Urey, Harold Clayton

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 15. elokuuta 2022 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .
Harold Clayton Urey
Englanti  Harold Clayton Urey
Syntymäaika 29. huhtikuuta 1893( 1893-04-29 ) [1] [2] [3] […]
Syntymäpaikka
Kuolinpäivämäärä 5. tammikuuta 1981( 1981-01-05 ) [1] [2] [4] […] (87-vuotias)
Kuoleman paikka
Maa
Tieteellinen ala fysikaalinen kemia , fysiikka
Työpaikka Kööpenhaminan yliopisto , Johns Hopkins University , Columbia University , Chicagon yliopisto
Alma mater
tieteellinen neuvonantaja Gilbert Newton Lewis
Opiskelijat Stanley Lloyd Miller
Palkinnot ja palkinnot Nobel palkinto Nobelin kemian palkinto ( 1934 ) Yhdysvaltain kansallinen tiedemitali ( 1964 ) , Royal Astronomical Societyn kultamitali ( 1966 )
Yhdysvaltain kansallinen tiedemitali
Royal Astronomical Societyn kultamitali – 1966
Nimikirjoitus
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Harold Clayton Urey ( syntynyt  Harold Clayton Urey ; 29. ​​huhtikuuta 1893 , Walkerton  - 5. tammikuuta 1981 , La Jolla , San Diego ) oli yhdysvaltalainen fyysikko ja fysikaalinen kemisti . Isotooppitutkimuksen edelläkävijä, joista yhden – deuteriumin – löytämisestä  hänelle myönnettiin kemian Nobel-palkinto vuonna 1934 . Myöhemmin hän siirtyi tutkimaan planeettojen kehitystä.

Varhainen elämä

Harold Clayton Urey syntyi 29. huhtikuuta 1893 Walkertonissa Indianassa Samuel Clayton Ureyn [5] , koulumestarin ja ministerin Bretenin kirkossa [6] , ja hänen vaimonsa Cora Rebeccan (os Reinoel) pojaksi. Hänellä oli nuorempi veli Clarence ja nuorempi sisar Martha. Perhe muutti Glendoraan Kaliforniaan , mutta palasi Indianaan Coran leskeksi jääneen äidin luo, kun Samuel sairastui vakavasti tuberkuloosiin . Hän kuoli Jurin ollessa kuusivuotias [5] .

Urey opiskeli Amish -alakoulussa , josta hän valmistui 14-vuotiaana. Sitten hän osallistui Kendalvilleen Indianan lukioon. Valmistuttuaan vuonna 1911 hän sai opetustodistuksen Earlham Collegesta ja opetti pienessä koulussa Indianassa. Myöhemmin hän muutti Montanaan , jossa hänen äitinsä tuolloin asui, ja jatkoi opettamista siellä. Urey astui Montanan yliopistoon vuonna 1914 [5] , jossa hän sai eläintieteen kandidaatin tutkinnon vuonna 1917 [5] . Kun Yhdysvallat tuli ensimmäiseen maailmansotaan , Urey meni sotilastöihin Barrett Chemical Companyyn Philadelphiassa , joka teki TNT :tä . Sodan päätyttyä hän palasi Montanan yliopistoon kemian opettajaksi [5] .

Akateeminen ura edellytti tohtorin tutkintoa, joten vuonna 1921 Urey aloitti väitöskirjansa parissa Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä, jossa hän opiskeli termodynamiikkaa Gilbert N. Lewisin johdolla [7] . Hänen ensimmäinen väitöskirjansa käsitteli cesiumhöyryn ionisaatiota . Työssään hän kohtasi tiettyjä vaikeuksia; samaan aikaan intialainen fyysikko julkaisi kattavamman artikkelin samasta aiheesta [5] . Sen jälkeen Urey kirjoitti väitöskirjan ihanteellisen kaasun ionisoituneista tiloista, joka julkaistiin myöhemmin Astrophysical Journal -lehdessä. [7] Puolustettuaan väitöskirjansa vuonna 1923, Urey sai American Scandinavian Foundation -säätiön apurahan opiskella Niels Bohr -instituutissa Kööpenhaminassa, jossa hän tapasi Werner Heisenbergin , Hans Kramersin, Wolfgang Paulin , Georg von Hevesyn ja John Slaterin. Lomansa päätteeksi hän matkusti Saksaan, jossa hän tapasi Albert Einsteinin ja James Frankin.

