Samuel Abraham Goudsmit | ||||
---|---|---|---|---|
Samuel Abraham Goudsmit | ||||
Syntymäaika | 11. heinäkuuta 1902 [1] [2] [3] […] | |||
Syntymäpaikka | Haag , Alankomaat | |||
Kuolinpäivämäärä | 4. joulukuuta 1978 [1] [2] [3] […] (76-vuotias) | |||
Kuoleman paikka |
|
|||
Maa | ||||
Tieteellinen ala | Teoreettinen fysiikka | |||
Työpaikka |
|
|||
Alma mater | Leidenin yliopisto | |||
tieteellinen neuvonantaja | Paul Ehrenfest | |||
Opiskelijat | Robert Bacher | |||
Tunnetaan | yksi " spin "-käsitteen tekijöistä, "Alsos"-operaation johtaja | |||
Palkinnot ja palkinnot |
|
|||
Wikilainaukset | ||||
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Samuel Abraham Goudsmit ( syntynyt Samuel Abraham Goudsmit ; 11. heinäkuuta 1902 , Haag - 4. joulukuuta 1978 , Reno , Nevada ) oli hollantilaista alkuperää oleva amerikkalainen teoreettinen fyysikko . Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian jäsen ( 1947 ) . Tieteelliset työt ovat omistettu kvanttimekaniikkaan , atomi- ja ydinfysiikkaan sekä spektroskopian kysymyksiin . Hän saavutti suurimman maineen elektronin spinin löytämisen ansiosta , joka tehtiin yhdessä George Uhlenbeckin kanssa . Hän toimi useiden vuosien ajan American Physical Societyn lehtien toimittajana .
Samuel Goudsmit syntyi Haagissa juutalaisille liikemiehille: hänen isänsä Isaac oli kylpyhuonekalusteiden kauppias ja hänen äitinsä Marianne Gompers omisti muodikkaan naisten hattuliikkeen . Samuel kiinnostui fysiikasta 11-vuotiaana, kun hän luki jostain, että spektroskooppisilla menetelmillä on mahdollista määrittää Auringon ja muiden tähtien koostumus. Kun hän lopetti koulun vuonna 1919, hän siirtyi Leidenin yliopistoon , jossa Paul Ehrenfestistä tuli pian hänen johtajansa [5] . Vuoden 1920 alussa Goudsmit seurasi isäänsä työmatkalla Reutlingeniin ja vieraili Ehrenfestin suosituksesta läheisessä Tübingenissä , jossa hän tapasi Friedrich Paschenin , joka kiinnosti nuorta miestä spektroskopian ratkaisemattomista ongelmista. Kesällä 1921 Goudsmit tuli jälleen Pascheniin, joka tutustutti hänet spektroskooppisten tutkimusten teknisiin yksityiskohtiin [6] .
Jo vuonna 1921, 19-vuotiaana, Goudsmit julkaisi ensimmäisen teoksensa arvostetussa Die Naturwissenschaften -lehdessä , joka oli omistettu yritykselle relativistista selitystä alkalimetallidupleteille . Muutaman seuraavan vuoden aikana hän keskittyi edelleen monimutkaisten spektrien ja Zeeman-ilmiön ominaisuuksiin julkaisen useita artikkeleita, mukaan lukien yhteiskirjoittajina Dirk Costerin ja Ralph Kronigin kanssa . Sillä välin Ehrenfest Goudsmitin mukaan katsoi, että hän "ei olisi oikea teoreetikko", ja sai hänet työpaikan Peter Szeemanin laboratorioon Amsterdamissa . Täällä Goudsmit työskenteli puolet viikosta ja vietti toisen puolen Leidenissä [7] .
Kesällä 1925 George Uhlenbeck palasi Roomasta työskenneltyään siellä useita vuosia Hollannin suurlähettilään pojan opettajana. Ehrenfest kutsui heidät työskentelemään yhdessä. Yhteistyö antoi molemmille nuorille tiedemiehille paljon: Uhlenbeck oppi spektrien kvanttiteorian ongelmista, ja Goudsmit pystyi tarkastelemaan niitä yleisemmän fysikaalisen näkökulmasta. Kuten Goudsmit myöhemmin muisteli,
Uhlenbeckin avarakatseisuus ja näkemys tuoreus, kun hän käsitteli atomiongelmia, hänen monet skeptiset huomautuksensa ja ovelat kysymyksensä johtivat meidät lukuisiin uusiin merkittäviin tuloksiin ... <> ... fyysikoina Uhlenbeck ja minä emme kovinkaan muistuttaneet toisiaan. Tämä selitetään parhaiten seuraavalla yksinkertaistetulla esimerkillä. Kun kerroin hänelle Landen tekijöistä , hän kysyi suureksi yllätyksekseni: "Kuka on Lande ?" Kun hän mainitsi elektronin neljä vapausastetta, kysyin häneltä: "Mikä on vapausaste ?" [kahdeksan]
Tämän yhteistyön tuloksena Uhlenbeck ja Goudsmit löysivät elektronin spinin .
Lokakuussa 1925 Goudsmit esitteli yhdessä George Uhlenbeckin kanssa spinin käsitteen fysiikkaan: spektroskooppisten tietojen analyysin perusteella he ehdottivat, että elektronia pidettäisiin "pyörivänä huippuna", jolla on oma mekaaninen momentti ja oma magneettinen . momentti yhtä suuri kuin Bohrin magnetoni . Samanlaisia ajatuksia tuli monille fyysikoille, mutta niitä ei muotoiltu riittävän selkeästi. Joten vuonna 1921 Arthur Compton , yrittäessään selittää aineen magneettisia ominaisuuksia, ilmaisi ajatuksen elektronista, joka pyörii "kuin miniatyyri gyroskooppi ". Myöhemmin Wolfgang Pauli joutui kuuluisassa poissulkemisperiaatetta käsittelevässä teoksessa lukemaan elektronin "kaksiarvoisuutta, jota ei kuvata klassisesti". Vuoden 1925 alussa Ralph Kronig ehdotti, että tämä epäselvyys voitaisiin selittää elektronin pyörimisellä akselinsa ympäri, mutta hän kohtasi pian vakavia vaikeuksia (laskelmien mukaan elektronin pinnan nopeuden on ylitettävä valon nopeus ) . Lisäksi tämä hypoteesi sai Paulin, Hendrik Kramersin ja Werner Heisenbergin negatiivisen reaktion , ja Kronig päätti olla julkaisematta sitä [9] .
Ilmeisesti tämä epäselvyys (elektronin neljäs vapausaste tai kvanttiluku ) oli myös Uhlenbeckin ja Goudsmitin työn lähtökohta, ja he päättivät myös yhdistää sen elektronin pyörimiseen akselinsa ympäri. He tutkivat Max Abrahamin vanhaa työtä varautuneen pallon pyörimisestä, mutta kohtasivat pian samoja vaikeuksia kuin Kronig. He ilmoittivat kuitenkin olettamuksestaan Ehrenfestille, joka piti siitä. Hän kehotti oppilaitaan kirjoittamaan lyhyen muistiinpanon Die Naturwissenschaften - aikakauslehteen ja näyttämään sen Hendrik Lorentzille . Lorentz teki useita laskelmia pyörivän elektronin sähkömagneettisista ominaisuuksista ja osoitti tämän hypoteesin johtopäätösten järjettömyyden [10] . Uhlenbeck ja Goudsmit pitivät parasta olla julkaisematta artikkeliaan, mutta oli liian myöhäistä: Ehrenfest oli jo lähettänyt sen painoon. Tästä hän huomautti:
