Гарольд Юри

редактировать
Американский физико-химик

Гарольд Ури. ForMemRS
Urey.jpg Гарольд Ури
РодилсяГарольд Клейтон Ури. (1893-04-29) 29 апреля 1893. Уолкертон, Индиана, США
Умер5 января 1981 (1981-01-05) ( 87 лет). Ла-Хойя, Калифорния, США
НациональностьСША
Alma mater
Известен
Награды
Научная карьера
СфераФизическая химия
Учреждения
Советник докторантуры Гилберт Н. Льюис
Докторанты
Подпись
Harold Urey signature.svg

Гарольд Клейтон Юри (29 апреля 1893 г. - 5 января 1981 г.) был американским физиком-химиком, чья новаторская работа по изотопам принесла ему Нобелевская премия по химии в 1934 г. за открытие дейтерия. Он сыграл значительную роль в разработке атомной бомбы, а также внес свой вклад в теории развития органической жизни из неживой материи.

Родился в Уокертоне, штат Индиана., Юри изучал термодинамику под руководством Гилберта Н. Льюиса в Калифорнийском университете в Беркли. После того как он получил докторскую степень в 1923 году, он получил стипендию от Американо-скандинавского фонда для обучения в Институте Нильса Бора в Копенгагене. Он был младшим научным сотрудником в Университете Джона Хопкинса, а затем стал адъюнкт-профессором химии в Колумбийском университете. В 1931 году он начал работу по разделению изотопов, в результате которой был открыт дейтерий.

Во время Второй мировой войны Юри обратил свои знания о разделении изотопов на проблему обогащения урана. Он возглавлял группу в Колумбийском университете, которая разработала разделение изотопов с помощью газовой диффузии. Метод был успешно разработан, став единственным методом, применяемым в ранний послевоенный период. После войны Юри стал профессором химии в Институте ядерных исследований, а позже профессором химии Райерсона в Чикагском университете.

Ури предположил, что ранняя земная атмосфера состоял из аммиака, метана и водорода. Одним из его аспирантов в Чикаго был Стэнли Л. Миллер, который в ходе эксперимента Миллера-Юри показал, что если такая смесь подвергается воздействию электрических искр и воды, она может взаимодействовать с производят аминокислоты, которые обычно считаются строительными блоками жизни. Работа с изотопами кислорода привела к открытию новой области палеоклиматических исследований. В 1958 году он принял должность профессора по специальности в новом Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD), где он помог создать факультет естественных наук. Он был одним из основателей школы химии UCSD, которая была создана в 1960 году. Он стал все больше интересоваться космической наукой, и когда Аполлон 11 вернул лунные образцы с Луны., Юри исследовал их в Лунной приемной лаборатории. Лунный астронавт Харрисон Шмитт сказал, что Юри подошел к нему в качестве добровольца для полета на Луну в один конец, заявив: «Я пойду, и мне все равно, если я не вернусь» <. 346>Содержание

  • 1 Ранняя жизнь
  • 2 Дейтерий
  • 3 Манхэттенский проект
  • 4 Послевоенные годы
  • 5 Космохимия и эксперимент Миллера – Юри
  • 6 Смерть и наследие
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Ранние годы

Гарольд Клейтон Юри родился 29 апреля 1893 года в Уокертоне, штат Индиана, в семье Сэмюэля Клейтона. Юри, школьный учитель и священник в Церкви Братьев, и его жена Кора Ребекка, урожденная Рейноэль. У него был младший брат Кларенс и младшая сестра Марта. Семья переехала в Глендора, Калифорния после того, как Сэмюэль серьезно заболел туберкулезом, в надежде, что климат улучшит его здоровье. Когда стало ясно, что он умрет, семья вернулась в Индиану, чтобы жить с овдовевшей матерью Коры. Сэмюэл умер, когда Гарольду Ури было шесть лет.

