Войти
| Артур Комптон | |
|---|---|
 Комптон в 1927 году | |
| Родился | Артур Холли Комптон. (1892- 09-10) 10 сентября 1892 г.. Вустер, Огайо, США |
| Умер | 15 марта 1962 (1962-03-15) (69 лет). Беркли, Калифорния, США |
| Alma mater | |
| Известен | |
| Супруг (ы) | Бетти Чарити МакКлоски (m.1916) |
| Дети | |
| Награды |
|
| Научная карьера | |
| Поля | Физика |
| Учреждения | |
| Советник доктора | Херевард Л. Кук |
| Докторанты | |
| Подпись | |
 | |
Артур Холли Комптон (10 сентября 1892 - 15 марта 1962) - американский физик, выигравший Нобелевская премия по физике в 1927 году за открытие в 1923 году эффекта Комптона, который продемонстрировал частичную природу электромагнитного излучения. В то время это было сенсационное открытие: волновая природа света была хорошо продемонстрирована, но идея о том, что свет обладает как волновыми, так и частичными свойствами, не была легко принята. Он также известен своим руководством Манхэттенским проектом Металлургической лабораторией в Чикагском университете и занимал пост ректора Вашингтонского университета в Сент-Луис с 1945 по 1953 год.
В 1919 году Комптон был удостоен одной из первых двух стипендий Национального исследовательского совета, которые позволили студентам учиться за границей. Он решил пойти в лабораторию Кембриджского университета Кавендиш в Англии, где он изучал рассеяние и поглощение гамма-лучи. Дальнейшие исследования в этом направлении привели к открытию эффекта Комптона. Он использовал рентгеновские лучи для исследования ферромагнетизма, сделав вывод, что это результат выравнивания электронных спинов, и изучил космические лучи, обнаружив, что они возникли. в основном из положительно заряженных частиц.
Во время Второй мировой войны Комптон был ключевой фигурой в Манхэттенском проекте, который разработал первое ядерное оружие. Его отчеты сыграли важную роль в запуске проекта. В 1942 году он возглавил Металлургическую лабораторию, отвечая за производство ядерных реакторов для преобразования урана в плутоний, поиска способов отделения плутония от урана и создания атомной бомбы.. Комптон руководил Энрико Ферми созданием Chicago Pile-1, первого ядерного реактора, который вышел из строя 2 декабря 1942 года. Металлургическая лаборатория также отвечала за проектирование и эксплуатацию. графитового реактора X-10 в Ок-Ридж, Теннесси. Плутоний начал производиться в реакторах Хэнфордской площадки в 1945 году.
После войны Комптон стал канцлером Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Во время его пребывания в должности университет формально десегрегировал свои студенческие отделения, назвал свою первую женщину полным профессором и набрал рекордное количество студентов после того, как ветераны военного времени вернулись в Соединенные Штаты.
Артур Комптон и Вернер Гейзенберг в 1929 году в Чикаго Артур Комптон родился 10 сентября 1892 года в Вустере, штат Огайо, в семье Элиаса и Отели Кэтрин (урожденная Аугспургер) Комптон, которая была названа американской матерью года в 1939. Они были академической семьей. Элиас был деканом Университета Вустера (позже Колледж Вустера), который также посещал Артур. Старший брат Артура, Карл, который также учился в Вустере, получил степень доктора философии (PhD) по физике в Принстонском университете в 1912 году и был президентом Массачусетский технологический институт с 1930 по 1948 год. Его второй брат Уилсон также учился в Вустере, получил докторскую степень по экономике в Принстоне в 1916 году и был президентом Государственного колледжа Вашингтона, позже Университет штата Вашингтон с 1944 по 1951 год. Все трое братьев были членами братства Альфа Тау Омега.