Palattuaan Yhdysvaltoihin Urey sai stipenditarjouksen National Research Councililta työskentelemään Harvardin yliopistoon ja sai myös tarjouksen tulla tutkijaksi Johns Hopkinsin yliopistoon. Hän valitsi jälkimmäisen. Ennen virkaan astumista hän matkusti Seattleen Washingtoniin tapaamaan äitiään. Matkalla hän pysähtyi Everettin kaupunkiin Washingtonissa, jossa hänen ystävänsä Kate Daum asui. Kate esitteli Jurin siskolleen Friedalle. Juri ja Frida kihlautuivat pian. He menivät naimisiin hänen isänsä kotona Lawrencessa Kansasissa vuonna 1926. Pariskunnalla oli neljä lasta: Gertrude Bessie (Elizabeth), syntynyt vuonna 1927; Frida Rebecca, syntynyt 1929; Mary Alice, syntynyt 1934; ja John Clayton Urey, syntynyt vuonna 1939 [5] .

Johns Hopkinsin yliopistossa Urey ja Arthur Ruark kirjoittivat teoksen Atoms, Quanta and Molecules (1930), joka on yksi ensimmäisistä englanninkielisistä teoksista kvanttimekaniikasta ja sen sovelluksista atomi- ja molekyylijärjestelmiin. Vuonna 1929 Ureysta tuli kemian apulaisprofessori Columbian yliopistossa, jossa hän teki yhteistyötä Rudolf Schönheimerin, David Rittenbergin ja T. I. Taylorin kanssa.

Deuterium

Tänä aikana William Giok ja Herrick Johnson löysivät stabiileja hapen isotooppeja Kalifornian yliopistosta . Tuohon aikaan isotooppeja ei ymmärretty hyvin; James Chadwick löysi neutronin vasta vuonna 1932. Niiden luokittelussa on käytetty kahta järjestelmää - kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien perusteella. Jälkimmäiset määritettiin käyttämällä massaspektrografia . Koska hapen atomipainon tiedettiin olevan lähes täsmälleen 16 kertaa vedyn atomipainon , Raymond Birge ja Donald Menzel ehdottivat, että myös vety koostui useammasta kuin yhdestä isotoopista. Kahden menetelmän tulosten välisen eron perusteella he ennustivat, että vain yksi vetyatomi 4500:sta oli raskas isotooppi.

Vuonna 1931 Urey alkoi etsiä häntä. Urey ja George Murphy laskivat Balmer - sarjasta , että raskaan isotoopin punasiirtymäviivojen tulisi olla välillä 1,1 - 1,8 angströmiä . Ureylla oli käytössään 6,4 metrin hilaspektrografi, Kolumbiaan hiljattain asennettu herkkä instrumentti, joka pystyi ratkaisemaan Balmer-sarjan. Sen resoluutio oli 1 Å millimetriä kohti, joten ero oli noin 1 mm tässä laitteessa. Mutta koska vain yksi atomi 4500:sta oli raskas, spektrografin viiva oli erittäin heikko. Siksi Urey päätti lykätä tulosten julkaisemista, kunnes hän sai vakuuttavampia todisteita siitä, että kyseessä oli raskas vety.

Urey ja Murphy laskivat Debyen mallista , että raskaalla isotoopilla olisi hieman korkeampi kiehumispiste kuin kevyellä. Huolellisella lämmityksellä saadaan viisi litraa nestemäistä vetyä tislattua yhteen millilitraan, joka rikastuu raskaassa isotooppissa kertoimella 100-200. Saadakseen viisi litraa nestemäistä vetyä he menivät kryogeeniseen laboratorioon National Bureau of Standardsissa Washington DC:ssä, jossa heitä auttoi Ferdinand Brickwedde, jonka Urey tunsi Johns Hopkinsista.

Ensimmäinen Brickwedden lähettämä näyte haihtui 20 K :ssa 1 standardiatmosfäärin (100 kPa) paineessa. Heidän yllätyksensä ei näkynyt merkkejä rikastumisesta. Brickwedde sai sitten toisen näytteen, joka haihdutettiin 14 K:ssa Hg:n paineessa. (7,1 kPa). Tässä näytteessä raskaan vedyn Balmer-linjat olivat seitsemän kertaa voimakkaampia. Urey, Murphy ja Brickwedde julkaisivat yhdessä vuonna 1932 artikkelin, jossa kerrottiin deuteriumiksi kutsutun deuteriumin löytämisestä. Urey sai Nobelin kemian palkinnon vuonna 1934 "raskasvedyn löytämisestä". Hän jätti väliin Tukholman seremonian osallistuakseen tyttärensä Mary Alicen syntymään [5] .

