Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Ханс Бете - 110 лет со дня рождения

Saturday, 02 July, 13:07, maksina.livejournal.com
Формулу Бете -Блоха помните? :)

Один из её авторов, Ханс Альбрехт Бете (Hans Albrecht Bethe) родился 2 июля 1906 года в Страсбурге, (Эльзас-Лотарингия, в то врмя входила в Германию). Он и был единственным ребенком у Альбрехта Теодора Юлиуса Бете, видного физиолога и профессора медицины, и Анны (в девичестве Кюн) Бете из семьи профессора. С 1915 по 1924 г. Ханс учился в гимназии Гете во Франкфурте-на-Майне, после чего два года был студентом Франкфуртского университета. Проучившись еще два с половиной года в аспирантуре Мюнхенского университета под руководством Арнольда Зоммерфельда, внесшего большой вклад в современную физику, он получил докторскую степень по теоретической физике в 1928 г.




Еще аспирантом Бете проявил интерес к квантовой механике, ее математической теории, описывающей взаимодействие между материей и излучением. Сформулированная в середине 20-х гг. Вернером Гейзенбергом, Эрвином Шредингером и Полем Дираком, она явилась результатом более ранних исследований в области квантовой теории: Макс Планк обнаружил, что излучение не является непрерывным, а состоит из дискретных порций энергии, впоследствии названных квантами; Альберт Эйнштейн показал, что фотоны, кванты света (электромагнитного излучения), при фотоэлектрическом эффекте действуют подобно частицам; Нильс Бор применил квантовую теорию к описанию атомных энергетических уровней, отвечающих за характеристические спектры испускаемого излучения; наконец, Луи де Бройль выдвинул смелое предположение, что если излучение (свет) может вести себя подобно частице, то и частица может вести себя подобно волне. Идея де Бройля была экспериментально подтверждена Клинтоном Дж. Дэвиссоном, который обнаружил волновое поведение электронов. В 1927 г. Бете написал научную статью, посвященную дифракции электронов на кристаллах, в которой для объяснения наблюдений Дэвиссона использовал квантовую механику, еще не понятую в то время большинством физиков. Бете был одним из первых ученых, убедительно продемонстрировавших применение новой теории.

Получив докторскую степень, работал в 1928-29 гг. преподавателем физики в университетах Франкфурта и Штутгарта. Он был назначен лектором Мюнхенского университета в 1929 г., однако большую часть времени в течение следующих трех лет провел в Кембридже (Англия), где встречался с Эрнестом Резерфордом, и в Риме, где работал с Энрико Ферми. Он также наладил контакт с Нильсом Бором. В течение этого времени Бете разработал применение математического метода, известного как теория групп, для выяснения квантово-механического поведения кристаллов. Сделав значительный вклад в теорию строения атома, Бете в начале 30-х гг. начал теоретическое изучение процесса потери  энергии быстрыми частицами, проходящими сквозь вещество; к этому вопросу он периодически возвращался в течение всей своей научной деятельности.

Назначенный ассистент-профессором в Тюбингенском университете в 1932 г., Бете, мать которого была еврейкой, потерял этот пост в следующем году, после издания Гитлером, ставшим канцлером Германии, антисемитского указа. Ханс покинул Германию в 1933 г., год читал лекции в Манчестерском университете в Англии, а затем в 1934-35 гг. стал членом ученого совета Бристольского университета. В 1935 г. он стал ассистент-профессором в Корнеллском университете в Итаке (штат Нью-Йорк), а затем и полным профессором в 1937 г.

Здесь Бете вернулся к изучению ядерной физики. В 1936 г. в содружестве с американскими физиками Робертом Бэчером и М.С. Ливингстоном Бете написал несколько обстоятельных работ, где суммировались известные к тому времени результаты в этой, тогда еще находившейся в младенческом состоянии, области. Три выпуска журнала с этими статьями тут же стали классикой и свыше 20 лет широко использовались в качестве основного учебного пособия по ядерной физике.

В 1938 г. на конференции по теоретической физике в Вашингтоне (округ Колумбия) внимание Ханса привлек один нерешенный вопрос о природе получения энергии Солнцем и другими звездами. Астрономы накопили немало информации о крайне высоких температурах и других звездных характеристиках и пришли к выводу, что источник энергии должен иметь термоядерную природу. Однако они не могли определить реакции, которые дали бы количественные характеристики, согласующиеся с наблюдаемым излучением, размером, возрастом и другими свойствами звезд. Быстро освоившись с астрономическими данными и применив свои энциклопедические познания в области ядерной физики, Бете решил эту задачу за шесть недель.