Комптон изначально интересовался астрономией и сделал фотографию Комета Галлея в 1910 году. Примерно в 1913 году он описал эксперимент, в котором исследование движения воды в круглой трубе продемонстрировало вращение Земли. В том же году он окончил Вустер со степенью бакалавра наук и поступил в Принстон, где получил степень магистра гуманитарных наук в 1914 году. Затем Комптон получил степень доктора философии по физике в под руководством Хереварда Л. Кука, написавшего диссертацию на тему «Интенсивность отражения рентгеновских лучей и распределение электронов в атомах».
Когда Артур Комптон получил докторскую степень в 1916 году, он, Карл и Уилсон стали первая группа из трех братьев, получивших докторскую степень в Принстоне. Позже они станут первой такой троицей, одновременно возглавляющей американские колледжи. Их сестра Мэри вышла замуж за миссионера К. Герберта Райса, который стал директором христианского колледжа Форман в Лахоре. В июне 1916 года Комптон женился на Бетти Чарити Макклоски, однокласснице Вустера и выпускнице. У них было два сына, и Джон Джозеф Комптон.
Комптон проработал год преподавателем физики в Университете Миннесоты в 1916–1917 годах, затем два года в качестве инженера-исследователя с Westinghouse Lamp Company в Питтсбурге, где он работал над разработкой натриевой лампы. Во время Первой мировой войны он разработал авиационные приборы для корпуса связи.
. В 1919 году Комптон получил одну из первых двух стипендий Национального исследовательского совета, которая позволила студентам учиться. за границу. Он решил пойти в лабораторию Кэвендиша Кембриджского университета в Англии. Работая с Джорджем Пэджетом Томсоном, сыном Дж. Дж. Томсон, Комптон исследовали рассеяние и поглощение гамма-лучей. Он заметил, что рассеянные лучи поглощаются легче, чем исходный источник. На Комптона большое впечатление произвели ученые Кавендиша, особенно Эрнест Резерфорд, Чарльз Гальтон Дарвин и Артур Эддингтон, и в конечном итоге он назвал своего второго сына в честь Дж. Дж. Томсона <. 266>
Какое-то время Комптон был дьяконом в баптистской церкви. «Наука не может иметь ссор, - сказал он, - с религией, которая постулирует Бога, для которого люди являются Его детьми».
Комптон на обложке журнала Time 13 января 1936 года. с детектором космических лучей Вернувшись в Соединенные Штаты, Комптон был назначен профессором физики Уэймана Кроу и главой Вашингтонского университета в Сент-Луисе в 1920. В 1922 году он обнаружил, что рентгеновские кванты, рассеянные свободными электронами, имеют более длинные длины волн и, в соответствии с соотношением Планка, меньше энергии, чем приходящие рентгеновские лучи, при этом избыточная энергия передается электронам. Это открытие, известное как «эффект Комптона » или «комптоновское рассеяние», продемонстрировало концепцию частиц электромагнитного излучения.
. В 1923 году Комптон опубликовал статью в Physical Review, который объяснил рентгеновский сдвиг, приписывая импульс, подобный частицам, фотонам, что Эйнштейн использовал в своем получившем Нобелевскую премию в 1905 году объяснении фотоэлектрических эффект. Впервые постулированные Максом Планком в 1900 году, они были концептуализированы как элементы света, «квантованные» за счет содержания определенного количества энергии, зависящего только от частоты света. В своей статье Комптон вывел математическую связь между сдвигом длины волны и углом рассеяния рентгеновских лучей, предположив, что каждый рассеянный рентгеновский фотон взаимодействует только с одним электроном. Его статья завершается отчетом об экспериментах, которые подтвердили его производное соотношение:
где
- начальная длина волны,
- длина волны после рассеяния,
- постоянная Планка,
- масса покоя электрона,,
- скорость света, а
- угол рассеяния.Величина ⁄ mecизвестна как комптоновская длина волны электрона; он равен 2,43 × 10 м. Сдвиг длины волны λ ′ - λ находится между нулем (для θ = 0 °) и удвоенной комптоновской длиной волны электрона (для θ = 180 °). Он обнаружил, что у некоторых рентгеновских лучей не наблюдается сдвига длины волны, несмотря на то, что они рассеиваются на большие углы; в каждом из этих случаев фотон не смог выбросить электрон. Таким образом, величина сдвига связана не с комптоновской длиной волны электрона, а с комптоновской длиной волны всего атома, которая может быть в 10 000 раз меньше.
