Войти
| Генри Мозли | |
|---|---|
 Мозли в 1914 году | |
| Родился | Генри Гвин Джеффрис Мозли. (1887-11-23) 23 ноября 1887 года. Уэймут, Дорсет, Англия |
| Умер | 10 августа 1915 (1915-08 -10) (27 лет). Галлиполи, Османская Турция |
| Причина смерти | Погиб в бою |
| Национальность | Английский |
| Гражданство | Британский |
| Образование | Тринити-колледж, Оксфордский университет. Манчестерский университет |
| Известен | атомным номером, законом Мозли |
| Награды | Медаль Маттеуччи (1919) |
| Научная карьера | |
| Области | Физика, химия |
| Влияния | Эрнест Резерфорд |
Генри Гвин Джеффрис Мозли (; 23 ноября 1887 г. - 10 августа 1915 г.) был английским физиком, чей вклад в науку физика было обоснованием физических законов предыдущих эмпирических и c химическое понятие атомного номера . Это связано с его разработкой закона Мозли в рентгеновских спектрах.
Закон Мозли продвинул атомную физику, ядерную физику и квантовую физику, предоставив первые экспериментальные доказательства в пользу Нильса Бора. теория, за исключением спектра атома водорода, воспроизвести который была разработана теория Бора. Эта теория уточнила модель Эрнеста Резерфорда и Антониуса ван ден Брука, которая предполагала, что атом содержит в своем ядре количество положительных ядерных зарядов, которое равно его (атомному) номеру в периодической таблице. Эта модель остается общепринятой и сегодня.
Когда Первая мировая война разразилась в Западной Европе, Мозли оставил свою исследовательскую работу в Оксфордском университете, чтобы стать волонтером в Королевские инженеры из британской армии. Мозли был назначен в отряд солдат Британской империи, вторгшихся в регион Галлиполи, Турция, в апреле 1915 года в качестве офицера телекоммуникаций. Мозли был застрелен во время битвы при Галлиполи 10 августа 1915 года, в возрасте 27 лет. Эксперты предполагали, что в противном случае Мозли мог бы получить Нобелевскую премию по физике в 1916 году..
Генри Г.Дж. Мозли, известный своим друзьям как Гарри, родился в Уэймуте в Дорсет в 1887 году. Его отец Генри Ноттидж Мозли (1844–1891), умерший, когда Мозли был совсем молод, был биологом, а также профессором анатомии и физиологии в Оксфордском университете, который был членом. Матерью Мозли была Амабель Гвин Джеффрис, дочь валлийского биолога и конхолога Джона Гвина Джеффриса. Она также была чемпионкой Великобритании по шахматам среди женщин в 1913 году.
Мозли была очень многообещающим школьником в школе Summer Fields (где входила одна из четырех «лиг») назван в его честь), и ему была присуждена королевская стипендия для обучения в Итонском колледже. В 1906 году он получил в Итоне премии по химии и физике. В 1906 году Мозли поступил в Тринити-колледж Оксфордского университета, где получил степень бакалавра. Во время учебы в Оксфорде Мозли присоединился к Университетской Ложе Аполлона. Сразу после окончания Оксфорда в 1910 году Мозли стал демонстратором физики в Манчестерском университете под руководством сэра Эрнеста Резерфорда. В течение первого года обучения Мозли в Манчестере у него была преподавательская нагрузка в качестве ассистента аспиранта, но после этого первого года он был переведен с преподавательских обязанностей на работу аспирантом-исследователем. Он отказался от стипендии, предложенной Резерфордом, предпочтя вернуться в Оксфорд в ноябре 1913 года, где ему было предоставлено лабораторное оборудование, но без поддержки.
Эксперименты с энергией бета-частицы в 1912 году, Мозли показал, что высокие потенциалы достижимы с помощью радиоактивного источника радия, тем самым изобрав первую атомную батарею, хотя он не смог произвести 1 МэВ, необходимую для остановки частиц.
