Thomas, Luelin

Llewellyn Hilleth Thomas ( eng.  Llewellyn Hilleth Thomas ; 21. lokakuuta 1903 , Lontoo  - 20. huhtikuuta 1992 , Raleigh ) - brittiläinen ja amerikkalainen teoreettinen fyysikko ja soveltavan matematiikan asiantuntija . Thomasin tieteellinen työ on omistettu atomi- , ydin- ja molekyylifysiikkaan , suhteellisuusteoriaan , astrofysiikkaan , hydrodynamiikkaan , alkuainehiukkaskiihdytinteoriaan , laskennallisten menetelmien luomiseen ja käyttöön fysikaalisten ongelmien ratkaisemiseen. Tieteen pääsaavutuksia ovat relativististen vaikutusten käyttö vetyatomin spin-kiertoradan vuorovaikutuksen laskemiseen ( Thomas-precessio ) ja likimääräisen teorian luominen monihiukkasista kvanttijärjestelmistä ( Thomas-Fermin teoria ).

Elämäkerta

Lontoo - Cambridge - Kööpenhamina (1903-1929)

Lwelyn Hillet Thomas syntyi Lontoossa , vanhin viidestä lapsesta walesilaisessa perheessä . Hänen isänsä Charles James Thomas oli terveydenhuollon lääkäri Lontoossa . Seitsemänvuotiaaksi asti Hillettiä, kuten sukulaiset ja ystävät yleisesti kutsuivat, kasvatti kotona hänen äitinsä Winifred Mae Thomas (ennen avioliittoaan Lewis), joka opetti poikansa lukemaan, kirjoittamaan, laskemaan ja alkeellista geometriaa. , ja historiaa. Sitten hän meni yksityiseen peruskouluun ja 11–18-vuotiaana Lontoon yksityiskoulussa Merchant Taylor's Schoolissa , jossa hän opiskeli latinaa ja kreikkaa, matematiikkaa, fysiikkaa ja kemiaa, mukaan lukien J. J. Thomsonin kirjoista ( Elements of Electricity and Magnetism ), James Jeans ( Mechanics ) ja William Osgood ( Calculus ). Vuonna 1919 Thomas läpäisi pääsykokeet Lontoon yliopistoon ja vuonna 1921 - loppututkintoa edeltävät kokeet ( välitutkinto ) ja sai stipendin opiskelemaan Cambridgen yliopiston Trinity Collegessa, jossa painotettiin puhdasta ja sovellettua matematiikkaa. Cambridgessa hän osallistui Charles Galton Darwinin , John Littlewoodin , Geoffrey Taylorin , Ralph Fowlerin , Arthur Eddingtonin , Arthur Milnen ja Joseph Larmorin luentoihin . Vuonna 1923 Thomas sai stipendin opiskellakseen korkeakoulussa ( senior college -stipendi ), ja vuotta myöhemmin suoritettuaan menestyksekkäästi matematiikan kurssin ( Mathematical Tripos ) hän sai matematiikan kandidaatin tutkinnon arvosanoin ja Isaac Newtonin. Studentship ( Isaac Newton Studentship ) [4] .

Tähän mennessä Thomas alkoi työskennellä Ralph Fowlerin johdolla atomin rakenteen kvanttiteoriaan liittyvissä kysymyksissä. Kvanttimekaniikkaa ei ollut tuolloin vielä luotu, joten aloitteleva tiedemies pohti ongelmaa varautuneiden hiukkasten kulkeutumisesta aineen läpi ns. vanhan kvanttiteorian puitteissa , erityisesti hän käytti joitain tutkimustuloksia. Douglas Hartree (toinen Fowlerin oppilas) käsittelee elektronien kiertoradat Bohr-atomissa . Thomas kirjoitti myös paperin adiabaattisista invarianteista kvanttiteoriassa ja sai siitä Smithin palkinnon . Vuonna 1925 Thomas sai stipendin työharjoitteluun ( traveling Fellowship ) ja meni vuodeksi Niels Bohr -instituuttiin Kööpenhaminassa , joka oli yksi tärkeimmistä kvanttimekaniikan keskuksista tuolloin [5] . Oman tunnustuksensa mukaan Thomas kuitenkin "oli aina hidas hyväksymään uusia ideoita eikä ymmärtänyt niistä mitään neljään tai viiteen vuoteen" [Comm 1] [6] .