«Когда я представил свои результаты на Встреча Американского физического общества в 1923 году, - позже вспоминал Комптон, - вызвала самую жаркую научную полемику, которую я когда-либо знал ». Волновая природа света была хорошо продемонстрирована, и идея о том, что он может иметь двойственную природу, не была легко принята. Особенно показательно, что дифракцию в кристаллической решетке можно объяснить только ее волновой природой. Он принес Комптону Нобелевскую премию по физике в 1927 году. Комптон и Альфред У. Саймон разработали метод одновременного наблюдения отдельных рассеянных рентгеновских фотонов и отдачи электроны. В Германии Вальтер Боте и Ханс Гейгер независимо друг от друга разработали аналогичный метод.
Комптон в Чикагском университете в 1933 году с аспирантом Луис Альварес рядом со своим телескопом космических лучей. В 1923 году Комптон перешел в Чикагский университет в качестве профессора физики, и эту должность он будет занимать в течение следующих 22 лет. В 1925 году он продемонстрировал, что рассеяние 130000 вольт рентгеновских лучей от первых шестнадцати элементов в периодической таблице (водород через серу) было поляризовано, результат предсказал Дж. Дж. Томсон.. Уильям Дуэйн из Гарвардского университета возглавил попытку доказать ошибочность интерпретации Комптоном эффекта Комптона. Дуэйн провел серию экспериментов, чтобы опровергнуть Комптона, но вместо этого нашел доказательства того, что Комптон был прав. В 1924 году Дуэйн признал, что это действительно так.
Комптон исследовал влияние рентгеновских лучей на ядра натрия и хлора в соли. Он использовал рентгеновские лучи для исследования ферромагнетизма и пришел к выводу, что это результат выравнивания электронных спинов. В 1926 году он стал консультантом отдела ламп в General Electric. В 1934 году он вернулся в Англию в качестве приглашенного профессора Истмана в Оксфордском университете. Находясь там, компания General Electric попросила его сообщить о деятельности в исследовательской лаборатории General Electric Company plc в Уэмбли. Комптон был заинтригован возможностями проводимых там исследований люминесцентных ламп. Его доклад послужил толчком для разработки исследовательской программы в Америке.
Первая книга Комптона, «Рентгеновские лучи и электроны», была опубликована в 1926 году. В ней он показал, как рассчитать плотности дифрагирующих материалов по их рентгеновским лучам. дифракционные картины. Он пересмотрел свою книгу с помощью Сэмюэля К. Эллисона, чтобы произвести рентгеновские лучи в теории и эксперименте (1935). Эта работа оставалась стандартным справочником в течение следующих трех десятилетий.
К началу 1930-х годов Комптон заинтересовался космическими лучами. В то время об их существовании было известно, но их происхождение и природа оставались предположительными. Их присутствие можно было обнаружить с помощью сферической «бомбы», содержащей сжатый воздух или газ аргон, и измерив его электропроводность. Поездки в Европу, Индию, Мексику, Перу и Австралию дали Комптону возможность измерять космические лучи на разных высотах и широтах. Вместе с другими группами, проводившими наблюдения по всему миру, они обнаружили, что космические лучи на полюсах на 15% более интенсивны, чем на экваторе. Комптон объяснил это эффектом космических лучей, состоящих в основном из заряженных частиц, а не фотонов, как предположил Роберт Милликен, с эффектом широты, обусловленным магнитным полем Земли.
