Войти
| Эдвин Макмиллан | |
|---|---|
 | |
| Родился | Эдвин Мэттисон Макмиллан. (1907-09-18) 18 сентября, 1907. Редондо-Бич, Калифорния, США |
| Умер | 7 сентября 1991 г. (1991-09-07) (83 года). Эль-Серрито, Калифорния, США |
| Национальность | Американец |
| Alma mater | Калифорнийский технологический институт. Принстонский университет |
| Известен | Открытием нептуния, первый трансурановый элемент |
| Награды | Нобелевская премия по химии (1951). Премия «Атом во имя мира» (1963). Национальная медаль науки (1990) |
| Научная карьера | |
| Сфера | Химия |
| Учреждения | Калифорнийский университет, Беркли. Радиационная лаборатория Беркли |
| Диссертация | Отклонение луча HCI Молекулы в неоднородном электрическом поле (1933) |
| Докторский советник | Эдвард Кондон |
Эдвин Маттисон Макмиллан (18 сентября 1907 - 7 сентября 1991) был американцем n физику и лауреату Нобелевской премии приписывают то, что он первым произвел трансурановый элемент, нептуний. За это он разделил Нобелевскую премию по химии с Гленном Сиборгом в 1951 году.
Выпускник Калифорнийского технологического института, он получил получил докторскую степень в Принстонском университете в 1933 году и присоединился к Радиационной лаборатории Беркли, где он обнаружил кислород-15 и бериллий-10. Во время Второй мировой войны он работал над микроволновым радаром в Радиационной лаборатории MIT и над сонаром в Navy Radio. и Звуковая лаборатория. В 1942 году он присоединился к Манхэттенскому проекту, усилиям военного времени по созданию атомных бомб, и помог создать лабораторию Лос-Аламоса, где и были разработаны бомбы. Он возглавлял группы, работающие над конструкцией ядерного оружия пушечного типа, а также участвовал в разработке ядерного оружия имплозионного типа.
. Макмиллан стал соавтором синхротрона с Владимиром Векслером. После войны он вернулся в радиационную лабораторию Беркли и построил их. В 1954 году он был назначен заместителем директора Радиационной лаборатории, а в 1958 году был назначен заместителем директора. После смерти основателя лаборатории Эрнеста Лоуренса в том же году он стал директором и оставался на этой должности до выхода на пенсию. в 1973 г.
Макмиллан родился в Редондо-Бич, Калифорния, 18 сентября 1907 г., в семье Эдвина Харбо Макмиллана и его жена Анна Мари Макмиллан, урожденная Мэттисон. У него была младшая сестра Екатерина Елена. Его отец был врачом, как и брат-близнец его отца и трое братьев его матери. 18 октября 1908 года семья переехала в Пасадена, Калифорния, где он учился в начальной школе Мак-Кинли с 1913 по 1918 год, Грант-школе с 1918 по 1920 год, а затем в средней школе Пасадены, который он окончил в 1924 году.
Калифорнийский технологический институт (Калифорнийский технологический институт) находился всего в миле от его дома, и он посетил там несколько публичных лекций. Он поступил в Калифорнийский технологический институт в 1924 году. Он выполнял исследовательский проект с Линусом Полингом в качестве студента и получил степень бакалавра наук степень в 1928 году и степень магистра. наук в 1929 г., написав неопубликованную диссертацию на тему «Усовершенствованный метод определения содержания радия в горных породах». Затем он получил степень доктора философии из Принстонского университета в 1933 году, написав диссертацию на тему «Отклонение луча молекул HCI в неоднородном электрическом поле» под руководством Эдвард Кондон.
Макмиллан (слева) с Эрнестом Лоуренсом (справа). В 1932 году Макмиллан был удостоен награды Национального исследовательского совета стипендия, позволяющая ему посещать выбранный им университет для получения докторской степени. Получив докторскую степень, хотя формально она не была принята до 12 января 1933 года, он принял предложение Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета в Беркли присоединиться к Радиационной лаборатории Беркли, который Лоуренс основал годом ранее. Первоначальная работа Макмиллана заключалась в попытке измерить магнитный момент протона , но Отто Штерн и [de ] смогли нести Сначала выполнили эти измерения.