Впервые немецким астрономом Карлом Фридрихом фон Вайцзеккером был предложен для объяснения данного вопроса синтез двух протонов (ядер водорода, в большом количестве находящихся внутри Солнца), при котором образуется дейтерий (называемый также тяжелым водородом, ядро которого содержит протон и нейтрон) и выделяется энергия в виде позитрона (положительного электрона) и нейтрино (незаряженной частицы). Протоны положительно заряжены, а число протонов в ядре определяет элемент (ядро водорода содержит один протон, но может содержать и нейтроны, чья масса примерно равна массе протона, но они не несут заряда). При синтезе двух протонов испускается положительная частица (позитрон), в результате чего один из протонов превращается в нейтрон. Бете рассмотрел такие солнечные характеристики, как температура, плотность, состав, а также ожидаемые скорости реакции, и подсчитал, что реакция синтеза идет как раз при такой скорости, которая обеспечивает наблюдаемое выделение энергии Солнцем. Однако его выкладки показывали, что для звезд более массивных, чем Солнце, в реакции должны участвовать более тяжелые ядра.

Для массивных звезд Бете предложил шестиступенчатый углеродно-азотный цикл. На первом шаге углерод с атомным весом 12 (наиболее распространенная и устойчивая форма углерода с 6 протонами и 6 нейтронами в ядре) захватывает протон, превращаясь в азот-13 (7 протонов, 6 нейтронов) и испуская энергию в виде гамма-лучей. Нестабильный азот-13 распадается, испуская позитрон (который превращает протон в нейтрон) и нейтрино и превращаясь при этом в углерод-13 (6 протонов, 7 нейтронов). Углерод-13 далее захватывает один из всегда имеющихся протонов и превращается в азот-14 (7 протонов, 7 нейтронов), снова испуская гамма-лучи. Азот-14 в свою очередь захватывает протон и становится кислородом-15 (8 протонов, 7 нейтронов), опять испуская гамма-лучи. Нестабильный кислород-15 испускает позитрон (заменяя протон нейтроном) и нейтрино, превращаясь в азот-15 (7 протонов, 8 нейтронов). На последнем шаге азот-15 захватывает протон, но в результате получается не более тяжелое ядро, содержащее 8 протонов и 8 нейтронов, что дало бы кислород-16. Вместо этого образуется два ядра: углерод-12 и гелий-4 (2 протона, 2 нейтрона). Углерод-12 может теперь повторить цикл, а гелий-4 пополняет звездный запас этого газа. На каждом шаге цикла высвобождается энергия в виде различного рода излучений, которые и придают звезде ее яркость. Расчеты Бете позволили глубже понять поведение и эволюцию звезд.

В конце 30- гг. Бете продолжал свои теоретические исследования атомных ядер. Среди его многочисленных достижений было первое математическое обоснование того, что вновь открытый мезон мог быть связанным с силой, удерживающей ядра от распада. Он также исследовал очень сложные ударные волны, образующиеся при взрыве, что оказалось полезным для его дальнейшей работы над Манхэттенским проектом при создании атомной бомбы.

В 1941 г., незадолго до того, как США вступили во вторую мировую войну, Бете стал американским гражданином. В течение недолгого времени он работал над микроволнами и их приложениями к радиолокации в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, а затем в 1943 г. присоединился к Манхэттенскому проекту в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико). Там, будучи директором отдела теоретической физики, он отвечал за расчеты возможного поведения атомной бомбы. Его глубокие знания в области ядерной физики, ударных волн и электромагнитной теории сыграли существенную роль в успехе программы.

Вернувшись в Корнеллский университет в 1946 г., Бете продолжил исследования во многих интересовавших его областях – например, сделал важный вклад в современную квантовую электродинамику. Он также немало сделал – вместе с другими учеными – для уяснения общественным мнением той опасности, которую несет человечеству ядерное оружие. Он всегда был сторонником контроля над вооружениями, поддерживая в то же время идею использования ядерной энергии в мирных целях. С 1956 по 1959 г. Бете служил в Президентском научно-консультативном комитете.

В 1967 г. Бете был награжден Нобелевской премией по физике «за вклад в теорию ядерных реакций, особенно за открытия, касающиеся источников энергии звезд». При презентации лауреата Оскар Клейн, член Шведской королевской академии наук, отметил широту знаний Бете и сказал, что некоторые из его открытий в области физики, каждое в отдельности, заслуживали самостоятельной Нобелевской премии. Работа Бете над источниками энергии звезд, сказал Клейн, «представляет собой одно из наиболее важных приложений фундаментальной физики в наше время и ведет к углублению наших знаний о Вселенной».

В дальнейшем Бете изучал распределение материи в нейтронных звездах, а также коллапс гигантских звезд. Его исследования по высокоскоростному входу в земную атмосферу помогли при разработке как военных, так и гражданских космических аппаратов. Вспоминая о своей работе в Лос-Аламосе как об «ужасно захватывающей», он выступал против поддерживавшейся правительством программы развертывания антиракетного щита, рассматривая ее как практически неосуществимую.

В 1939 г. Б. женился на Розе Эвальд, дочери известного немецкого физика, также покинувшего нацистскую Германию. У них родилось двое детей. Скромный и внимательный к другим, Бете увлекался лыжами и горными восхождениями, а позже, как говорят, стал интересоваться экономикой. Его коллеги весьма уважали его за светлый ум и тщательно разрабатываемые научные методы.

Умер Ханс Бете 6 марта 2005, чуть ббоььше года не дожив до своего столетия.
Источник.



Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)