Идентификационный значок Артура Комптона с Хэнфордской площадки. Из соображений безопасности он использовал псевдоним. В апреле 1941 года Ванневар Буш, глава военного Национального комитета оборонных исследований (NDRC), создал специальный комитет во главе с Комптоном для отчет по урановой программе NDRC. В отчете Комптона, представленном в мае 1941 г., предсказывались перспективы разработки радиологического оружия, ядерной двигательной установки для кораблей и ядерного оружия с использованием урана- 235 или недавно обнаруженный плутоний. В октябре он написал еще один отчет о практичности атомной бомбы. Для этого отчета он работал с Энрико Ферми над расчетами критической массы урана-235, по консервативным оценкам, в диапазоне от 20 кг (44 фунта) до 2 тонн (длина 2,0 кг). тонн; 2,2 коротких тонны). Он также обсудил перспективы обогащения урана с Гарольдом Ури, поговорил с Юджином Вигнером о том, как плутоний может быть произведен в ядерном реакторе и с Робертом Сербером о том, как плутоний, произведенный в реакторе, можно отделить от урана. В его отчете, представленном в ноябре, говорилось, что бомба возможна, хотя он был более консервативен в отношении ее разрушительной силы, чем Марк Олифант и его британские коллеги.
Окончательный вариант ноябрьского отчета Комптона не упоминал об использовании плутония, но после обсуждения последних исследований с Эрнестом Лоуренсом Комптон пришел к убеждению, что плутониевая бомба также возможна. В декабре Комптон был назначен руководителем плутониевого проекта. Он надеялся достичь управляемой цепной реакции к январю 1943 года и получить бомбу к январю 1945 года. Для решения этой проблемы у него были разные исследовательские группы, работающие над плутонием и проектированием ядерного реактора в Колумбии. Университет, Принстонский университет и Калифорнийский университет, Беркли, сконцентрировались вместе как Металлургическая лаборатория в Чикаго. Его целями было производство реакторов для преобразования урана в плутоний, поиск способов химического отделения плутония от урана, а также разработка и создание атомной бомбы.
В июне 1942 года Армейский корпус Соединенных Штатов инженеров взяли на себя управление программой создания ядерного оружия, и Металлургическая лаборатория Комптона стала частью Манхэттенского проекта. В том же месяце Комптон поручил Роберту Оппенгеймеру разработать бомбу. Комптону выпало решить, какие из различных типов конструкций реакторов, разработанных учеными Металлургической лаборатории, следует продолжить, даже если успешный реактор еще не был построен.
Когда трудовые споры задержали строительство Металлургического завода. Новый дом лаборатории в Red Gate Woods, Комптон решил построить Chicago Pile-1, первый ядерный реактор, под стендами в Stagg Field. Под руководством Ферми 2 декабря 1942 года ситуация стала критической. Комптон организовал Маллинкродта, чтобы провести очистку урановой руды, и с DuPont построить плутониевый полузавод в Ок-Ридж, Теннесси.
Главный кризис плутониевой программы произошел в июле 1943 года, когда группа Эмилио Сегре подтвердила, что плутоний образовался в графитовом реакторе X-10 Ок-Ридж содержал высокие уровни плутония-240. Его самопроизвольное деление исключило использование плутония в ядерном оружии пушечного типа. Лос-Аламосская лаборатория Оппенгеймера решила эту задачу, спроектировав и построив ядерное оружие имплозивного типа.
Дом Комптона в Чикаго, который теперь является национальной достопримечательностью Комптон был на территории Хэнфорда в сентябре 1944 года, чтобы посмотреть, как запускается первый реактор. Первая партия урановых снарядов была загружена в реактор B в Хэнфорде в ноябре 1944 года, а поставки плутония в Лос-Аламос начались в феврале 1945 года. На протяжении всей войны Комптон оставался выдающимся научным советником и администратором. В 1945 году он вместе с Лоуренсом, Оппенгеймером и Ферми входил в состав Научной группы, которая рекомендовала военное применение атомной бомбы против Японии. Он был награжден медалью за заслуги за заслуги перед Манхэттенским проектом.