Основным направлением деятельности Радиационной лаборатории в то время была разработка циклотрона, и Макмиллан, который был назначен преподавателем в Беркли в качестве инструктора в 1935 году., вскоре включился в работу. Его навыки работы с приборами вышли на первый план, и он внес вклад в усовершенствование циклотрона. В частности, он помогал разработать процесс «шиммирования », регулируя циклотрон для создания однородного магнитного поля. Работа с M. Стэнли Ливингстон, он открыл кислород-15, изотоп кислорода, который испускает позитроны. Чтобы получить его, они бомбардировали газ азот дейтронами. Его смешивали с водородом и кислородом для получения воды, которую затем собирали с помощью гигроскопичного хлорида кальция. Было обнаружено, что в нем сконцентрирована радиоактивность, что доказывает, что он находится в кислороде. За этим последовало исследование поглощения гамма-лучей, возникающих при бомбардировке фтора протонами.
В 1935 году Макмиллан, Лоуренс и Роберт Торнтон провели циклотронные эксперименты. с пучками дейтронов, которые дали ряд неожиданных результатов. Дейтроны сливались с ядрами мишени , превращая мишень в более тяжелый изотоп при выбросе протона. Их эксперименты показали ядерное взаимодействие при более низких энергиях, чем можно было бы ожидать из простого расчета кулоновского барьера между дейтроном и ядром-мишенью. Физик-теоретик из Беркли Роберт Оппенгеймер и его аспирант Мелба Филлипс разработали процесс Оппенгеймера-Филлипса для объяснения этого явления. Макмиллан стал доцентом в 1936 году и адъюнкт-профессором в 1941 году. Вместе с Самуэлем Рубеном он также открыл изотоп бериллий-10 <256.>в 1940 году. Это было одновременно интересно и сложно выделить из-за его необычайно длительного периода полураспада, около 1,39 миллиона лет.
После открытия ядерного деления в уране от Отто Хана и Фрица Штрассмана в 1939 году Макмиллан начал эксперименты с ураном. Он бомбардировал его нейтронами, произведенными на 37-дюймовом (94 см) циклотроне Радиационной лаборатории, путем бомбардировки бериллия дейтронами. В дополнение к продуктам ядерного деления, о которых сообщили Хан и Штрассманн, они обнаружили два необычных радиоактивных изотопа, один с периодом полураспада около 2,3 суток, а другой с периодом полураспада около 23 минут. Макмиллан идентифицировал короткоживущий изотоп как уран-239, о чем сообщили Хан и Штрассманн. Макмиллан подозревал, что второй был изотопом нового, неоткрытого элемента с атомным номером 93.
В то время считалось, что химический состав элемента 93 будет аналогичен рений, поэтому он начал работать с Эмилио Сегре, экспертом по этому элементу после открытия его гомолога технеция. Оба ученых начали свою работу, используя преобладающую теорию, но Сегре быстро определил, что образец Макмиллана совершенно не похож на рений. Вместо этого, когда он реагировал с фтористым водородом (HF) с присутствием сильного окислителя , он вел себя как члены редкоземельных элементов. Поскольку они составляют большой процент продуктов деления, Сегре и Макмиллан решили, что период полураспада должен был быть просто еще одним продуктом деления, озаглавив статью «Неудачный поиск трансурановых элементов».