Kööpenhaminassa oleskelunsa aikana itsenäisesti työskentelevä nuori tiedemies sai useita tärkeitä tuloksia. Vuonna 1927 hän kehitti atomikenttien  laskennassa kvasiklassisen tilastollisen mallin atomista, jossa elektronit ovat jakautuneet tasaisesti faasiavaruudessa ja elektronitiheys on yksiselitteisesti suhteessa potentiaalienergiaan ytimien ja magneettikenttien muodostamassa sähkömagneettisessa kentässä. muita elektroneja. Saatuaan itseyhdenmukaisen yhtälön potentiaalille ja ratkaistua sen numeerisesti, Thomas pystyi laskemaan elektronien suojaaman tehollisen ydinvarauksen arvon tyydyttävästi muista lähteistä otettujen tietojen kanssa. Teorian kehitti itsenäisesti vuonna 1927 Enrico Fermi , joka sovelsi sen kehittämiseen uutta kvanttitilastoa, jonka Paul Dirac yleisti vuonna 1930 , joka otti huomioon elektronien välisen vaihtovuorovaikutuksen , ja siksi sitä kutsutaan Thomas-Fermi-teoriaksi tai Thomas- Fermi-Dirac teoria . Seuraavina vuosina Thomas-Fermi-mallia käytettiin rajoituksistaan ​​huolimatta laajalti likimääräisten kvalitatiivisten tulosten saamiseksi atomi- ja ydinfysiikassa, plasmafysiikassa, astrofysiikassa ja solid-state-fysiikassa, ja se toimi prototyyppinä vuonna 1999 kehitetylle nykyaikaiselle tiheysfunktionaaliselle teorialle . 1960-luvun puolivälissä [7] .

Toinen Thomasin saavutus Kööpenhaminassa oleskelunsa aikana oli spektrien hienorakenteen viivojen halkeamisen suuruuden selitys ns. Thomas-precessiosta - spin-kiertoradan vuorovaikutuksen relativistinen korjaus , joka syntyy nopeuksien lisäyksen ei-kommutatiivisuuteen ja mikä on otettava huomioon, kun tarkastellaan hiukkasen liikettä, jossa on spin (elektroni) ytimen ympärillä. Goudsmitin ja Uhlenbeckin vähän aiemmin ehdottama spin-hypoteesi oli kyseenalainen, koska se antoi vetyatomissa viivajakoarvon, joka oli kaksinkertainen kokeellisesti havaittuun verrattuna. Relativististen vaikutusten huomioon ottaminen selitti kertoimen esiintymisen kaavassa , jota usein kutsutaan Thomas-tekijäksi, ja näin ollen mahdollisti kokeellisten tietojen ja niiden jakautumisen anomaalissa Zeeman -ilmiössä . Myöhemmin, vuonna 1926, Thomas pohti yleistä ongelmaa pyörivän elektronin liikkeestä ulkoisessa sähkömagneettisessa kentässä ja sai yhtälöt, jotka löydettiin uudelleen vuonna 1959 ja tunnetaan Bargmann-Michel-Telegdi-yhtälönä . Näitä suhteita on käytetty selittämään spin-polarisaation vaikutuksia elektroni-positronivarastorenkaissa ja kokeissa myoneilla [8] . Thomasin paperilla "The Motion of the Spinning Electron" ( 1926 ) oli ratkaiseva rooli spiniä koskevien ajatusten hyväksymisessä ja se vakuutti jopa Wolfgang Paulin [9] kaltaisen skeptikon sen olemassaolosta .  

Palattuaan Cambridgeen Thomas valittiin Trinity Collegen stipendiaattiksi , vuonna 1927 hän puolusti väitöskirjaansa ja vuotta myöhemmin hän sai taiteen maisterin tutkinnon [10] .

Ohio State University (1929–1946)

Vuonna 1929 Thomas sai Fowlerin suosituksesta apulaisprofessorin paikan Ohion osavaltion yliopistossa , ja vuonna 1936 hänestä tuli fysiikan täysprofessori. Täällä hän opetti useita kursseja fysiikan, astrofysiikan ja tähtitieteen eri aloilta. Tuolloin hänen tieteelliset kiinnostuksensa käsittivät laajan valikoiman aiheita: atomi- ja ydinfysiikka, astrofysiikka, monimutkaisten molekyylien ja kiinteiden aineiden kvanttiteoria, kiihdytinfysiikka , kvanttikenttäteoria , kaasujen ja nesteiden dynamiikka, laskennallinen matematiikka . Joten vuonna 1930 hän kirjoitti uraauurtavan artikkelin säteilyn viskositeetista, eli sähkömagneettisten aaltojen säteilystä liikuttamalla ainevirtoja esimerkiksi tähtien läheisyydessä. Toisessa tärkeässä työssä, joka kirjoitettiin vuonna 1935, Thomas pohti nukleonien välisen vuorovaikutuksen ongelmaa ja sovelsi tuloksiaan tritiumytimen rakenteen kuvaukseen . Vuonna 1938 hän osoitti, että tietyssä magneettikentän konfiguraatiossa, olettaen jaksoittaisen riippuvuuden atsimuuttikulmasta, varautuneiden hiukkasten kiertoradat syklotronissa osoittautuvat stabiileiksi ja isokronisiksi . Tämä tulos muodosti perustan ajatukselle isokronisesta syklotronista, laitteesta, joka on löytänyt laajan sovelluksen ydinfysiikassa ja lääketieteessä [11] .