Yhteistyössä Edward W. Washburnin kanssa Bureau of Standardsista Urey löysi myöhemmin syyn näytteen poikkeavuuksiin. Vety Brikwedde erotettiin vedestä elektrolyysillä , minkä seurauksena näyte ehtyi. Lisäksi Francis William Aston ilmoitti, että hänen laskemansa vedyn atomipainon arvo oli väärä, mikä kumosi Birgen ja Menzelin alkuperäisen perustelun. Deuteriumin löytö kuitenkin jäi.

Urey ja Washburn yrittivät käyttää elektrolyysiä puhtaan raskaan veden luomiseen. Born-Oppenheimer approksimaatiolla Urey ja David Rittenberg laskivat vetyä ja deuteriumia sisältävien kaasujen ominaisuudet. He laajensivat kokeet hiilen, typen ja hapen yhdisteiden rikastamiseen , joita voitaisiin käyttää indikaattoreina biokemiassa , mikä johti täysin uuteen tapaan tutkia kemiallisia reaktioita. [7]

Urey perusti fysikaalisen kemian lehden vuonna 1932 ja oli sen ensimmäinen toimittaja, joka toimi tässä ominaisuudessa vuoteen 1940 asti. [7] Urey julkaisi artikkelin The Scientific Monthly -lehteen Irving Langmuirilta, joka keksi vetyhitsauksen vuonna 1911 käyttämällä 300-650 voltin sähköä ja volframifilamentteja, ja voitti vuoden 1932 Nobelin kemian palkinnon työstään pintakemian parissa.

Kolumbiassa Urey johti demokratian ja henkisen vapauden yliopistoliittoa. Hän kannatti atlantismin ajatuksia ja Clarence Streitin vaatimuksia maailman suurten demokratioiden liittovaltion luomisesta, puhui Espanjan sisällissodassa republikaanien puolelle . Hän oli varhainen saksalaisen natsismin vastustaja ja auttoi pakolaistieteilijöitä, mukaan lukien Enrico Fermia , auttamaan heitä löytämään työtä Yhdysvalloissa ja sopeutumaan elämään uudessa maassa. [7]

Manhattan Project

Kun toinen maailmansota syttyi Euroopassa vuonna 1939, Urey oli maailman tunnustettu isotooppierottelun asiantuntija. Siihen asti osasto sisälsi vain kevytelementtejä. Vuosina 1939-1940 Urey julkaisi kaksi raskaiden isotooppien erottamista käsittelevää artikkelia, joissa hän ehdotti keskipakoerotusta. Tämä tuli esille Niels Bohrin näkemyksen myötä , että uraani-235 voidaan erottaa, [7] koska pidettiin "erittäin kyseenalaisena, voitaisiinko ydinketjureaktio saada aikaan ilman uraani-235 :n erottamista muusta uraanista " . [8] . Urey aloitti intensiivisen uraanin rikastamisen tutkimuksen [8] . Keskipakoerotuksen lisäksi George Kistiakovsky ehdotti mahdollisuutta käyttää kaasudiffuusiomenetelmää. Kolmas mahdollisuus oli lämpödiffuusio [8] . Urey koordinoi kaikkea isotooppierottelua koskevaa tutkimustyötä, mukaan lukien yritykset saada raskasta vettä , jota voitaisiin käyttää neutronien hidastajana ydinreaktoreissa [8] .

Toukokuussa 1941 Urey nimitettiin S-1:n toimeenpanevaan komiteaan, joka valvoi uraaniprojekteja tutkimus- ja kehitysosastossa [8] . Vuonna 1941 Urey ja George W. Pegram johtivat diplomaattista edustustoa Englantiin luodakseen yhteistyötä atomipommin kehittämiseksi . Britit tukivat kaasudiffuusiota, mutta oli selvää, että sekä kaasumaiset [8] että keskipakomenetelmät kohtasivat suuria teknisiä vaikeuksia. [8] Toukokuussa 1943 Manhattan-projektin kiihtyessä Ureysta tuli Columbia Military Substitute Alloy Laboratoryn johtaja, joka vastasi raskaasta vedestä ja kaikista isotooppirikastusprosesseista paitsi Ernest Lawrencen sähkömagneettisesta prosessista. [kahdeksan]

Ensimmäiset raportit keskipakomenetelmästä osoittivat, että se ei ollut niin tehokas kuin ennustettiin. Urey ehdotti, että kerran läpi kulkevan järjestelmän sijaan voitaisiin käyttää tehokkaampaa, mutta teknisesti monimutkaisempaa vastavirtajärjestelmää. Marraskuuhun 1941 mennessä tekniset esteet näyttivät riittävän suurilta prosessin luopumiseen. [8] Vastavirtasentrifugit kehitettiin sodan jälkeen, ja ne ovat suosituin menetelmä monissa maissa nykyään. [7]