Макмиллан понял, что его 1939 год работа с Сегре не смогла с достаточной тщательностью проверить химические реакции радиоактивного источника. В новом эксперименте Макмиллан попытался подвергнуть неизвестное вещество воздействию HF в присутствии восстановителя, чего он раньше не делал. Эта реакция привела к осаждению образца с HF, действие, которое окончательно исключило возможность того, что неизвестное вещество было редкоземельным элементом. В мае 1940 года Филип Абельсон из Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, который также независимо попытался разделить изотоп с периодом полураспада 2,3 дня. побывали в Беркли на коротком отпуске, и они начали сотрудничать. Абельсон заметил, что изотоп с периодом полураспада 2,3 дня не имел химического состава, как любой известный элемент, но был больше похож на уран, чем на редкоземельный элемент. Это позволило изолировать источник, а позже, в 1945 году, привело к классификации актинидов серии . В качестве последнего шага Макмиллан и Абельсон приготовили гораздо больший образец бомбардируемого урана, который имел заметный 23-минутный период полураспада от U, и убедительно продемонстрировали, что неизвестный 2,3-дневный период полураспада увеличился в силе вместе с уменьшением 23-минутная активность через следующую реакцию:
![{\displaystyle {\ce {{}^{238}_{92}U + {}^{1}_{0}n ->{} ^ {239} _ {92} U ->[\ beta ^ -] [23 \ {\ ce {min}}] {\ overset {neptunium} {^ {239} _ {93} Np}} ->[\ beta ^ -] [2.355 \ {\ ce {days}}] {} ^ {239} _ {94} Pu}}}]( https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/be60c5859d1785c7629c53c2f7f04276d8f81004 )
Это доказывает, что неизвестный радиоактивный источник возник в результате распада урана и с предыдущим наблюдателем Утверждение, что источник химически отличался от всех известных элементов, вне всяких сомнений доказало, что был открыт новый элемент. Макмиллан и Абельсон опубликовали свои результаты в статье под названием Radioactive Element 93 в Physical Review 27 мая 1940 года. Они не предложили название для элемента в статье, но вскоре они остановились на «нептунии»., поскольку уран был назван в честь планеты Уран, а Нептун - следующая планета за пределами нашей солнечной системы. В этот момент Макмиллан внезапно ушел, оставив Гленна Сиборга продолжить это направление исследований, которое привело ко второму трансурановому элементу, плутонию. В 1951 году Макмиллан разделил Нобелевскую премию по химии с Сиборгом «за открытия в химии трансурановых элементов».
Резкий уход Макмиллана был вызвано началом Второй мировой войны в Европе. В ноябре 1940 года он начал работать в Радарной лаборатории MIT в Кембридже, Массачусетс, где он участвовал в разработке и испытании бортового микроволнового радара в течение <18 лет.>Вторая мировая. Он провел испытания в апреле 1941 года с радаром, работавшим от старого среднего бомбардировщика Douglas B-18 Bolo . Пролетая над военно-морской базой подводных лодок Нью-Лондон с Луисом Вальтером Альваресом и Главным маршалом авиации Хью Даудингом, они показали, что радар может для обнаружения боевой рубки частично затопленной подводной лодки. Макмиллан женился на Элси Уолфорд Блумер в Нью-Хейвене, Коннектикут, 7 июня 1941 года. Ее отцом был Джордж Блумер, заслуженный декан Йельской медицинской школы. Ее сестра Мэри была женой Лоуренса. У Макмилланов было трое детей: Энн Брэдфорд, Дэвид Мэттисон и Стивен Уокер.
Макмиллан присоединился к Лаборатории радио и звука ВМС около Сан-Диего в августе 1941 года. работал над устройством, называемым полископом. Идея, которая пришла от Лоуренса, заключалась в использовании сонара для создания визуального изображения окружающей воды. Это оказалось намного сложнее, чем с помощью радара, из-за объектов в воде и колебаний температуры воды, вызывающих колебания скорости звука. Полископ оказался непрактичным, и от него отказались. Однако он также разработал гидроакустический тренажер для подводников, на который получил патент.
Оппенгеймер нанял Макмиллана для участия в Манхэттенском проекте, во время войны по созданию атомной энергии. bombs, в сентябре 1942 года. Сначала он ездил туда и обратно между Сан-Диего, где была его семья, и Беркли. В ноябре он сопровождал Оппенгеймера в поездке в Нью-Мексико, где Школа-ранчо Лос-Аламос была выбрана местом расположения лаборатории исследования оружия проекта, которая стала Лос-Аламосом. Лаборатория. Вместе с Оппенгеймером и Джоном Х. Мэнли он составил спецификации для технических зданий новой лаборатории. Он нанял персонал для лаборатории, в том числе Ричарда Фейнмана и Роберта Р. Уилсона, основал испытательную площадку, известную как ранчо якоря, и осмотрел всю страну в поисках технического оборудования от станков до циклотрон.
По мере того, как лаборатория обретала форму, Макмиллан стал заместителем руководителя ядерного оружия пушечного типа под командованием ВМФ капитан Уильям С. Парсонс, эксперт по боеприпасам. Плутониевая пушка под кодовым названием Thin Man требовала начальной скорости не менее 3000 футов (910 м) в секунду, чего они надеялись достичь с помощью модифицированного Navy 3- дюймовая зенитная пушка. Альтернативой было создание ядерного оружия имплозивного типа. Макмиллан рано заинтересовался этим, наблюдая за испытаниями этой концепции, проводимыми Сетом Неддермейером. Результаты не обнадеживают. Простые взрывы приводили к искажению форм. Джон фон Нейман рассмотрел программу имплозии в сентябре 1943 года и предложил радикальное решение, связанное с взрывными линзами. Это потребовало бы опыта в области взрывчатых веществ, и Макмиллан убедил Оппенгеймера привлечь Джорджа Кистяковского. Кистяковский присоединился к лаборатории 16 февраля 1944 года, и подразделение Парсонса E (взрывчатые вещества) было разделено на две части: Макмиллан был заместителем по оружию, а Кистяковский - заместителем по взрыву.