В 1913 году Мозли наблюдал и измерял рентгеновские спектры различных химических элементов (в основном металлов), которые были обнаружены этим методом дифракции через кристаллы. Это было пионером в применении метода рентгеновской спектроскопии в физике с использованием закона дифракции Брэгга для определения длин волн рентгеновского излучения. Мозли обнаружил систематическую математическую связь между длинами волн создаваемого рентгеновского излучения и атомными номерами металлов, которые использовались в качестве мишеней в рентгеновских трубках. Это стало известно как закон Мозли.
До открытия Мозли атомные номера (или элементное число) элемента считались полу-произвольными последовательными числами, основанными на последовательности атомных масс, но несколько изменены там, где химики сочли эту модификацию желательной, например, русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым. В своем изобретении Периодической таблицы элементов Менделеев поменял местами несколько пар элементов, чтобы поместить их в более подходящие места в этой таблице элементов. Например, металлам кобальт и никель были присвоены атомные номера 27 и 28, соответственно, на основании их известных химических и физических свойств, хотя они имеют почти одинаковые атомные массы.. Фактически, атомная масса кобальта немного больше, чем у никеля, что привело бы к их расположению в обратном порядке, если бы они были помещены в Периодическую таблицу вслепую в соответствии с атомной массой. Эксперименты Мозли по рентгеновской спектроскопии показали, прямо из их физики, что кобальт и никель имеют разные атомные номера, 27 и 28, и что они правильно помещены в Периодическую таблицу с помощью объективных измерений их атомных номеров Мозли. Таким образом, открытие Мозли продемонстрировало, что атомные номера элементов - это не просто произвольные числа, основанные на химии и интуиции химиков, но, скорее, они имеют прочную экспериментальную основу из физики их рентгеновских спектров.
Кроме того, Мозли показал, что были пробелы в последовательности атомных номеров под номерами 43, 61, 72 и 75. Эти пробелы теперь известны, соответственно, как места расположения радиоактивных синтетических элементов технеций и прометий, а также два последних довольно редких встречающихся в природе стабильных элемента гафний (обнаружен в 1923 году) и рений (открыт в 1925 году). Об этих четырех элементах при жизни Мозли ничего не было известно, даже о самом их существовании. Основываясь на интуиции очень опытного химика, Дмитрий Менделеев предсказал существование недостающего элемента в Периодической таблице, которая, как позже выяснилось, заполнена технецием, и Богуслав Браунер предсказал существование еще одного недостающего элемента в этой таблице, которая, как позже выяснилось, заполнена прометием. Эксперименты Генри Мозли подтвердили эти предсказания, показав, какие именно отсутствующие атомные номера были 43 и 61. Кроме того, Мозли предсказал существование еще двух неоткрытых элементов, с атомными номерами 72 и 75, и дал очень убедительные доказательства того, что Других пробелов в Периодической таблице между элементами алюминий (атомный номер 13) и золото (атомный номер 79) не было.
Последний вопрос о возможности появления большего количества неоткрытых («отсутствующих») элементов был постоянной проблемой среди химиков всего мира, особенно с учетом существования большого семейства лантаноидов серия редкоземельных элементов. Мозли смог продемонстрировать, что эти элементы лантаноидов, то есть от лантана до лютеция, должны иметь ровно 15 членов - не больше и не меньше. Количество элементов в лантаноидах было вопросом, который далеко не решался химиками начала 20 века. Они еще не могли производить чистые образцы всех редкоземельных элементов, даже в форме их солей, а в некоторых случаях они не могли различать смеси двух очень похожих (соседних) редкоземельных элементов. элементы из близлежащих чистых металлов Периодической таблицы. Например, был так называемый «элемент», которому даже было дано химическое название «дидим ». Несколько лет спустя было обнаружено, что «дидимий» представляет собой просто смесь двух настоящих редкоземельных элементов, и им дали названия неодим и празеодим, что означает «новый близнец» и « зеленый близнец ». Кроме того, во времена Мозли еще не был изобретен способ разделения редкоземельных элементов методом ионного обмена.
Метод Мозли в ранней рентгеновской спектроскопии позволил быстро решить указанные выше химические проблемы, некоторые из которых занимали химиков в течение ряда лет. Мозли также предсказал существование 61-го элемента, лантаноида, о существовании которого ранее не подозревали. Спустя несколько лет этот элемент 61 был создан искусственно в ядерных реакторах и получил название прометий.