После окончания войны Комптон оставил свой пост Чарльза Х. Свифт заслужил звание профессора физики Чикагского университета и вернулся в Вашингтонский университет в Сент-Луисе, где он был открыт в качестве девятого ректора университета в 1946 году. Во время пребывания Комптона на посту ректора в 1952 году университет формально десегрегировал свои студенческие подразделения. это была первая женщина-полный профессор, и в нее было зачислено рекордное количество студентов, поскольку ветераны военного времени вернулись в Соединенные Штаты. Его репутация и связи в национальных научных кругах позволили ему нанять в университет многих известных в стране научных исследователей. Несмотря на достижения Комптона, его тогда и впоследствии критиковали историки за то, что он слишком медленно двигался к полной расовой интеграции, что сделало Вашингтонский университет последним крупным высшим учебным заведением в Сент-Луисе, открывшим свои двери для Афроамериканцы.
Комптон ушел с поста канцлера в 1954 году, но оставался на факультете в качестве заслуженного профессора естественной философии до своего выхода на пенсию с штатного факультета в 1961 году. На пенсии он написал «Атомный поиск», личный отчет о своей роли в Манхэттенском проекте, который был опубликован в 1956 году.
Комптон был одним из немногих ученых и философов, предложивших двухэтапную модель свободы воли. Среди других - Уильям Джеймс, Анри Пуанкаре, Карл Поппер, Генри Мардженау и Дэниел Деннет. В 1931 году Комптон отстаивал идею свободы человека, основанную на квантовой неопределенности, и изобрел понятие усиления микроскопических квантовых событий, чтобы внести шанс в макроскопический мир. В своем несколько причудливом механизме он представил динамитные шашки, прикрепленные к его усилителю, предвосхищая парадокс кота Шрёдингера, который был опубликован в 1935 году. Причина действий людей, Комптон разъяснил двухэтапный характер своей идеи в статье Atlantic Monthly в 1955 году. Сначала идет ряд случайных возможных событий, затем добавляется определяющий фактор в акте выбора.
Набор известных физических условий не может точно определить, каким будет предстоящее событие. Эти условия, насколько они могут быть известны, вместо этого определяют диапазон возможных событий, из которых произойдет какое-то конкретное событие. Когда человек проявляет свободу, своим актом выбора он сам добавляет фактор, не обеспечиваемый физическими условиями, и, таким образом, сам определяет, что произойдет. О том, что он это делает, известно только самому человеку. Со стороны в его поступке можно увидеть только действие физического закона. Внутреннее знание того, что он на самом деле делает то, что он намеревается сделать, говорит самому актеру, что он свободен.
Гамма-обсерватория Комптона, выпущенная на орбиту Земли в 1991 году Комптон умер в Беркли, Калифорния, от кровоизлияния в мозг 15 марта 1962 года. У него остались жена (умершая в 1980 году) и сыновья. Комптон похоронен на кладбище Вустера в Вустере, штат Огайо. Перед смертью он был профессором в Калифорнийском университете в Беркли весной 1962 года.
Комптон получил множество наград за свою жизнь, в том числе Нобелевскую премию по физике в 1927 году., Золотая медаль Маттеуччи в 1930 году, Королевское общество Медаль Хьюза и Франклина Института Франклина в 1940 году. Его поминают по-разному. Кратер Комптона на Луне назван в честь Комптона и его брата Карла. В его честь названо здание для исследований физики Вашингтонского университета в Сент-Луисе, а также высшая стипендия университета для студентов, изучающих математику, физику или планетологию. Комптон изобрел более мягкую, удлиненную и наклонную версию лежачего полицейского, названного «Холли-горб», многие из которых находятся на дорогах кампуса Вашингтонского университета. Общежития Чикагского университета вспомнили Комптона и его достижения, посвятив в его честь Дом Артура Х. Комптона в Чикаго. Теперь он внесен в список Национальной исторической достопримечательности. У Комптона также есть звезда на Св. «Аллея славы Луи». Комптонская гамма-обсерватория НАСА была названа в честь Комптона. Эффект Комптона является центральным для приборов обнаружения гамма-лучей на борту обсерватории.
 | Викицитатник содержит цитаты, относящиеся к: Артур Комптон |
Портал биографии 
Портал истории науки 
Портал ядерных технологий 
Физический портал 
Портал Второй мировой войны 