Макмиллан услышал тревожные новости в апреле 1944 года и поехал в каньон Пахарито, чтобы посовещаться с Сегре. Группа Сегре проверила образцы плутония, выращенного в ядерных реакторах Манхэттенского проекта, и обнаружила, что он содержит количества плутония-240, изотопа, который вызывает спонтанное деление, что делает Тонкого Человека непрактичным. В июле 1944 года Оппенгеймер реорганизовал лабораторию, чтобы предпринять все возможные усилия по взрыву. Макмиллан оставался ответственным за оружие пушечного типа, которое теперь будет использоваться только с ураном-235. В этом случае Thin Man был заменен новым, уменьшенным дизайном под названием Little Boy. Макмиллан также участвовал во взрыве в качестве главы группы G-3 в подразделении G (Gadget), который отвечал за получение измерений и таймингов имплозии, и служил связующим звеном лаборатории с Project Camel, программа воздушных испытаний, выполняемая Caltech. 16 июля 1945 года он присутствовал на ядерных испытаниях Тринити, когда была успешно взорвана первая имплозивная бомба.
В июне 1945 года мысли Макмиллана начали возвращаться к циклотронам. Со временем они становились все больше и больше. 184-дюймовый циклотрон строился в Радиационной лаборатории, но он понял, что можно более эффективно использовать энергию, используемую для ускорения частиц. Изменяя используемое магнитное поле, частицы можно было заставить двигаться по стабильным орбитам, а более высокие энергии были достигнуты при том же вложении энергии. Он назвал это «принципом фазовой стабильности», а новую конструкцию - «синхротроном ». Макмиллан не знал, что принцип синхротрона уже был изобретен Владимиром Векслером, опубликовавшим свое предложение в 1944 году. Макмиллан узнал о статье Векслера в октябре 1945 года. Эти двое начали переписку и в конце концов стали друзьями. В 1963 году они разделили Премию «Атом ради мира» за изобретение синхротрона. В 1964 году Макмиллан получил награду «Золотая пластина» Американской академии достижений.
Принцип фазовой стабильности был протестирован на старом 37-дюймовом циклотроне в Беркли после того, как Макмиллан вернулся в Радиационную лабораторию в сентябре 1945 года. Было обнаружено, что 184-дюймовый циклотрон был модифицирован аналогичным образом. В 1946 году он стал профессором. В 1954 году он был назначен заместителем директора Радиационной лаборатории. В 1958 году он был назначен заместителем директора. После смерти Лоуренса в том же году он стал директором и оставался на этой должности до выхода на пенсию в 1973 году. В 1958 году лаборатория была переименована в Радиационную лабораторию Лоуренса. В 1970 году она разделилась на Лаборатория Лоуренса Беркли и Лаборатория Лоуренса Ливермора, и Макмиллан стал директором первой.
Макмиллан был избран в Национальную академию наук в 1947 году и был ее председателем с 1968 по 1971 год. С 1954 по 1958 год он входил в состав влиятельного Общего консультативного комитета (GAC) Комиссии по атомной энергии и Комиссии по физике высоких энергий Международного союза чистой и прикладной физики с 1960 по 1967. После выхода на пенсию с факультета в Беркли в 1974 году он провел 1974–75 годы в ЦЕРН, где работал над экспериментом g минус 2 для измерения магнитного момента мюона. Он был награжден Национальной медалью науки в 1990 году.
Макмиллан перенес первый из серии инсультов в 1984 году. Он умер в своем доме в Эль-Серрито, Калифорния, от осложнений диабета 7 сентября 1991 года. У него остались жена и трое детей. Его золотая Нобелевская медаль находится в Национальном музее американской истории, подразделении Смитсоновского института, в Вашингтоне, округ Колумбия.
, включая Нобелевскую лекцию 12 декабря 1951 г. Трансурановые элементы: ранняя история