Юри получил образование в начальной школе амишей, которую окончил в возрасте 14 лет. Затем он поступил в среднюю школу в Кендалвилль, Индиана. После окончания университета в 1911 году он получил свидетельство учителя в Эрлхэм-колледже и преподавал в небольшой школе в Индиане. Позже он переехал в Монтану, где тогда жила его мать, и продолжил там преподавать.

Юри поступил в Университет Монтаны в Миссуле осенью 1914. В отличие от восточных университетов того времени, Университет Монтаны предусматривал совместное обучение студентов и преподавателей. Там Юри получил степень бакалавра наук (BS) в зоологии в 1917 году.

В результате вступления Соединенных Штатов в Первую мировую войну В том году было сильное давление в поддержку военных действий. Юри вырос в религиозной секте, выступавшей против войны. Один из его профессоров предложил ему поддержать усилия военного времени, работая химиком. Юри вместо того, чтобы служить солдатом, устроился на работу в Barrett Chemical Company в Филадельфии, производя TNT. После войны он вернулся в Университет Монтаны в качестве преподавателя химии.

Академическая карьера требовала докторской степени, поэтому в 1921 году Юри поступил на программу PhD. в Калифорнийском университете, Беркли, где он изучал термодинамику под руководством Гилберта Н. Льюиса. Его первая попытка защитить диссертацию была посвящена ионизации паров цезия. Он столкнулся с трудностями, и Мегхнад Саха опубликовал лучшую статью на ту же тему. Затем Юри написал диссертацию о состояниях ионизации идеального газа, которая впоследствии была опубликована в Astrophysical Journal. После того, как он получил докторскую степень в 1923 году, Юри получил стипендию от Американо-скандинавского фонда для обучения в Институте Нильса Бора в Копенгагене, где он встретился Вернер Гейзенберг, Ганс Крамерс, Вольфганг Паули, Георг фон Хевеши и Джон Слейтер. По завершении своего пребывания он отправился в Германию, где встретил Альберта Эйнштейна и Джеймса Франка.

. По возвращении в Соединенные Штаты Юри получил предложение провести Национальное исследование. Совет получил стипендию Гарвардского университета, а также получил предложение стать научным сотрудником Университета Джона Хопкинса. Он выбрал последнее. Прежде чем приступить к работе, он отправился в Сиэтл, Вашингтон, чтобы навестить свою мать. По пути он остановился в Эверетт, Вашингтон, где он знал женщину по имени Кейт Даум. Кейт познакомила Юри со своей сестрой Фридой. Вскоре Юри и Фрида обручились. Они поженились в доме ее отца в Лоуренс, штат Канзас, в 1926 году. У пары было четверо детей: Гертруда Бесси (Элизабет), родившаяся в 1927 году; Фрида Ребекка, 1929 года рождения; Мэри Элис, 1934 года рождения; и Джон Клейтон Ури, родившийся в 1939 году.

В Johns Hopkins, Юри и Артур Руарк написали «Атомы, кванты и молекулы» (1930), один из первых английских текстов по квантовой механике и ее теории. приложения к атомным и молекулярным системам. В 1929 году Юри стал адъюнкт-профессором химии в Колумбийском университете, где его коллегами были Рудольф Шёнхеймер, Дэвид Риттенберг и Т.И. Тейлор.

Дейтерий

В 1920-х годах Уильям Джиок и Херрик Л. Джонстон открыли стабильные изотопы кислорода. В то время изотопы не были хорошо изучены; Джеймс Чедвик не открывал нейтрон до 1932 года. Для их классификации использовались две системы, основанные на химических и физических свойствах. Последний определяли с помощью масс-спектрографа. Поскольку было известно, что атомный вес кислорода почти в 16 раз тяжелее водорода, Раймонд Бирдж и Дональд Мензель предположили, что водород имеет более один изотоп. Основываясь на разнице между результатами двух методов, они предсказали, что только один атом водорода из 4500 относится к тяжелому изотопу.