Toisen maailmansodan aikana , vuosina 1943-1945, Thomas työskenteli Aberdeen Proving Groundissa ballistisen tutkimuslaboratorion laboratoriossa . Täällä hän harjoitti sotilaallista tutkimusta ballistiikan ja räjähdysfysiikan alalla, kirjoitti useita sisäisiä raportteja ja artikkelin shokkiaalloista . Hänen kollegansa olivat Gregory Breit , Subramanyan Chandrasekhar ja Edwin Hubble . Sodan jälkeen Thomas jatkoi yhteistyötä tämän laboratorion kanssa ja oli sen tieteellisen komitean jäsen. Lukuvuosi 1945/46 oli viimeinen vuosi, jonka hän vietti Ohion osavaltion yliopistossa [12] .

Columbia University ja IBM (1946–1968)

Vuonna 1946 Thomas kutsuttiin Isidor Rabin ja John von Neumannin suosituksesta työskentelemään äskettäin perustetussa Thomas J. Watsonin tieteellisessä laskentalaboratoriossa Columbian yliopistossa , jota rahoitti IBM . Yrityksen työehtojen mukaisesti hän otti "teknikon" ( teknikon ) paikan ja käsitteli tietokoneiden käytön ongelmia tieteellisessä tutkimuksessa sekä luennoi yliopistossa menetelmistä differentiaaliyhtälöiden numeeriseen ratkaisuun . Vuonna 1946 Thomas esitti ensimmäisenä ajatuksen muistista magneettisydämille , kehitti myöhemmin tiedon tallennuksen periaatteet sähkömagneettista viivelinjaa käyttäen , ehdotti menetelmää lineaaristen yhtälöjärjestelmien ratkaisemiseksi, joka tunnetaan nimellä Thomas. Algoritmi , oli yksi ensimmäisistä, joka käytti tietokonemenetelmiä useiden fysikaalisten ongelmien ratkaisemiseen (esimerkiksi kolmen kvanttihiukkasen järjestelmän aaltofunktioiden löytäminen iteroimalla , hydrodynamiikan ongelmien ratkaiseminen, kimmoteoria, elektronien jakautumisen laskeminen tiheys atomeina). Thomasin rooli eri ohjelmien ja tutkimusten toteuttamisessa laboratoriossa oli niin suuri, että sen johtaja Wallace Eckert kerran huomautti: "Todennäköisesti organisaatiokaaviossa pitäisi olla erillinen solu Thomasin nimellä" [Comm . 2] . Lisäksi hän sai vuonna 1950 professorin viran yliopiston fysiikan laitokselta, jossa hän luennoi yleisestä suhteellisuusteoriasta , ryhmäteoriasta , kvanttimekaniikasta ja magnetohydrodynamiikasta . Hänen työnsä fysiikan alalla tänä aikana oli omistettu relativististen hiukkasten dynamiikan, hydrodynamiikan, kompleksisten atomien varausjakauman laskemiseen jne. Monipuolisuuden ja tietonsa syvyyden ansiosta Thomas tuli tunnetuksi fysiikan osastolla " 116th Streetin viisaana " [13] [14] .

Vuonna 1954, kun Yhdysvalloissa kehitettiin suuria satelliittiprojekteja, Thomas ehdotti tapoja suojautua mahdollisesti vihollisen avaruusaluksilta. Tämä kiinnitti häneen huomion McCarthyismin huipulla , koska hän ei ollut Yhdysvaltain kansalainen ja siksi hänen toimintansa oli epäilty. Päästäkseen salatyöhön ja päästäkseen eroon ongelmista Thomas sai vuonna 1957 Yhdysvaltain kansalaisuuden. Ballistiikan laboratorion lisäksi hän teki yhteistyötä Naval Ordnance Laboratoryn ja Atomic Energy Commissionin Sherwood - projektin kanssa . Vuonna 1968 Thomas jäi eläkkeelle Watson Laboratoryssa ja Columbia Universityssä [15] .