Kaasudiffuusioprosessi oli edelleen rohkaisevampi, vaikka sillä oli myös teknisiä esteitä voitettavana. Vuoden 1943 loppuun mennessä yli 700 ihmistä työskenteli kaasudiffuusiossa Ureyssa. Tämä prosessi sisälsi satoja kaskadeja, joissa syövyttävä uraaniheksafluoridi levisi kaasumaisten esteiden läpi ja rikastui yhä enemmän jokaisessa vaiheessa. Yksi suurimmista ongelmista oli sopivien työkalujen löytäminen pumppuihin, mutta ylivoimaisesti suurin vaikeus oli sopivan diffuusiosulun rakentaminen [8] . Valtavan K-25-kaasudiffuusiolaitoksen rakentaminen oli täydessä vauhdissa, ennen kuin sopivaa sulkua saatiin riittävästi saatavilla vuonna 1944. Urey kannatti lämpödiffuusiota varavaihtoehtona.

Projektista uupuneena Urey lähti helmikuussa 1945 ja luovutti tehtävänsä John R. Dunningille. K-25-tehdas aloitti tuotannon maaliskuussa 1945, ja kun virheet korjattiin, tehdas toimi huomattavan tehokkaasti ja taloudellisesti. Uraani syötettiin ensin S50-nesteen lämpödiffuusiolaitokseen, sitten K-25-kaasudiffuusiolaitokseen ja lopulta Y-12-sähkömagneettiseen erotuslaitokseen; mutta pian sodan päättymisen jälkeen lämpö- ja sähkömagneettiset erotuslaitokset suljettiin, ja erotuksen suoritti K-25 yksin. Yhdessä sen kaksoiskoneen, K-27, joka rakennettiin vuonna 1946, siitä tuli tärkein isotooppierotuslaitos varhaisen sodanjälkeisen ajan. [7] Työstään Manhattan-projektissa Urey palkittiin projektin johtajana kenraalimajuri Leslie R. Groves Jr. ansiomitali.

Sodan jälkeiset vuodet

Sodan jälkeen Ureysta tuli kemian professori Institute for Nuclear Researchissa ja sitten kemian professori Chicagon yliopistossa vuonna 1952. Hän ei jatkanut sotaa edeltävää tutkimustaan ​​isotooppien kanssa. Vedyllä ja hapella saatuja tietoja soveltaen hän kuitenkin tajusi, että karbonaattien ja veden välinen fraktiointi happi-18:lle ja happi-16:lle pienenisi kertoimella 1,04 arvosta 0 arvoon . Isotooppisuhteella voidaan sitten määrittää keskilämpötilat, mikäli mittauslaitteisto on riittävän herkkä. Ryhmään kuului hänen kollegansa Ralph Buxbaum. Belemniitin tutkiminen paljasti sitten kesän ja talven lämpötilat, joita se oli kokenut neljän vuoden aikana. Tästä uraauurtavasta paleoklimaattisesta tutkimuksesta Ureylle myönnettiin Arthur L. Day -mitali Amerikan geologisesta seurasta ja Goldschmidt-mitali Geochemical Societylta. [7]

Urey vastusti aktiivisesti vuoden 1946 May-Johnsonin lakia, koska hän pelkäsi sen johtavan ydinvoiman sotilaalliseen hallintaan, mutta kannatti ja taisteli sen korvaavaa McMahonin lakia ja loi lopulta atomienergiakomission. Jurin sitoutuminen maailmanhallituksen ihanteeseen tapahtui ennen sotaa, mutta ydinsodan mahdollisuus teki siitä vain merkityksellisemmän hänen mieleensä. Hän luennoi sotaa vastaan ​​ja osallistui kongressin keskusteluihin ydinkysymyksistä. Hän puhui julkisesti Itelin ja Julius Rosenbergin puolesta, ja hänet jopa kutsuttiin vastaamaan epäamerikkalaisen toiminnan komitealle. [7]

Kosmokemia ja Miller-Ureyn kokeilu

Myöhemmässä elämässä Urey auttoi kehittämään kosmokemian alaa, ja hänet tunnustetaan termin keksijäksi. Hänen happi-18-työnsä sai hänet kehittämään teorian kemiallisten alkuaineiden runsaudesta maapallolla ja niiden runsaudesta ja kehityksestä tähdissä. Urey teki yhteenvedon työstään teoksessa The Planets: Their Origin and Development (1952). Urey ehdotti, että maapallon varhainen ilmakehä koostui luultavasti ammoniakista , metaanista ja vedystä . Yksi hänen Chicagon jatko-opiskelijoistaan, Stanley L. Miller , osoitti kokeessa, että jos tällainen seos altistuisi sähkölle ja vedelle, se voisi muodostaa aminohappoja , joita pidetään yleisesti elämän rakennuspalikeina . Myöhemmin tämä kokeilu tunnettiin nimellä " Miller-Urey -kokeilu ".