В 1931 году Юри решил его найти. Юри и рассчитал из серии Бальмера, что линии тяжелого изотопа должны иметь красное смещение от 1,1 до 1,8 Ангстремса (от 1,1 × 10 до 1,8 × 10 метров ). У Ури был доступ к 21-футовому (6,4 м) решетке спектрографу, чувствительному устройству, которое недавно было установлено в Колумбии и способно разрешить серию Бальмера. При разрешении 1 Å на миллиметр прибор должен был показать разницу примерно в 1 миллиметр. Однако, поскольку только один атом из 4500 был тяжелым, линия на спектрографе была очень слабой. Поэтому Юри решил отложить публикацию их результатов до тех пор, пока не получит более убедительных доказательств того, что это тяжелый водород.

Юри и Мерфи рассчитали на основе модели Дебая, что у тяжелого изотопа будет немного более высокая температура кипения. точка, чем светлая. Тщательно нагревая жидкий водород, можно перегонять 5 литров жидкого водорода до 1 миллилитра, который будет обогащен тяжелым изотопом в 100–200 раз. Чтобы получить пять литров жидкого водорода, они отправились в криогенную лабораторию в Национальном бюро стандартов в Вашингтоне, округ Колумбия, где им помогал Фердинанд Брикведде, которого Ури знал в Johns Hopkins.

Первый образец, который прислал Брикведд, выпаривали при 20 К (-253,2 ° C; -423,7 ° F) при давлении 1 стандартная атмосфера (100 кПа). К их удивлению, это не показало никаких доказательств обогащения. Затем Брикведде приготовил второй образец, упариванный при 14 К (-259,1 ° C; -434,5 ° F) при давлении 53 мм рт. Ст. (7,1 кПа). На этом образце бальмеровские линии тяжелого водорода были в семь раз интенсивнее. Доклад об открытии тяжелого водорода, позже названного дейтерий, был совместно опубликован Юри, Мерфи и Брикведде в 1932 году. Юри был удостоен Нобелевской премии по химии в 1934 году "за его открытие тяжелого водорода ». Он отказался присутствовать на церемонии в Стокгольме, чтобы присутствовать при рождении своей дочери Мэри Элис.

Работая с Бюро стандартов, Юри впоследствии обнаружил причину аномального образца. Водород Брикведде был отделен от воды с помощью электролиза, что привело к обеднению образца. Более того, Фрэнсис Уильям Астон теперь сообщил, что его расчетное значение атомного веса водорода было неверным, тем самым опровергая первоначальные рассуждения Бирджа и Мензеля. Однако открытие дейтерия осталось.

Юри и Вашберн попытались использовать электролиз для создания чистой тяжелой воды. Их техника была надежной, но в 1933 году они уступили ей место благодаря Льюису, располагавшему ресурсами Калифорнийского университета. Используя приближение Борна – Оппенгеймера, Юри и Дэвид Риттенберг рассчитали свойства газов, содержащих водород и дейтерий. Они распространили это на обогащающие соединения углерода, азота и кислорода. Их можно использовать в качестве индикаторов в биохимии, что приведет к совершенно новому способу изучения химических реакций. Он основал Journal of Chemical Physics в 1932 году и был его первым редактором, работая в этом качестве до 1940 года.

В Колумбии Юри возглавлял журнал. Он поддержал предложение атлантиста Кларенса Стрейта о федеральном союзе основных демократий и республиканских причин в течение Гражданская война в Испании. Он был одним из первых противников немецкого нацизма и помогал ученым-беженцам, в том числе Энрико Ферми, помогая им найти работу в Соединенных Штатах и ​​приспособиться к жизни в новой стране.

Манхэттенский проект

К тому времени, когда в Европе в 1939 году разразилась Вторая мировая война, Юри был признан мировым экспертом по разделению изотопов. Пока что разделение затронуло только легкие элементы. В 1939 и 1940 годах Юри опубликовал две статьи о разделении более тяжелых изотопов, в которых он предложил центробежное разделение. Это приобрело большое значение из-за предположения Нильса Бора о том, что уран 235 был делящимся. Поскольку считалось, что «очень сомнительно, что цепная реакция может быть установлена ​​без отделения 235 от остального урана», Юри начал интенсивные исследования того, как можно достичь обогащения урана. Помимо центробежного разделения, Джордж Кистяковский предположил, что газовая диффузия могла бы быть возможным методом. Третьей возможностью была термодиффузия. Юри координировал все исследования по разделению изотопов, включая усилия по производству тяжелой воды, которую можно было бы использовать в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.