До Мозли и его закона атомная числа считались полупроизвольным порядковым числом, неопределенно возрастающим с атомным весом, но не определяемым им строго. Открытие Мозли показало, что атомные номера не были присвоены произвольно, а, скорее, они имеют определенную физическую основу. Мозли предположил, что каждый последующий элемент имеет ядерный заряд ровно на одну единицу больше, чем его предшественник. Мозли пересмотрел идею атомных чисел из ее предыдущего статуса как специального числового тега, чтобы помочь отсортировать элементы в точную последовательность возрастающих атомных чисел, что сделало Периодическую таблицу точной. (Позднее это должно было стать основой принципа Ауфбау в атомных исследованиях.) Как отметил Бор, закон Мозли предоставил достаточно полный экспериментальный набор данных, подтверждающих (новое из 1911) концепция Эрнеста Резерфорда и Антониуса ван ден Брука об атоме с положительно заряженным ядром, окруженным отрицательно заряженными электронами, в котором понимается атомный номер быть точным физическим числом положительных зарядов (позже обнаруженных и названных протонами ) в центральных атомных ядрах элементов. Мозли упомянул вышеупомянутых двух ученых в своей исследовательской статье, но на самом деле не упомянул Бора, который тогда был довольно новичком на сцене. Было обнаружено, что простая модификация формул Ридберга и Бора дает теоретическое обоснование эмпирически выведенного закона Мозли для определения атомных номеров.
Рентгеновские спектрометры являются краеугольным камнем рентгеновской кристаллографии. Рентгеновские спектрометры, какими их знал Мозли, работали следующим образом. Использовалась стеклянная колба электронная трубка, аналогичная той, что держал Мозли на фотографии. Внутри вакуумированной трубки электроны стреляли в металлическое вещество (т.е. образец чистого элемента в работе Мозли), вызывая ионизацию электронов из внутренних электронных оболочек элемента. Отскок электронов в эти отверстия во внутренних оболочках затем вызывает испускание рентгеновских фотонов, которые выводятся из трубки в виде полулуча через отверстие во внешней защите от рентгеновского излучения. Затем они дифрагируют на стандартизированном кристалле соли, при этом угловые результаты считываются как фотографические линии при экспонировании рентгеновской пленки, закрепленной снаружи вакуумной трубки на известном расстоянии. Применение закона Брэгга (после некоторых первоначальных предположений о средних расстояниях между атомами в металлическом кристалле, основанных на его плотности) затем позволило вычислить длину волны испускаемого рентгеновского излучения.
Мозли участвовал в проектировании и разработке раннего оборудования для рентгеновской спектрометрии, изучая некоторые методы у Уильяма Генри Брэгга и Уильяма Лоуренса Брэгга в университете из Лидса, а также развитие других. Многие методы рентгеновской спектроскопии были вдохновлены методами, которые используются с спектроскопами видимого света спектроскопами и спектрограммами, путем замены кристаллы, ионизационные камеры и фотопластинки для их аналогов в световой спектроскопии. В некоторых случаях Мозли считал необходимым модифицировать свое оборудование, чтобы обнаруживать особенно мягкие [нижняя частота ] рентгеновские лучи, которые не могли проникать ни в воздух, ни в бумагу, работая со своими приборами в вакуумной камере..
Где-то в первой половине 1914 года Мозли ушел в отставку со своей должности в Манчестере с планами вернуться в Оксфорд и продолжить там свои физические исследования. Однако Первая мировая война разразилась в августе 1914 года, и Мозли отклонил это предложение о работе, чтобы вместо этого поступить на службу в королевские инженеры британской армии. Его семья и друзья пытались убедить его не присоединяться, но он считал это своим долгом. Мозли служил техническим офицером связи во время битвы при Галлиполи в Турции, начиная с апреля 1915 года, где он был убит в бою 10 августа 1915 года. Мозли был убит выстрелом в голову турецким снайпером во время телефонного разговора с военным приказом.