Urey vietti vuoden vierailevana professorina Oxfordin yliopistossa Englannissa vuosina 1956-1957. Vuonna 1958 hän saavutti Chicagon yliopiston eläkeiän (65), mutta hyväksyi professorin viran uudessa Kalifornian yliopistossa San Diegossa (UCSD) ja muutti La Jollan kaupunkiin . Myöhemmin hänestä tehtiin siellä kunniaprofessori vuosina 1970–1981. Yliopistossa Urey auttoi perustamaan luonnontieteiden tiedekunnan . Hän oli yksi vuonna 1960 perustetun UCSD School of Chemistry -koulun perustajajäsenistä yhdessä Stanley Millerin, Hans Suessin ja Jim Arnoldin kanssa.

1950-luvun lopulla ja 1960-luvun alussa avaruustieteestä tuli kuuma tutkimusala Sputnik 1 :n laukaisun seurauksena . Urey auttoi NASA :ta tekemään Kuuhun suuntautuvat miehittämättömät luotainet ensisijaiseksi tavoitteeksi . Kun Apollo 11 palasi kivinäytteiden kanssa kuusta, Juri tutki niitä Kuun vastaanottolaboratoriossa. Näytteet tukivat Ureyn väitettä, että Kuulla ja Maalla on yhteinen alkuperä. UCSD:ssä Urey julkaisi 105 tieteellistä artikkelia, joista 47 koski kuuaiheita. Kun häneltä kysyttiin, miksi hän jatkoi niin kovasti työtä, hän vitsaili: "No, tiedäthän, että olen poissa virastaan." [7]

Henkilökohtaiset ominaisuudet, palkinnot, muisti

Juri piti puutarhanhoidosta, orkideoiden kasvattamisesta. [7] Hän kuoli La Jollassa Kaliforniassa ja haudattiin Fairfieldin hautausmaalle DeClubin piirikunnassa Indianassa . Nobelin lisäksi hänelle myönnettiin mm.

Kuun törmäyskraatteri Urey , asteroidi 4716 Urey , American Astronomical Societyn Harold Urey Award for Achievement in Planetary Science , European Association of Geochemistry [ myöntämä Urey-mitali [ ja Urey Mitali on nimetty Ureyn mukaan, jonka on myöntänyt International Society for the Study of Life of Life . Urey Chair perustettiin Kalifornian yliopistoon San Diegoon, jonka ensimmäinen johtaja oli J. Arnold . Hänen mukaansa on nimetty myös lukio Walkertonissa, Indianassa, ja UC San Diego Revelle College Chemistry Building, La Jolla, Kalifornia (rakennuksen todellinen nimi on Frida ja Harold Urey Building, koska nimeämiskomitea pelkäsi hylkäämistä). fyysikko tästä palkinnosta, mutta tiesi, ettei hän voinut kieltäytyä kunnioittamasta vaimoaan).  

Hänen toimistoaan Columbia Universityssä Havemayerissa käyttää  tällä hetkellä professori Brus  kemian osastolla. Liitutaulun kulmassa on kirjoitus, jossa lukee "Tämä toimisto kuului Harold Ureylle, deuteriumin löytäjälle".

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Harold C. Urey // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 1 2 Harold C. Urey // Internet Speculative Fiction Database  (englanniksi) - 1995.
  3. ↑ Harold Clayton Urey // Brockhaus Encyclopedia  (saksa) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  4. ↑ Harold Clayton Urey // Store norske leksikon  (kirja) - 1978. - ISSN 2464-1480
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Silverstein Alvin Harold Urey: Mies, joka tutki maasta kuuhun. - New York: J. Day, 1970.
  6. ↑ Arnold et ai. 1995, s. 365.  (englanniksi) .
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Arnold, James R.; Bigeleisen, Jacob; Hutchison, Clyde A., Jr. (1995). "Harold Clayton Urey 1893-1981". Biografiset muistelmat (National Academy of Sciences): s. 363-411. Haettu 7. elokuuta 2013.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hewlett Richard G. Uusi maailma, 1939-1946. - University Park: Pennsylvania State University Press, 1962. - ISBN 0-520-07186-7 .

Linkit

Kirjallisuus

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Temaattiset sivustot
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Sukututkimus ja nekropolis