Исполнительный комитет S-1 в Богемиан Гроув, 13 сентября 1942 года. Слева направо: Юри, Эрнест О. Лоуренс, Джеймс Б. Конант, Лайман Дж.. Бриггс, Эгер В. Мерфри и Артур Х. Комптон.

В мае 1941 года Юри был назначен членом Комитета по урану, который курировал урановый проект в рамках Национального комитета оборонных исследований (NDRC). В 1941 году Юри и Джордж Б. Пеграм возглавили дипломатическую миссию в Англию с целью наладить сотрудничество в разработке атомной бомбы. Британцы с оптимизмом смотрели на газовую диффузию, но было ясно, что и газовый, и центробежный методы сталкиваются с серьезными техническими препятствиями. В мае 1943 года, когда Манхэттенский проект набрал обороты. Юри стал главой Лаборатории замещающих материалов из сплавов военного времени (SAM Laboratories ) в Колумбии, которая отвечала за тяжелую воду и все процессы обогащения изотопов, кроме электромагнитного процесса Эрнеста Лоуренса.

Ранние отчеты о центробежном методе показали, что он не так эффективен, как предполагалось. Юри предложил использовать более эффективную, но технически более сложную противоточную систему вместо предыдущего проточного метода. К ноябрю 1941 года технические препятствия казались достаточно серьезными, чтобы от процесса отказаться. Противоточные центрифуги были разработаны после войны и сегодня являются излюбленным методом во многих странах.

Процесс газовой диффузии оставался более обнадеживающим, хотя и имел технические препятствия, которые необходимо было преодолеть. К концу 1943 года над газодиффузией у Юри работало более 700 человек. Процесс включал сотни каскадов, в которых коррозионный гексафторид урана диффундировал через газовые барьеры, постепенно обогащаясь на каждой стадии. Основная проблема заключалась в поиске надлежащих уплотнений для насосов, но самая большая трудность заключалась в создании соответствующего диффузионного барьера. Строительство огромной газодиффузионной установки К-25 шло полным ходом, прежде чем в 1944 году появилось достаточное количество подходящего барьера. В качестве резерва Юри выступал за термодиффузию.

Изношенные Усилия, Юри покинул проект в феврале 1945 года, передав свои обязанности Р. Х. Кристу. Завод К-25 начал работу в марте 1945 года, и после устранения неисправностей завод работал с поразительной эффективностью и экономичностью. Некоторое время уран подавали в установку для жидкой термодиффузии S50, затем в газообразную K-25 и, наконец, в установку для электромагнитного разделения Y-12 ; но вскоре после окончания войны заводы тепловой и электромагнитной сепарации были закрыты, и разделение производилось только на К-25. Вместе со своим близнецом К-27, построенным в 1946 году, он стал основным заводом по разделению изотопов в ранний послевоенный период. За свою работу над Манхэттенским проектом Юри был награжден медалью за заслуги от директора проекта генерал-майора Лесли Р. Гровса-младшего

Послевоенное время. лет

После войны Юри стал профессором химии в Институте ядерных исследований, а затем стал профессором химии Райерсона в Чикагском университете в 1952 году. Он не продолжил довоенных исследований изотопов. Однако, применив знания, полученные с водородом, к кислороду, он понял, что фракционирование между карбонатом и водой для кислорода-18 и кислорода-16 уменьшится в 1,04 раза при температуре от 0 до 25 ° C (от 32 до 77 ° F). Затем соотношение изотопов можно было бы использовать для определения средних температур, предполагая, что измерительное оборудование достаточно чувствительно. В команду входил его коллега Ральф Бухсбаум. Затем исследование белемнита возрастом 100 миллионов лет выявило летние и зимние температуры, которые он пережил в течение четырех лет. За это новаторское палеоклиматическое исследование Ури был награжден медалью Артура Л. Дея от Геологического общества Америки и медалью Гольдшмидта Геохимического общества. Общество.