Olette molemmat tarpeeksi nuoria salliaksenne itsenne tehdä yhden typeryyden! [yksitoista]
Alkuperäinen teksti (saksa)[ näytäpiilottaa] Sie sind beide jung genug um sich eine Dummheit leisten zu konnen!Uhlenbeckin ja Goudsmitin artikkelin ilmestyminen sai aikaan kiivasta keskustelua spin-hypoteesista tieteellisissä piireissä. Edellä mainittujen elektronin kiertokäsityksestä johtuvien vaikeuksien lisäksi vetyspektrin hyperhienorakenteen lausekkeessa esiintynyt ylimääräisen tekijän 2 ongelma jäi ratkaisematta. Siksi asenne spiniä kohtaan oli aluksi hyvin skeptinen. Ratkaisevaksi osoittautui Niels Bohrin asema , joka innokkaasti hyväksyi tämän hypoteesin ilmaantumisen, mikä avasi uusia mahdollisuuksia atomin kuvaamiseen. Bohr pyysi Uhlenbeckiä ja Goudsmitia jälleen kerran esittämään väitteensä Nature -lehden artikkelissa ja täydensi sitä omilla huomautuksillaan. Spin - idean oikeellisuus tuli lopulta selväksi keväällä 1926 , kun Llewellyn Thomasin ja Yakov Frenkelin suorittamat spin-kiertoradan vuorovaikutuslaskelmat , joissa huomioitiin relativistiset vaikutukset (ns. Thomas-precessio ), mahdollistivat sen. selittää spektrien hienorakennetta (mukaan lukien ylimääräisestä tekijästä eroon pääseminen) ja poikkeavan Zeeman-ilmiön [12] .
Ajatus spinistä oli kirjaimellisesti ilmassa: jo mainittujen tutkijoiden lisäksi samanlaisia ajatuksia ilmaisivat Harold Urey (elektronille), Shatyendranath Bose (fotonille) ja sama Pauli (atomiytimelle) . Tästä syystä ei ole mahdollista yksiselitteisesti määrittää prioriteettia pyöräytyksen avaamisessa. Ilmeisesti tämä oli tärkein syy, miksi spinin löydöstä ei koskaan myönnetty Nobel-palkintoa [13] .
Vuoteen 1927 mennessä, kun tuli aika kirjoittaa väitöskirja, Goudsmit oli jo tunnustettu asiantuntija atomispektroskopian alalla. Vuonna 1926 hän sai Rockefeller-stipendin ja vietti useita kuukausia Niels Bohr -instituutissa Kööpenhaminassa ja vieraili jälleen Tübingenissä, jossa hän tutki yhdessä Ernst Backin kanssa spektrilinjojen jakamista vahvoissa magneettikentissä ( Paschen-Back). vaikutus ) [14] . Väitöspuolustus järjestettiin Leidenissä 7. heinäkuuta 1927 (samana päivänä myös Uhlenbeck puolusti väitöskirjaansa) [15] .
Tähän mennessä Uhlenbeck ja Goudsmit olivat jo hyväksyneet tarjouksen ottaa Oskar Kleinin paikka Michiganin yliopistossa Ann Arborissa . Vielä keväällä Ehrenfest suostutteli Walter Colbyn, joka etsi sopivia ehdokkaita Euroopasta, ottamaan kaksi henkilöä kerralla tähän paikkaan, "jotta heillä olisi joku, jolle puhua". Elokuun lopussa he purjehtivat yhdessä vaimojensa kanssa Euroopasta. Oppenheimer tapasi heidät New Yorkin satamassa, ja muutaman päivän hänen luonaan vieraillessaan syyskuun alussa he saapuivat junalla Ann Arboriin [16] . Goudsmit oli naimisissa Jaantje Logherin kanssa, jonka kanssa hänellä oli tytär Esther, josta tuli biologi. Monta vuotta myöhemmin, vuonna 1960 , he erosivat. Goudsmitin toinen vaimo oli Irene Bejach [17] .
Michiganin yliopiston maakunnallisesta asemasta huolimatta tänne oli tähän mennessä muodostunut pieni joukko lahjakkaita nuoria teoreetikoita: äskettäin saapuneiden Uhlenbeckin ja Goudsmitin lisäksi Arnold Sommerfeldin opiskelija Otto Laporte ja David Dennison Klein , työskenteli täällä [18] . Pian vuotuisista kesäkouluista tuli yliopiston elämän tärkein tapahtuma : Uhlenbeckin ja Goudsmitin yhteyksien ansiosta monet johtavat fyysikot (Ehrenfest, Kramers, Fermi, Pauli, Sommerfeld, Dirac jne.) saapuivat Michiganiin luennot [19]
Ann Arborissa Goudsmit keskittyi edelleen spektroskooppisiin aiheisiin ja julkaisi useita artikkeleita spektrien hyperhienosta rakenteesta . Yhdessä jatko-opiskelijansa Robert Bacherin kanssa hän kehitti tekniikan atomin tuntemattomien tilojen energiatasojen laskemiseen perustuen tunnettujen atomien ja ionien tasojen välisiin lineaarisiin suhteisiin. Vuonna 1933 he julkaisivat monografian, jossa he yrittivät ensimmäisen kerran yleistää spektroskooppisista tutkimuksista saatua tietoa atomien energiatasoista [20] . Kolme vuotta aiemmin oli julkaistu kirja viivaspektrien teoriasta, joka perustui Goudsmitin väitöskirjaan. Kirja on kirjoittanut yhdessä Linus Paulingin kanssa, jonka Goudsmit tapasi eräällä Kööpenhaminan-vierailullaan [21] .
Goudsmit ymmärsi ensimmäisten joukossa, että spektroskooppisen tiedon avulla voidaan määrittää ytimien spinit ja magneettiset momentit, ja vuonna 1933 hän laski nämä suureet jaksollisen järjestelmän eri elementeille. 1930-luvun puolivälistä lähtien hän osallistui useisiin teoreettisiin ja kokeellisiin töihin, jotka koskivat uutta neutronien diffuusio- , sironta- ja tasoitusongelmaa . Hän tutki myös teoreettisesti elektronien sirontaa [22] .
Toisen maailmansodan puhjettua ja jo ennen Yhdysvaltojen liittymistä siihen, Goudsmit, joka oli vankkumaton antifasisti , siirtyi väliaikaiseen asemaan Harvardin yliopistoon toivoen, että hänestä voisi olla enemmän hyötyä sotilaallisissa asioissa. Vuonna 1941 hän liittyi Massachusetts Institute of Technologyn säteilylaboratorioon , jossa työstettiin tutka- aiheita [22] . Hän osallistui tutkimuksen koordinointiin brittiläisten tutkijoiden kanssa, vastasi tärkeiden teknisten raporttien ja dokumentaation kokoamisesta [23] .
Toukokuussa 1944 Goudsmit nimitettiin tieteelliseksi johtajaksi salaiseen Alsos-tehtävään , jonka tarkoituksena oli selvittää, kuinka pitkälle saksalaiset tiedemiehet olivat edenneet ydinaseiden kehittämisessä . Vaikka hän itse myönsi, ettei hän tiennyt, miksi armeija valitsi hänet tähän virkaan, hänen henkilökohtaisella tuttavuudellaan lähes kaikkien Euroopan merkittävien fyysikkojen kanssa oli luultavasti merkitystä. Lisäksi, koska Goudsmit ei ollut mukana amerikkalaisen atomipommin kehittämisessä , hän ei voinut paljastaa mitään turvaluokiteltua tietoa, jos hänet jäädään kiinni. Goudsmitin ja hänen henkilökuntansa tehtävänä oli käydä saksalaisissa tutkimuslaboratorioissa ensimmäisten tuntien aikana natseista vapautumisen jälkeen ja kerätä tietoja suoraan paikan päällä, viedä asiakirjoja ja laitteita. Tehtävän johtopäätöksenä oli, että Werner Heisenbergin johtamat saksalaiset tiedemiehet olivat hyvin kaukana tavoitteestaan: he eivät edes onnistuneet lähestymään kriittisiä olosuhteita ydinketjureaktion kehittymiselle , kun taas Yhdysvalloissa ensimmäinen toimiva ydinreaktori loi Enrico Fermi vuonna 1942 . Goudsmit esitteli tutkimuksensa tulokset suositussa muodossa kirjassa Alsos, joka julkaistiin vuonna 1947 ja kesti useita uusintapainoksia [23] [24] .
Haagin vapauttamisen jälkeen Goudsmit vieraili kotikaupungissaan. Talo, jossa hän varttui, oli hylätty. Natsihallinnon asiakirjoista hän sai tietää, että hänen vanhempansa olivat kuolleet yhdellä keskitysleiristä . Tämä oli hänelle voimakas isku [25] [26] .
Goudsmit oli mukana määrittämässä luetteloa saksalaisista tutkijoista, jotka hänen tehtävänsä pidätti ja internoitiin Farm Halliin Lontoon lähellä , missä heitä pidettiin kuusi kuukautta. Tänä aikana Hiroshiman ja Nagasakin atomipommitukset tapahtuivat , ja Heisenberg ja hänen kollegansa esittivät teesin, jonka mukaan heidän epäonnistumisensa rakentaa atomipommin johtui heidän moraalisesta vastustuksestaan natsihallintoa kohtaan. Goudsmit vastusti toistuvasti tätä versiota, koska hänellä oli tarpeeksi täydellistä tietoa perustellakseen objektiivisia syitä natsien atomiprojektin epäonnistumiseen (tieteilijöiden ponnistelujen erilaisuus, byrokraattiset esteet, materiaalien puute jne.). Siitä huolimatta hän säilytti ystävyyden Heisenbergin kanssa viimeisiin päiviinsä asti ja piti häntä yhtenä aikamme suurimmista fyysikoista [27] [28] .
Suoritettuaan tehtävänsä Euroopassa, Goudsmit hyväksyi tarjouksen Northwestern Universitystä , mutta vuonna 1948 hän liittyi äskettäin perustettuun Brookhaven National Laboratory -laboratorioon ja muutti Long Islandille [27] . Vuosina 1952-1960 hän johti laboratorion fysiikan osastoa [29] . 1940-luvun lopulta lähtien hän harjoitti pääasiassa hallinnollista ja yhteiskunnallista toimintaa, työskenteli aikoinaan hallituksen neuvonantajana salassapitokysymyksissä, oli yksi Atomitutkijoiden liiton järjestäjistä ja puhui Robert Oppenheimerin puolustukseksi hänen kuulemistilaisuuksissaan. tapaus [30] .
Vuonna 1951 American Physical Society nimitti Goudsmitin johtavan amerikkalaisen fysiikan lehden Physical Review (sekä sen kumppanin Reviews of Modern Physicsin ) toimittajaksi. Toimitus muutti Minnesotan yliopistosta Brookhaveniin, jossa se edelleen sijaitsee. Vuonna 1958 Goudsmit aloitti uuden Physical Review Letters -lehden perustamisen , josta tuli nopeasti yksi arvostetuimmista fysiikan aikakauslehdistä uusilla teknisillä keinoilla saavutetun poikkeuksellisen nopean julkaisunopeuden ansiosta. Vuonna 1966 toimituksellisen työn kasvun vuoksi (alaerikoisosastoja alkoi vähitellen ilmestyä Physical Review -julkaisusta ), Goudsmitista tuli ensimmäinen päätoimittaja koko American Physical Societyn julkaisusarjassa ja hän pysyi tässä virassa erosi vuonna 1974 [31] .
Eronsa jälkeen hän päätti lähteä Brookhavenista ja hyväksyi kutsun tulla kunniaprofessoriksi Nevadan yliopistoon Renossa . Hän käytti voimansa opettamiseen. 4. joulukuuta 1978 hän kuoli sydänkohtaukseen yliopiston kampuksella [32] .
American Physical Societyn aikakauslehtien entinen päätoimittaja Benjamin Bederson tiivisti Goudsmitin henkilökohtaiset ominaisuudet seuraavasti:
Goudsmit oli erittäin aktiivinen mies; hänet tunnettiin vahvoista tunteistaan, myötätuntoisesta luonteestaan, äärimmäisestä vastenmielisyydestään natsihallintoa kohtaan, hänen uskostaan tieteen ja yksilön vapauteen ja kaiken tämän myötä hänen syvästä vaatimattomuudestaan kaikesta, mitä hän oli saavuttanut. [4] .
Alkuperäinen teksti (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Goudsmit oli erittäin aktiivinen henkilö; hänet tunnettiin vahvoista tunteistaan, myötätuntoisesta luonteestaan, hänen voimakkaasta inhostaan natsihallintoa kohtaan ja hänen uskostaan sekä akateemiseen että henkilökohtaiseen vapauteen, ja kaiken tämän myötä hänen syvästi tuntemansa vaatimattomuus ja nöyryys kaikessa, mitä hän oli saavuttanut.Kuten monet kollegat ja aikalaiset totesivat, Goudsmit, jolla ei ollut suuria analyyttisiä kykyjä, luotti enemmän intuitioon, jota tuki empiirisen tiedon tietämys. Uhlenbeckin mukaan
... hän ... tunsi spektroskopian huomattavan paljon ... Hän oli hänen erikoisalansa. Varsinkin kun piti antaa muodollinen matemaattinen tulkinta, tarkastella kokeellista materiaalia lukujen perusteella ja löytää kuvioita. Tässä hän oli tunnustettu mestari [33] .
Isidore Rabi kutsui Goudsmitia "etsiväksi", ja hänellä oli todellakin selvä taipumus selvittää mysteereitä: hän kävi salapoliisityökurssin, piti egyptologiasta ja oppi lukemaan hieroglyfejä [29] (hän julkaisi jopa useita artikkeleita arkeologisissa lehdissä, vaikka hän piti itseään vain amatöörinä [32] ). Tämä tutkiva kiinnostus Goudsmitille auttoi hänen ollessaan Alsosin tehtävässä, mutta se vaikutti myös hänen tieteelliseen työhönsä. Hänen entinen jatko-opiskelijansa ja yhteistyökumppaninsa Robert Bacher muisteli:
Fyysikkojen joukossa kukaan ei ollut hänen kaltaisiaan. Hän oli teoreettinen fyysikko, mutta useimmat teoreetikot, jotka olivat ilmeisesti matematiikassa taipuvaisia ja täynnä kvanttimekaniikkaa ja muuta sellaista, käänsivät nenänsä Samille, koska jos jonkin oletetaan olevan vaikeaa, tämä ei ole häntä varten... Kuitenkin, hänellä oli paljon todella loistavia ideoita [34] .
Alkuperäinen teksti (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Fysiikassa ei ollut ketään hänen kaltaistaan. Hän oli teoreettinen fyysikko, mutta useimmat teoreetikot, jotka olivat hyvin matemaattisesti taipuvaisia ja täynnä kvanttimekaniikkaa ja niin edelleen, nostivat nenäänsä Samille, koska jos jotain piti olla monimutkaista, se ei ollut hänen lähestymistapansa… Mutta hänellä oli paljon todella loistavia ideoita.Kuitenkin tietoisuus omien kykyjensä rajoituksista vaikutti negatiivisesti hänen mielentilaansa. Abraham Pais , Uhlenbeckin opiskelija, kirjoitti:
Hän koki alemmuuskompleksin, turvattomuuden tunteen. Luulen, että syynä oli se, että hän ei koskaan ollut vahva teoreettisessa fysiikassa... hän oli enemmän "etsivä" fysiikassa. Mutta tämä ei ainakaan vaikuttanut kunnioitukseeni ja ystävällisyyteeni häntä kohtaan [29] .
Temaattiset sivustot | ||||
---|---|---|---|---|
Sanakirjat ja tietosanakirjat | ||||
|