Viime vuodet (1968-1992). Perhe

Jäätyään eläkkeelle Thomasista tuli vieraileva fysiikan ja matematiikan professori Pohjois-Carolinan yliopistossa , jossa hän opetti ja teki tutkimusta vuoteen 1976 asti. Vuonna 1980 tämän yliopiston fysiikan tiedekunta perusti vuotuisen Thomas Lecture -luennon ( LH Thomas Lecture ), joka kutsui merkittäviä tiedemiehiä lukemaan. Thomas kuoli Raleighissa, Pohjois-Carolinassa 20. huhtikuuta 1992 88-vuotiaana [16] .

Thomas tapasi tulevan vaimonsa Naomi Estelle Frechin ( Naomi Estelle Frech ) kanssa syksyllä 1929 Ohion osavaltion yliopistossa, jossa tyttö oli opiskelija. Hän sai spektroskopian maisterintutkinnon vuonna 1932, ja he menivät naimisiin vuotta myöhemmin. Seuraavien yhdeksän vuoden aikana heillä oli neljä lasta - kaksi poikaa (yksi heistä kuoli kahdeksanvuotiaana) ja kaksi tyttöä. Naomi Estel oli matematiikan ja fysiikan opettaja Packer Collegiate Institutessa ja eli miehensä lähes 16 vuotta [17] .

Palkinnot ja jäsenyydet

• Smithin palkinto (1925) [18]
• Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian jäsen ( 1958) [17]
• IBM Fellow (1963) [17]
• Tieteiden kunniatohtori Cambridgen yliopistosta (1965) [10]
• Davisson -Germer-palkinto (1982) [17]
• American Physical Societyn , American Association for the Advancement of Sciencen , Royal Astronomical Societyn jne. jäsen . [17]

Tärkeimmät julkaisut

• Thomas LH Pyörivän elektronin liike   // Luonto . - 1926. - Voi. 117 . - s. 514 . - doi : 10.1038/117514a0 .
• Thomas LH Atomikenttien laskeminen // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. - 1927. - Voi. 23. - s. 542-548. - doi : 10.1017/S0305004100011683 .
• Thomas LH Akselielektronin kinematiikka // Philosophical Magazine . - 1927. - Voi. 3. - s. 1-22. - doi : 10.1080/14786440108564170 .
• Thomas LH Säteilykenttä liikkeessä olevassa nesteessä // Quarterly Journal of Mathematics. - 1930. - Voi. 1. - s. 239-251. - doi : 10.1093/qmath/os-1.1.239 .
• Thomas LH Neutronin ja protonin välinen vuorovaikutus ja H:n rakenne  // Physical Review . - 1935. - Voi. 47. - P. 903-909. - doi : 10.1103/PhysRev.47.903 .
• Thomas LH Ionien polut syklotronissa I. Radat magneettikentässä // Physical Review. - 1938. - Voi. 54. - s. 580-588. - doi : 10.1103/PhysRev.54.580 .
• Shaffer WH, Nielsen HH, Thomas LH Tetraedrisesti symmetristen pentatomisten molekyylien pyörimis-värähtelyenergiat. I // Fyysinen katsaus. - 1939. - Voi. 56. - P. 895-907. - doi : 10.1103/PhysRev.56.895 .
• Thomas LH Käytännön menetelmä tiettyjen kvanttimekaniikan ongelmien ratkaisemiseksi poistamalla peräkkäisiä termejä Hamiltonista dynaamisten muuttujien kontaktimuunnoksilla Osa I. Yleinen teoria  // Journal of Chemical Physics . - 1942. - Voi. 10. - P. 532-537. - doi : 10.1063/1.1723760 .
• Thomas LH :n huomautus Beckerin shokkirintaman teoriasta  // Journal of Chemical Physics. - 1944. - Voi. 12. - s. 449-453. - doi : 10.1063/1.1723889 .
• Sheldon J., Thomas LH Suuren mittakaavan laskennan käyttö fysiikassa  // Journal of Applied Physics . - 1953. - Voi. 24. - s. 235-242. - doi : 10.1063/1.1721257 .
• Thomas LH Tason Poiseuille-virtauksen vakaus // Physical Review. - 1953. - Voi. 91. - s. 780-783. - doi : 10.1103/PhysRev.91.780 .
• Bakamjian B., Thomas LH Relativistinen hiukkasdynamiikka. II // Fyysinen katsaus. - 1953. - Voi. 92. - P. 1300-1310. - doi : 10.1103/PhysRev.92.1300 .
• Thomas LH Satellite Countermeasures  // Time  :  aikakauslehti. — 1954, 3. toukokuuta.
• Thomas LH, Umeda K. Atomic Scattering Factors Laskettu TFD Atomic Model  // Journal of Chemical Physics. - 1957. - Voi. 26. - s. 293-303. - doi : 10.1063/1.1743287 .