Эксперимент Миллера-Юри

Юри активно выступал против законопроекта 1946 года Мэй-Джонсона, потому что опасался, что это приведет к военному контролю над ядерной энергией, но поддерживал и боролся за законопроект Мак-Магона заменил его и в конечном итоге создал Комиссию по атомной энергии. Приверженность Юри идеалу мирового правительства возникла еще до войны, но возможность ядерной войны сделала его еще более актуальным в его сознании. Он ездил с лекциями против войны и принимал участие в дебатах в Конгрессе по ядерным вопросам. Он публично выступал от имени Этель и Джулиуса Розенбергов и был вызван в Комитет Палаты представителей по антиамериканской деятельности.

Космохимия и эксперимент Миллера-Юри

В более поздней жизни, Юри помогал развивать область космохимии, и ему приписывают создание этого термина. Его работа над кислородом-18 привела его к разработке теории о изобилии химических элементов на Земле, а также об их изобилии и эволюции в звездах. Юри резюмировал свою работу в книге «Планеты: их происхождение и развитие» (1952). Юри предположил, что ранняя земная атмосфера состояла из аммиака, метана и водорода. Один из его аспирантов из Чикаго, Стэнли Л. Миллер, показал в эксперименте Миллера-Юри, что если такая смесь подвергается воздействию электрических искр и воды, она может взаимодействовать с производят аминокислоты, которые обычно считаются строительными блоками жизни.

Юри провел год в Соединенном Королевстве в качестве приглашенного профессора в Оксфордском университете в 1956 и 1957 годах. В 1958 году он достиг пенсионного возраста Чикагского университета - 65 лет, но он принял должность профессора по свободе в новом Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD) и переехал в Ла. Джолла, Калифорния. Впоследствии с 1970 по 1981 год он стал там почетным профессором. Юри помог создать там научный факультет. Он был одним из основателей школы химии UCSD, которая была создана в 1960 году вместе со Стэнли Миллером, Хансом Зюссом и Джимом Арнольдом.

. В конце 1950-х - начале 1960-х годов, Космическая наука стала предметом исследований после запуска Спутника I. Юри помог убедить НАСА сделать беспилотные исследования Луны приоритетом. Когда Аполлон 11 вернул образцы лунного камня с Луны, Юри исследовал их в Лунной приемной лаборатории. Образцы подтвердили утверждение Юри о том, что Луна и Земля имеют общее происхождение. В Калифорнийском университете Юри опубликовал 105 научных работ, 47 из которых были посвящены лунной тематике. Когда его спросили, почему он продолжал так много работать, он пошутил: «Ну, ты же знаешь, что я больше не на посту».

Смерть и наследие

Ури нравилось заниматься садоводством и воспитанием каттлея, цимбидиум и другие орхидеи. Он умер в Ла-Хойе, Калифорния, и похоронен на кладбище Фэрфилд в округе ДеКалб, штат Индиана.

Помимо своей Нобелевской премии, он также получил Медаль Франклина в 1943 году, Дж. Медаль Лоуренса Смита в 1962 году, Золотая медаль Королевского астрономического общества в 1966 году, Золотая пластина Американской академии достижений в 1966 году и Медаль Пристли Американского химического общества в 1973 году. В 1964 году он получил Национальную медаль науки. Он стал членом Королевского общества в 1947 году. В его честь названы лунный ударный кратер Юри, астероид 4716 Юри, а H. Премия К. Юри, присужденная за достижения в планетных науках Американским астрономическим обществом. Средняя школа Гарольда К. Ури в Уокертоне, штат Индиана, также названа в его честь, как и Ури Холл, химический факультет в Ревелльском колледже, Калифорнийский университет в Ла-Хойе. UCSD также учредил стул Harold C. Urey, первым владельцем которого является Джим Арнольд.

Notes

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-23 14:04:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте