elama G.Kutuzova, 1981.a. lahkub FI direktori ametikohalt Tallinna H.Õiglane (ENE, KBFI),  kes, alustades laborandina ja lõpetades direktorina, on instituudile pühendanud peaaegu 35 töö- ja eluaastat.

1988.a. siirdub Tallinnasse TA KBFIsse A.Ainsaar, samal aastal läheb EPA füüsikakateedrisse tööle R.Saar.

1986.a. tabab raske ja parandamatu haigus labori üht vanemat ja tublimat töömeest Raimund Preemi. 5.detsembril 1988.a. lahkub ta meie hulgast jäädavalt.

 

…Nii olemegi jõudnud tänasesse päeva. TFL isikuline koosseis 1989.a. alguses on järgmine: Harald Keres (f.-m.d., professor, ENSV TA akadeemik, FI direktsiooni nõunik), Ilmar Ots (f.-m.k., laborijuhataja). Madis Kõiv (f.-m.k., juhtivteadur), Laur Palgi (f.-m.k., juhtivteadur), Elmar Vesman (f.-m.k., juhtivteadur), Peeter Müürsepp (f.-m.k., vanemteadur), Jaak  Lõhmus (f.-m.k., vanemteadur), Piret Kuusk (f.-m.k., vanemteadur), Vladimir Rosenhaus (f.-m.k., vanemteadur), Risto Tammelo (f.-m.k., vanemteadur), Rein Saar (f.-m.k., teadur (1/2 kohta)), Rein Männik (nooremteadur),  Hannes Uibo (nooremteadur), Kaupo Palo (nooremteadur), Alar Polt (aspirant), Lea Paluvere (vanemlaborant (laboris alat. 1970.a.)).

Eesti NSV Teaduste Akadeemia Füüsika Instituudi teoreetilise füüsika labori 15 teaduri kõrval töötab vabariigi kõrgkoolides ja uurimisinstituutides veel kümmekond inimest, kelle teaduslikud huvid kalduvad teoreetilise osakestefüüsika valdkonda ja kes õppe- või mõne muu töö kõrval ka edukalt teadustööd teevad, omades kõrget kvalifikatsiooni ja teaduslikke kraade. Nendeks on muidugi eeskätt osa laborist mujale siirdunud töötajaid (H.Õiglane, A.Ainsaar, R.Saar), kuid ka paljud teised - K.Kiiranen (TRÜ), Rein-Karl Loide (s. 1942, TPI), Eugen Paal (s. 1954, TPI), L.Sorgsepp (TA AAI), P.Suurvarik (TPI), Eve-Reet Tammet (s. 1936, TA KBFI). Gravitatsiooni­teooria alalt võiks veel lisada Ivar Piiri (s. 1929, TRÜ), Aare Koppel (s. 1934, TRÜ), Andres Ihermanni (s. 1958, TRÜ), Romi Mankini (s.1947, TPedI) ja Tõnu Lember (s. 1954, TPedI). TA AAIs Tõraveres töötavad gravitatsiooniteooria alal tugeva kosmoloogilise kallakuga A.Sapar ning Väino ja Anto Unt (s. 1955).  Koos n.ö. "ametlike" uurijatega TFLst moodustab see "varimateeria" (olgu see superstringiteooriast üle võe­tud kujundlik termin mõistetud kõige paremas mõttes!) edukalt mateeria ehituse fundamentaalprobleeme ründava tuumiku, kes oma erialase uurimistöö kõrval on määratud kandma nüüdisaegsete ettekujutuste ja fundamentaalse mõtteviisi kujundamist ja levikut.

On selge, et väikeses Eestis on fundamentaaluuringuteks ka väikesed võimalused, kusjuures pole mõtetki rääkida kõrge energia füüsika eksperimentidest, mis praegu jõukohased vaid suurriikidele ja riikide ühendlaboritele. Fundamentaalprobleemide teoreetiline uurimine aga võimaldab küllaltki väikeste kulutustega arendada ja hoida löögijõudu mistahes vajalikku teaduslik-tehnilisse uuringusse lülitumiseks. Fundamentaalprobleemide teoreetiline uurimine tagab spetsialistide olemasolu, kes vajaduse korral loevad vastavaid kursusi kõrgkoolides. Lisaks sellele on nende pühaks kohuseks varustada infoga igal tasemel uudishimulikke. Oma tegevusega kindlustavad nad vastava rahvuskeelse terminoloogia olemasolu ja järjepidevuse. Kui riigis on näiteks olemas aatomireaktor, pole aga ühtki spetsialisti gravitatsiooni- ja osakesteteooria alalt, on midagi tõsiselt korrast ara. Üsna varsti peaks siis tekkima olukord, kus mingi moodsama täppisteadusliku probleemi arutamisel peab käsutama mõnda võõrkeelt. See aga tähendab, et rahvuslik kultuur on ühest olulisest maailmavaatelisest komponendist ilma jäetud. Muust kahjust rääkimata. Ja üsna iseloomulik asjaolu - vastavat taset ei suuda ealeski kindlustada "asendusjõud" naaberalade spetsialistide hulgast.

 

3. ELEMENTAAROSAKESTE TEOORIA ALASTE UURIMISTÖÖDE TEMAATILINE ÜLEVAADE

 

Kui silmas pidada elementaarosakeste teooria probleemidega tegelejate väikest arvu (TFL + "varimateeria" = alla 30 töötaja), torkab silma võrdlemisi lai temaatika. See peegeldab ilmselt teemade suurt valikuvabadust. Teemade valiku kujunemine oleks vist omaette uurimust väärt. On päris selge, et algaja töötaja või tudengist praktikandi temaatika sõltub sektoris väljakujunenud suundadest, enamikul juhul neid suundi järgides (kui ei taheta just avada mõnda uut suunda). Sellest hoolimata pole meie väike kollektiiv kunagi kannatanud monotemaatilisuse all, vaid pigem vastupidi - me tihtipeale ei saa üksteise töödest ja seminariettekannetest aru. Siin on ilmselt tegemist täieliku vabadusega, teadusliku kollektiiviga selles mõttes, nagu seda olevat endale ette kujutanud kadunud akadeemik Kipper - see olgu sõltumatute loovisiksuste vabatahtlik liit, kelle ühiseks huviks on Tõe otsimine Loodusest.

Alljärgnevas toome ülevaate temaatikast, märkides juurde tegijad, ajalise perioodi (kui seda on võimalik piiritleda) ja andes lühikese sisulise iseloomustuse probleemide olemusest. See peaks andma elavama ilmingu eelmises paragrahvis daatumitest ja nimedest kokkutraageldatud skeletile ("akadeemilisele struktuurile"). Sealjuures tuleb kohe alguses märkida, et terve temaatika ei ole päris hästi lineaarselt järjestatav, teemad ja probleemid kattuvad omavahel, omavad seoseid ja tagasisidet, mistõttu tundub, et siin võib ainukeseks korrastavaks ja lineariseerivaks printsiibiks olla vaid kronoloogiline järjestus.

Igaks juhuks olgu märgitud, et bibliograafilist infot ilmunud tööde kohta kuni 1966.a. saame allikatest [11,12].

 

1. Omamõju probleemid kvantelektrodünaamikas (I.Kuusik, H,Õiglane, 1950-ndate esimene pool). H.Õiglane käsitles elektroniteooria vaakuumparandusi, modifitseerides kvantelektrodünaamika kommutatsiooniseoseid. Selle teooria abil leitud elektroni magnetmoment ja energianivoode nihked vesiniku aatomis olid kooskõlas eksperimendiga. I.Kuusik uuris samu probleeme elektrodünaamika kõrgemaid tuletisi sisaldavas nn. Bopp-Podolsky variandis. Probleemi raames kaitsti kaks väitekirja [18,19].

 

2.Relativistlikult-invariantsete võrrandite teooria (H. Õiglane, A.Sapar, G.Kutuzova, M,Kõiv, A.Ainsaar, R.-K, Loide, R.Saar, I.Ots, P,Suurvarik, A.Polt - 1950-ndate keskpaigast tänaseni).Esimesed võrranditele pühendatud tööd olid oluliselt seotud osakeste süstemaatikaga - püüti teadaolevate formalismide raames konstrueerida võrrandeid fermionide ja bosonite multiplettide jaoks (H.Õiglane, G.Kutuzova, M.Kõiv 1957-1962). Uuriti samuti mõningate võrrandite struktuuri algebralisi omadusi (A.Ainsaar jt.). Omaette seisavad siin A.Sapari tööd 1960-61 neutriinovõrrandi ja selle kosmoloogiliste järelduste kohta (vt. ülevaadet ja bibl. [12]). Siia kuuluvad tinglikult ka A.Ainsaare, M.Kõivu ja L.Palgi tööd S-maatriksi struktuuri kohta Kemmer-Duffini ja Klein-Gordoni formalismides ja nende formalismide võrdlus (1964-1977; vt. A.Ainsaare väitekirja [23]).

Relativistlikult-invariantsete võrrandite temaatika võtab aga uue hoo sisse M. Kõivu, R.-K. Loide ja R.Saare töödega alates 1970.a. Seda võib pidada võrrandite teooria teiseks perioodiks. Kui esimese perioodi tööd olid suurel määral fenomenoloogia ja süstemaatika otsese mõju all, siis teisel perioodil uuritakse Poincare-invariantseid võrrandeid nende massi- ja spinnstruktuuri seisukohalt. Kõigepealt arendab M. Kõiv selleks välja abirühma meetodi. Alates 1980. a. järgneb seeria töid kõrgema spinniga osakesi kirjeldavate kõikvõimalike (lisatingimustega) võrrandite kohta (R.-K. Loide, R.Saar, M.Kõiv, I.Ots). Vaadeldava temaatika alla kuuluvad ka P. Suurvariku tööd superprojektorite formalismist superväljade võrrandite uurimisel. Relativistlikult invariantsete võrrandite teooria alalt on kaitsnud väitekirju A.Ainsaar, R.-K.Loide, R.Saar ja P.Suurvarik [23,29,32,35].

 

3. Silindriliste ja kooniliste koorikute stabiilsuse probleem (P.Müürsepp, 1957-1964, Aime Kruusmaa (s. 1938), 1961-1964). Ajavahemikul 1957-1964 avaldas P.Müürsepp 10 tööd teoreetilise mehaanika ühe huvitavama ja raskema probleemi - koorikute stabiilsuse alalt. Ta uuris silindriliste ja kooniliste koorikute stabiilsuse tingimusi koormuse ühtlase jaotuse korral, nende koorikute kriitilise koormuse määramist, samuti koorikute käitumist pärast kriitilise koormuse ületamist. Arusaadavatel põhjustel olid need tööd suure praktilise väärtusega. Probleemi alalt valmis ka P. Müürsepa kandidaadiväitekiri [21].

 

4. Süstemaatika, rühmateoreetilised meetodid (M.Kõiv, H.Õiglane, J.Lõhmus, 1957- …). Esimesed osakeste süstemaatika alased tööd kuuluvad H.Õiglasele ja M.Kõivule (1957-1962). 1961.a. formuleerib H.Õiglane elementaarosakeste interaktsioonist sõltuva süstemaatika idee, mille esialgse arendusena ilmub üks töö (1962) koos J.Lõhmusega. Hiljem jääb see idee J.Lõhmuse väitekirja teemaks, kahjuks ei osanud ta seda vääriliselt realiseerida ja läks hiljem, selleks et väitekirja kokku kirjutada, üle piirrühmade temaatikale. Käesolevas aga ei saa kuidagi märkimata jätta Õiglase idee prohvetlikkust. Praeguses standardses mudelis ongi igal interaktsioonil oma sümmeetriarühm, nende otsekorrutis U(1)x SU(2) x SU(3) asetatakse suuremasse, Suure Ühenduse rühma. Lõhmuse ja Õiglase poolt esitatud mudelis olid erinevate interaktsioonide sümmeetriarühmad samuti ühe suure "ühend-isoruumi" rühma lõikuvad alamrühmad, viies teatavatele "määramatuse seostele" erinevate vastastikmöjude vahel..

Süstemaatikaproblemaatikast kasvasid välja mõned huvi­pakkuvad matemaatilised tööd.

Lähtudes ideest saada kõik füüsikalised suurused, ka sisemised, ainult aeg-ruumi omadustest (toomata sisse iso-ruume jms.) formuleerib H.Õiglane üldistatud esituse mõiste. Esituseeskirja sobival üldistamisel osutub näiteks võimalikuks vaadelda aeg-ruumi peegelduste rühma esitustena kvaternioonühikuid (isospinni) ja oktonioonühikuid.

Interaktsioonist sõltuva süstemaatika idee viis mõttele uurida pidevaid (näiteks energiast sõltuvaid?) üleminekuvõimalusi rühmade vahel. Osutus, et see ongi matemaatiliselt korrektselt defineeritav probleem ja isegi teatava tasemeni läbi uuritud (Wigner jt.). Teooria aga ei sobinud kuidagi süstemaatika formuleerimiseks. Piirrühmade omaette uurimine viis terve tööde tsüklini, lühimonograafiani (1968) ja väitekirjani [24]. Piirrühmad (kontraktsioonid ja deformatsioonid) annavad metoodika paljude nähtuste uurimiseks ja formu­leerimiseks. Nendega on meil hiljem tegelnud veel M.Kõiv ja R.-K.Loide, on isegi mingi lootus käsutada neid anomaaliate juures. Süstemaatika ja rühmateooria alalt on meil kaitstud kaks väitekirja - M.Kõiv [20] ja J.Lõhmus [24].

 

5. Nõrga interaktsiooni (pool-)fenomenoloogia ja süstemaatika (H.Õiglane, A.Ainsaar, I.Ots, Vello Loorits (s. 1941), G.Kutuzova, R.Männik, 1961- ...).

Kuigi nõrga mõju voolude (V-A)-struktuur oli üldtuntud juba 1956.a. saadik, jäi veel tükiks ajaks ikkagi kummitama mõte - kas pole siiski mõnede iseäralike protsesside sisse­toomiseks või siis tuntud protsesside täpsemaks kirjeldamiseks vaja standardset teooriat modifitseerida, näiteks

- vaadeldes eksootilisi lagranziaane, mis viiksid näiteks 6-fermioni vastastikmõjule (H.Õiglane, V.Loorits, R. Männik, L.Palgi);

- arvestada peale V-A veel teisi Fierzi invariante nõrga mõju lagranziaanis (H.Õiglane, A.Ainsaar, I.Ots, G. Kutuzova);

- arvestada tuletistega seoseid (G.Kutuzova [27]).

Neljafermioni-interaktsiooni sümmeetriaskeeme on koos­tanud H.Õiglane.Selle probleemistiku alalt on kaitsnud väitekirja G. Kutuzova [27].

 

6. Müooni füüsika (lagunemine, haare ja müoonsüsteemid) (L.Palgi, M.Kõiv, E.Vesman, E.-R.Tammet, 1961- . . .). See uurimistemaatika sai samuti alguse sektori moodustamise algpäevilt. Siin võiks eristada järgmisi alateemasid:

- müooni lagunemine ja haare vahepealse bosoni poolt põhjustavate efektide arvestamisega (L.Palgi, M.Kõiv, 1961-1963). Need meil tehtud vahepealsest bosonist tingitud efektide arvutused olid tol ajal, vahebosoni idee kujunemise perioodil, üldse esimeste väheste vahebosoni efekte käsitlevate tööde hulgas. Tookord arvati, et vahebosoni mass võib olla nii väike, et vastavate efektide mõõtmine võiks olla täiesti reaalne.

- müooni haare ja müoonaatom (L.Palgi, M. Kõiv, E.-R. Tammet).                                                     

Siin vaadeldi müüoni polarisatsiooniga seotud küsimu­si aines. M.Kõivu poolt (1964) esitatud polarisatsiooni tihedusmaatriks võimaldas määrata müüoni polarisatsiooni mesoaatomi K-orbiidil ja tuuma polariseerumist konversioonmehhanismis, mille tulemusena müüon suure spinniga tuumaga mesoaatomi K-orbiidil täielikult depolariseerub. Arvutati põrketuuma asümmeetria müühaardel (Kõiv, Palgi 1965).

Esiletõstmist väärivad TRÜ teoreetilise füüsika kateedri aspirandi Eve-Reet Tammeti (s. 1936) (juhendaja M.Kõiv) tulemused mesoaatomi elektronide ja magnetvälja mõju arvestamisel müüoni depolariseerumisel. E.-R.Tammet uuris elektronkihi momendi J mõju müüoni polarisatsioonile müüonaatomis tuuma spinniga I =/ 0. Olenevalt I ja J suunast ning interaktsioonide tugevusest võib esineda küllaltki arvestatav müüoni depolarisatsioon (mõnestkümnest protsendist kuue korrani). Osutub, et elektronkihi depolariseerivat mõju võib vähendada, rakendades müüoni polarisatsiooni suunalist magnetvälja H (Paschen-Backi efekt). Jääkpolarisatsioon sõltub keerulisel viisil tuuma ja elektronkihi momentidest, interakt­sioonide suhetest ja magnetvälja tugevusest, võimaldades näiteks hinnata elektronkihi konfiguratsiooni müüonaatomis. Need tulemused leidsid hiljem eksperimentaalse kinnituse Dubnas Tuumauurimiste ühisinstituudis V.S. Jevsejevi rühma töödes, kus müüoni jääkpolarisatsiooni mõõdeti mitme­sugustes ainetes ja erinevatel magnetvälja tugevustel.

- müüomolekulaarsete ioonide tekkemehhanism (E.Vesman, 1967).

See alalõik müüonite füüsikast väärib eraldi tähelepanu. Müüonmolekulide teooria põhijooned olid juba varem välja töötatud Dubna teoreetiku S.S.Gersteini töödes, kes oli ka E.Vesmani juhendaja (aspirantuuris). E.Vesman otsis võimalusi müüondeuteeriumi suure tekketõenäosuse ja selle temperatuurist olenevuse seletamiseks ning jõudis lõpuks äratundmisele, et juhendaja teooria selleks ei sobi. M.Kõiv, kes sel ajal juhendas müüonaatomitealast uurimisteemat, soovitas E.Vesmanil kasutada Dubna teooriast erinevaid radu, näiteks resonantsmehhanismi. E.Vesman oletas müüondeuteeriumis nõrgalt seotud seisundi olemasolu, mis viibki mesomolekulide resonantstekkele [16]. See töö sai teoreetiliseks aluseks avastusele No. 349, registreeritud 15. detsembril 1988.a,, mille autoriteks on V.P. Dzelepov, E. Vesman, S.S. Gerstein, P.F. Jermolov ja V.V. Filtšenkov (peale E.Vesmani kõik Dubnast, Tuumauurimise ühisinstituudist). Avastuse teaduslik tähtsus seisneb selles, et see muutis oluliselt ettekujutusi müüonmolekulide moodustumisest vesinikuisotoopide segus ja sellega seotud tuumasünteesprotsesside kinemaatikast.

Nagu hiljem selgus, on ülalmainitud resonantsmehhanism, praegu üldtuntud Vesmani mehhanismi nime all, eriti oluline siis, kui müüon mesomolekulis deuteeriumi ja triitiumi tuumi kokku seob. Ebastabiilne müüon võib Vesmani mehhanismi kohaselt oma efemeerse miljardiksekundilise eluea jooksul esile kutsuda küllaldase arvu tuumasünteesi reaktsioone, mis võivad saada perspektiivseks energia allikaks. Nähtust ennast nimetatakse külma termotuumasünteesi müükatalüüsiks. Täpsemalt selle kohta vt. [17].

Müüonite füüsika alalt on kaitstud kolm väitekirja: L.Palgi, E.Vesman, E.-R.Tammet [22,25,26].

 

7. Teadusajalugu (P.Müürsepp, 1955- …; episoodiliselt H.Õiglane, M.Kõiv, R.Preem jt.).

Alates 1955.a. on P.Müürsepp avaldanud teadusajaloo-alaseid artikleid ja raamatuid, alguses teadussekretäri ja teoreetilise mehaanika alase töö kõrvalt, alates 1964.a. aga juba põhitemaatikalt teadusajaloolasena. Need käsitlevad Tartu Tähetorni ajalugu, matemaatika ajalugu Eestis, Peterburi Teaduste Akadeemia ajalugu ja astronoomide ning matemaatikute elulugusid. Ajavahemikus 1972-1988 on ilmunud 12 raamatut: Bernhard Schmidti elu ja tegevuse kohta (4 raamatut), kuulsate matemaatikute kohta (5), Gaussi elulugu (1), Steklovi ja Kneseri kirjavahetuse kohta (1), Baeri-Babinet' seadusest (1). P.Müürsepp oli koostajaks biograafilis-bibliograafilisele ülevaatekogumikule [11] ja koguteosele "Peterburgskaja Akademija Nauk i Estinija", Tallinn, 1978.                                                      

P.Müürsepp on osa võtnud rahvusvahelistest ajaloo kongressidest (1965,1968,1971,1977) ja rahvusvahelistest G.W. Leibnizi kongressidest ja konverentsidest (1972,1977,1983, 1987,1988). Viimaste puhul on kaasautoriteks olnud H.Epler, R.Preem, kolmel viimasel M.Kõiv. P.Müürsepp on välismaistes teaduslikes ajakirjades avaldanud 30 artiklit. Ta on mitmete välismaiste teaduslike ühingute ja seltside - Ameerika Matemaatikaseltsi (ala­tes 1978), Leibnizi Seltsi (1979), Rakendusmatemaatika ja Mehaanika Ühingu (1983), Saksa Matemaatikute Ühenduse (1983) ja Münchenis asuva Saksa Muuseumi (1984) liige.

 

8. Protsesside teooria. Polarisatsiooni- ja orientatsiooninähtused (I.Ots, M.Kõiv, R.-K.Loide, R.Saar, 1964- …). Temaatika saab alguse M.Kõivu ning M.Kõivu ja I.Otsa töödest (1964,1967) spinn-tihedusmaatriksi parametriseerimise kohta. Aspirantuuriaastatel (1967-1970) uurib I.Ots prof. J.Sapiro (TEFI, Moskva) juhendamisel polarisatsiooninähtusi (üldisemalt - orientatsiooninähtusi) otsestes tuumareaktsioonides. Pärast väitekirja [29] kaitsmist uurib I.Ots resonantside iseloomulike kvantarvude määramise võimalusi väitekirjas arendatud Feynmani diagrammide meetodil.

1970-ndate lõpust alates on I.Ots tegelnud spinni orien­tatsiooni nähtustega relativistlikes protsessides - raskete leptonite leptonlagunemistes, milles võivad osaleda ka kõrgema spinniga osakesed. Viimastel aastatel on selle ainevallaga tihedalt seotuna tekkinud nullmassiga kõrgemate spinnidega osakeste probleem. Uurimistes sel alal osalevad R.-K. Loide, M.Kõiv, R. Saar, I.Ots.

 

9. Mitteassotsiatiivsus füüsikas (L.Sorgsepp, J.Lõhmus, E.Paal; M.Kõiv, R.-K.Loide, 1970- ...). Mitteassotsiatiivsuse pisik nakatas Leo Sorgseppa (prae­gu TA AAI, Tõravere) aegadel, mil ta töötas Tähetornis koos Raimund Preemiga (1950-ndate lõpp). R. Preemi laia eruditsiooni eest polnud varju jäänud ka oktonioonid, nii episoodilised kui sel ajal ka võisid olla erialakirjanduse allikad. Astronoomiliste probleemide kõrval vaikselt omaette töötades arendas L.Sorgsepp a. 1958-1970 oktonioonide matemaatilise teooria alused, kusjuures juhtmõtteks oli oktonioonide ja teistegi võimalike mitteassotsiatiivsete süsteemide suuruste võimalik füüsikaline roll mikromaailmas. On ju kommutatuvsusest loobumine kvantmehaanika iseäralik omadus, sellega on seotud universaalne mõjukonstant (Plancki konstant). Midagi analoogilist võiks juhtuda ka siis, kui loobuda assotsiatiivsusest.

Oktonioonidest oli füüsikalises kontekstis ilmunud paar tähtsusetut tööd süstemaatikabuumi alguses. Üks oluline ja huvitav töö oli aga juba 1934.a., kus P.Jordan, J.von Neumann ja E.P.Wigner vaatlevad kvantmehaanika mitteassotsiatiivse üldistamise võimalusi. 1973.a. tegevus oktonioonide alal elustus. Ilmus Feza Gürsey ja Murat Günaydini esimene töö, kus kvarkide probleemi seostati mitteassotsiatiivsusega ja eeskätt oktonioonidega. Niisuguse võimaluse üle olime koos L.Sorgsepaga ka ise korduvalt arutlenud. Järgnes varsti hulga teisigi töid. Oli viimane aeg kokku võtta, mis aastate jooksul tehtud. 1978.a. ilmus L.Sorgsepalt ja J.Lõhmuselt pikem artikkel oktonioonidest, valdavalt ülevaatlik. Preprindina ilmunud töö trükiti hiljem ajakirjas "Hadronic Journal” (USA).

Edasi järgnes töö sedenioonidest, mis käsitleb oktonioonide üldistust Cayley-Dicksoni vaimus ja selle ternaarset modifikatsiooni. Käesolevaks ajaks on ilmunud mitu tööd Diraci võrrandi oktonioonformuleeringu kohta, kus kasutatakse oktonioonide regulaarset bimoodulesitust. Osutub, et tavalise Diraci võrrandi koos elektromagnetilise vastastikmõju liikmega võib formuleerida oktonioonide bimoodulesituse R-maatriksite kaudu.  Bimoodulesituse teisest poolest, L-maatriksitest aga saab moodustada kromodünaamika värvirühma operaatorid, Oktonioonide mitteassotsiatiivsuse tõttu R- ja  L-maatriksid ei kommuteeru. See asjaolu näib seletavat kvarkide vangistuse nähtust.                    

Omaette väikese tööde tsükli moodustavad 1970.-1979.a. ilmunud tööd Lie algebrate mitteassotsiatiivsete deformatsioonide kohta (M. Kõiv,  J.Lõhmus, R.-K. Loide).

1985.-88.a. viibis TFL juures sihtaspirandina TPI matemaatika kateedrist Eugen Paal, kelle uurimisteemaks oli rühmateoreetilise sümmeetriakäsitluse mitteassotsiatiivne laiendamine Moufangi luupide ja Maitsevi algebrate baasil. Mitteassotsiatiivsuse probleemide alalt on valminud üks väitekiri – E. Paal [36].

 

10. CP-invariantsus (L.Palgi, 1971-1975).

Tulemustest selle teema valdkonnas võiks märkida kaaonite süsteemi omapärast interpretatsiooni, mis võimaldab katseliselt avastatud CP-invariantsust rikkuvaid efekte vaadelda CP-invariantse teooria raames. CP-invariantsuse lõplikuks kontrolliks tuleks mõõta pikaealise neutraalse kaaoni semileptonlagunemiste laengulist asümmeetriat olenevalt neutraalsete kaaonite algvoo veidrusest.

11. Proovikehade liikumine kõveras ruumis (R,Tammelo, E.Vesman, 1976- ...).

1970-ndate aastate keskpaigast alates on uuritud lõplike mõõdetega või sisestruktuuriga proovikehade liikumist kõveras aegruumis, mille teeb keeruliseks mittelokaalsus, tele-parallelismi ja absoluutse samaaegsuse puudumine. Võib eristada probleemi kaht poolt: keha üksikosade suhtelist liikumist, mida saab vaadelda deviatsioonina, ja keha kui terviku liikumist. Mõlema osa lahendusel on saavutatud teatud edu.

On tuletatud täpne mittelokaalne deviatsioonivõrrand meelevaldsete väljade olemasolu korral kõveras ruumis (tavalised erinevat järku deviatsioonivõrrandid on nimetatud võrrandi kovariantse reaksarenduse järjestikused liikmed).

On välja töötatud meetod proovikeha modelleerimiseks punktmasside süsteemiga, ehk - piltlikult öeldes - "maailma-joonte liitmise" abil, mis kõveras aeg-ruumis pole triviaalne.

Nimetame mõned antud modelleerimismeetodi abil lahendatud ülesanded. On näidatud, et gravitatsioonilainete energiat neelav proovikeha neelab samaaegselt ka impulssi, on rahuldatud erirelatiivsusteooriast tuntud seos energia ja impulsi vahel. On näidatud, et detektorile mõjuvat gravitatsioonilainete rõhku saab võimendada 10¹⁵ kuni 10¹⁸ korda, niisugune efekt võib tulevikus isegi eksperimentaalset huvi pakkuda. On näidatud, et põhimõtteliselt saab gravitatsioonilainete energiat ammutada ka longitudinaalse perioodilise II järku deviatsioonijõu kaudu, kusjuures teatud juhul võib see efekt isegi ületada madalamat järku efekti. On kaitstud üks väitekiri, R.Tammelo [34].

 

12. Ulatuvusega objektid. Diferentsiaalvõrrandite sümmeetria (M. Kõiv, A. Ainsaar, K. Kiiranen, V. Rosenhaus, 1978 - …). 1978.a. alustati laboris tööd nn. ulatuvusega objektide (string, soliton, membraan jms.) uurimiseks moodsa diferentsiaalgeomeetria meetodite abil. Ametlikult formuleeritud teema nägi ette ka algebralise topoloogia meetodite rakendamist, ent sellega läks veel aega. Peamine tähelepanu oli pööratud objektidele, mis oleksid võimalikult lähedased väljateooriale. M.Kõivu huvitas küsimus - Mille poolest erineb aeg väljavõrrandites teistest muutujatest? Vaadeldi võrrandeid, mis on invariantsed hodograafteisenduste (f,x,t) <-> (t,x,f) <-> (x,f,t) suhtes (f – väli, x,t - aegruum). Niisugune invariantsus väljendab aja (ruumikoordinaatide) ja välja sugulust ehk samaväärsust. Välja-teoreetilises kontekstis formuleeriti nn. sümpleoni ja sümpleonitaolise objekti mõisted, mille erijuhtudeks on string (1-sümpleon), membraan (2-sümpleon), skalaarne Born-Infeldi võrrand (3-sümpleon), neid kirjeldati diferentsiaalvormide abil. Näidati nende objektide seost kalibratsiooniväljadega. Leiti hodograafinvariantsete võrrandite üldkuju ja uuriti nende rühmaomadusi. Detailsemat käsitlust leidis Born-Infeldi võrrand. Edasi uuriti üldist nn. evolutsioonivörrandite klassi kontakt- ja Lie-Bäcklundi teisenduste  seisukohalt, samuti rühmade ja võrrandite vastavuse probleemi.

Hodograafinvariantsete süsteemide uurimisele on pühen­datud V.Rosenhausi väitekiri, ([31], 1983). Sestsaadik on sümmeetriameetodite rakendamine väljateoreetiliste mudelite uurimisel tunduvalt laienenud. Näidati, et eksisteerivad süsteemid (üldistatud Monge-Ampere’i võrrandid), mis on invariantsusenõudega (sümmeetriaga) üheselt määratud. See või­maldab leida nende süsteemide täpsed lahendid (V.Rosenhaus). On uuritud ka kalibratsiooniteooriate sümmeetriarühmi ja lahendite invariantsiklasse (K.Kiiranen, V.Rosenhaus). Käesoleval ajal uuritakse membraanide ja p-braanide ning supersümmeetriliste teooriate invariantsuse omadusi (V.Rosen­haus) . Probleemistiku alalt on kaitstud üks väitekiri (Rosenhaus [31]), valminud on ka teine väitekiri (Kiiranen, 1989, [35]).

 

13. Neutriinofüüsika ja kosmoloogia (L. Palgi, R.Preem, H.Uibo, R.Männik, 1981- ...).

Teoreetiliselt on uuritud neutriinode massi ja segunemise avastamise võimalusi osakeste lagunemistes ja ostsillatsioonides. Töö on olnud osalt seotud Dubna-Serpuhhovi neutriinodetektori füüsika programmiga. Loogilise vajadusena on tekkinud huvi astrofüüsika ja kosmoloogia vastu. See töö osakeste füüsika, astrofüüsika ja kosmoloogia piirimail jätkub.

 

14. Gravitatsioon supergravitatsiooni ja superstringi teooria raames (P.Kuusk, 1982- ...).

Supergravitatsiooni (1976) ja superstringi teooria (1984) lõid aluse Einsteini gravitatsiooniteooria ja elementaarosakeste teooria lähenemiseks. Nad annavad reaalse lootuse gravitatsiooni sidumiseks ülejäänud kolme elementaar-vastastikmõjuga. Supergravitatsioon on vaadeldav superstringiteooria väljateoreetilise piirjuhuna. Selle temaatika raames on P.Kuusk selgitanud kvantiseeritud gravitatsioonivälja efektiivse lagranžiaani võimalikku geomeetrilist tähendust ja formuleerinud 4-dimensionaalse supergravitatsiooni teooria võrrandid spiinorite kaudu. Viimasel ajal on P.Kuusk tegelnud superstringide kovariantse kvantiseerimisega Einsteini-Yang-Millsi superväljade foonil, mida võib vaadelda seni veel mitteeksisteeriva mittelineaarse stringivälja teooria teatud lahendina. P.Kuuse kandidaaditöö [30] pärineb varasemast temaatikast.

 

15. Anomaaliad. Topoloogilised meetodid (M.Kõiv, K.Palo, 1988- ...).

 

Labori töötajate poolt on labori olemasolu vältel (ja mõni aeg enne seda, ent see on üldarvust ehk ainult mõni protsent) seisuga 1989.a. alguseks avaldatud 456 teaduslikku tööd, selles elementaarosakeste teooria alalt 224, gravitatsiooniteooria alalt 120 ja teadusajaloo alalt 112. Toodud numbrite absoluutne täpsus on siin muidugi sama mõttetu nagu mujalgi füüsikas.

Labori töödest ja tegemistest võiks veel palju rääkida, veelgi üksikasjalikumalt avada temaatika koos üksikasjaliku bibliograafiaga. Võiks rääkida matemaatilistest meetodites ja nende õppimisest. Võiks rääkida labori infoteenistusest ja argipäevast 30 aastat tagasi ja nüüd. Võiks rääkida pedagoogilisest tööst TRÜs ja teaduse populariseerimisest, sidmetest, Vellavere suvekoolidest, labori vaimust jne. jne.

Lõpuks tahaksin paar sõna öelda ka selle loo kirjutamisele ajendanud "peasüüdlase" kolleeg Madise kohta, kellele tema 60. juubelisünnipäevaks oma tööd selles kogumikus pühendame. Loo alguses sai öeldud, et Madis on elementaarosakes teooria alaste uuringute praeguse taseme väljakujundaja. Alles nüüd, pärast labori tööde üksikasjalikumat vaatlust näeme, mida me selle all mõtlesime. Kõne all olnud viieteistkümnest teemast on Madis osalenud kaheksas, osalemist aga oleme siin mõistnud nii, et tal on vastava temaatika alt trükis ilmunud töid. See kõik aga on jäämäe nähtav osa. Meis igaühes on midagi Madisest, midagi niisugust, mida ei saa väljendada trükitud tööde arvuga. Me oleme temalt saanud palju otseselt küsides ja pärides, pikemalt arutledes ja vesteldes, loengutel  ja seminaridel. Me pole aga suutelised hindama seda, mida on meile andnud aastakümneid kontakte Madise mitmetahulise intellektiga. Ta on meile olnud näitejuht, maalikunstnik, asjatundja ilukirjanduse alal, vanade keelte oskaja, spetsialist ajaloo, metodoloogia ja filosoofia probleemides, tunnustatud näite- ja proosakirjanik.

Madis on meile ka kõike lahkelt ja omakasupüüdmatult jaganud, niipalju kui meist keegi on suuteline olnud temalt omandama, taotlemata vastuteeneid ning põlates tiitleid ja pompoossust, "Liig palju kiidusõnu," ütles aastaid tagasi üks kuulus ja tagasihoidlik juubilar. Midagi taolist, kui mitte krõbedamat ütleb nüüd selle kirjutise kohta ka kollee Madis. Olemegi siis tagasihoidlikud sõnades ja tänulikud südames.

…. Ars longa vita brevis est.

            Ja kui see lugu näib küündimatu, siis lisagem autori kohta – Ultra posse nemo obligatur.

 

                                                                                                                                                        Saabus toimetusse

                                                                                                                                                        17. aprillil 1989.a.

 

 

* - Toome siin n.ö. mitteformaalse koosseisu, mis haarab ka kõrgematel ametikohtadel olevad, kuid teadustöö poolest sektoriga seotud isikud ja aspirandid.

** - Kui kasutada ametinimetust ja termineid kõnealuse ajajärgu kontekstis, siis peaks "tahkiseteoreetiku" asemel ütlema "tahke keha füüsika teoreetik". Väga õnnestunud termini "tahkis" (tahke keha) võttis alles hiljuti, 1986.a. kasutusele FI juhtivteadur Henn Käämbre (s. 1935).

 

Kirjandus