Muistiinpanot

1. ↑ Olin aina hidas ottamaan vastaan ​​uusia ideoita enkä ymmärtänyt tästä mitään neljään tai viiteen vuoteen.
2. ↑ Ehkä organisaatiokaaviossa pitäisi olla laatikko, jossa lukee LH Thomas.

1. ↑ https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.2808649
2. ↑ 1 2 Llewellyn Hilleth Thomas // Brockhaus Encyclopedia  (saksa) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
3. ↑ 1 2 Brozović D. , Ladan T. Llewellyn Hilleth Thomas // Hrvatska enciklopedija  (kroatia) - LZMK , 1999. - 9272 s. — ISBN 978-953-6036-31-8
4. ↑ Jackson, 2009 , s. 4-5.
5. ↑ Jackson, 2009 , s. 5-6.
6. ↑ Thomas, 1975 , s. 3.
7. ↑ Zangwill, 2013 , s. 339-342.
8. ↑ Jackson, 2009 , s. 6-7, 14.
9. ↑ Jammer M. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - M .: Nauka, 1985. - S. 155.
10. ↑ 12 Jackson , 2009 , s. kahdeksan.
11. ↑ Jackson, 2009 , s. 8-9.
12. ↑ Jackson, 2009 , s. 9.
13. ↑ Jackson, 2009 , s. 9-10.
14. ↑ Brennan JF IBM Watson -laboratorio Columbian yliopistossa: Historia . - NY: International Business Machines Corporation, 1971. - s. 40-41. Arkistoitu 15. maaliskuuta 2016 Wayback Machinessa
15. ↑ Jackson, 2009 , s. 10-11.
16. ↑ Jackson, 2009 , s. yksitoista.
17. ↑ 1 2 3 4 5 Jackson, 2009 , s. 12.
18. ↑ Jackson, 2009 , s. 6.

Kirjallisuus

• Thomas LH :n muistot // International Journal of Quantum Chemistry. - 1975. - Voi. S9. - s. 3-4. - doi : 10.1002/qua.560090803 .
• Thomas LH Muistoja Thomas-precessiotaajuuden löydöstä // AIP Conference Proceedings. - 1983. - Voi. 95. - s. 4-12. - doi : 10.1063/1.33853 .
• Khramov Yu. A. Thomas Llewellyn Hilleth // Fyysikot: Elämäkertaopas / Toim. A. I. Akhiezer . - Toim. 2nd, rev. ja ylimääräistä — M  .: Nauka , 1983. — S. 262. — 400 s. - 200 000 kappaletta.
• Hinta PJ Llewellyn H. Thomas // Physics Today . - 1994. - Voi. 47, nro 9 . - s. 115-116. - doi : 10.1063/1.2808649 .
• Jackson JD Llewellyn Hilleth Thomas  // Kansallisen tiedeakatemian elämäkerralliset muistelmat. - Washington, 2009. - P. 1-18.
• Zangwill A. Hartree ja Thomas: tiheysfunktionaalisen teorian esi-isät // Tarkkojen tieteiden historian arkisto. - 2013. - Vol. 67. - s. 331-348. - doi : 10.1007/s00407-013-0114-4 .

Linkit

• Kuhn TS , Uhlenbeck G. Llewellyn Hilleth Thomasin haastattelu  . American Institute of Physics (10. toukokuuta 1962). Haettu: 16. maaliskuuta 2016.
• Llewellyn Thomas at the Array of Contemporary American Physicists  (englanniksi)  (linkki ei saatavilla) . American Institute of Physics. Käyttöpäivä: 16. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 22. maaliskuuta 2016.
• Llewellyn Hilleth Thomas Papers  1921-1989 . North Carolina State Universityn kirjastot. Haettu: 16. maaliskuuta 2016.
• Jackson JD Llewellyn Hilleth Thomas 1903-1992: Aliarvostettu polymaatti  . American Physical Society (14. helmikuuta 2010). Haettu: 16. maaliskuuta 2016.

Temaattiset sivustot	Matemaattinen sukututkimus zbMATH Avoinna
Sanakirjat ja tietosanakirjat	kroatialainen Brockhaus
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 118802038 VIAF : 69725797 WorldCat VIAF : 69725797