Голубая табличка, установленная Королевским химическим обществом на Таунсенд-билдинг лаборатории Кларендон в Оксфорде в 2007 году в ознаменование начала 20-летия Мозли. столетние исследования рентгеновских лучей, испускаемых элементами. Мозли, которому на момент смерти было всего двадцать семь лет, мог бы, по мнению некоторых ученых, внести большой вклад в познание атомной структуры, если бы он выжил. Нильс Бор сказал в 1962 году, что работа Резерфорда «вообще не воспринималась всерьез» и что «большие перемены исходили от Мозли».
Роберт Милликен писал: «В исследовании, которому суждено чтобы войти в десятку самых блестящих по замыслу, умелых в исполнении и просвещающих результаты в истории науки, молодой человек двадцати шести лет распахнул окна, через которые мы можем взглянуть на субатомный мир определенность и определенность, о которых раньше и не снилось. Если бы европейская война не привела к другому результату, кроме уничтожения этой молодой жизни, одно это сделало бы ее одним из самых ужасных и непоправимых преступлений в истории ».
Джордж Сартон написал: «Его слава уже была установлена на таком надежном основании, что его память навсегда останется зеленой. Он - один из бессмертных в науке, и хотя он внес бы много других дополнений в наши знания, если бы его жизнь была сохранена, взносы, уже начисленные ему, имели такую основу Важно то, что вероятность того, что он превзойдет самого себя, была крайне мала. Весьма вероятно, что как бы долго он ни жил, его будут помнить в основном из-за «закона Мозли», который он опубликовал в возрасте двадцати шести лет ».
Айзек Азимов писал:« Ввиду того, что он [Мозли] мог бы все же совершить... его смерть могла быть самой дорогостоящей смертью в войне для человечества в целом ». Айзек Азимов также предположил, что в случае, если он не был убит во время службы британцам Empire, Мозли вполне мог быть удостоен Нобелевской премии по физике в 1916 году, которая, наряду с премией по химии, никому в тот год не была присуждена. лауреаты Нобелевской премии по физике в два предшествующих года, 1914 и 1915, а в следующем, 1917 году. В 1914 году Макс фон Лауэ из Германия получил Нобелевскую премию в Физикам за его открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах, что было решающим шагом на пути к изобретению Рентгеновская спектроскопия. Затем, в 1915 году, Уильям Генри Брэгг и Уильям Лоуренс Брэгг, британская пара отца и сына, разделили эту Нобелевскую премию за свои открытия в обратной задаче - определение структуры кристаллов с использованием Рентгеновские снимки (Роберт Чарльз Брэгг, другой сын Уильяма Генри Брэгга, также был убит в Галлиполи 2 сентября 1915 года). Затем Мозли использовал дифракцию рентгеновских лучей на известных кристаллах при измерении рентгеновских спектров металлов. Это было первое использование рентгеновской спектроскопии, а также еще один шаг к созданию рентгеновской кристаллографии. Кроме того, методы и анализ Мозли в значительной степени поддержали концепцию атомного числа, поставив ее на прочный, физический фундамент. Более того, Чарльз Баркла из Великобритании был удостоен Нобелевской премии в 1917 году за свою экспериментальную работу по использованию рентгеновской спектроскопии в обнаружении характеристических рентгеновских частот испускается различными элементами, особенно металлами. «Зигбан, продолживший работу Мозли, получил одну [Нобелевскую премию по физике в 1924 году]». Таким образом, открытия Мозли были такого же масштаба, что и открытия его коллег, и, кроме того, Мозли сделал еще больший шаг, продемонстрировав реальную основу атомных чисел. Эрнест Резерфорд прокомментировал, что работа Мозли «позволила ему завершить в течение двух лет с самого начала своей карьеры ряд исследований, которые наверняка принесли бы ему Нобелевскую премию».
Мемориальные доски Мозли были установлены в Манчестере и Итон, и стипендию Королевского общества, учрежденную по его воле, вторым получателем был физик П. М.С. Блэкетт, который впоследствии стал президентом Общества.
Институт физики Медаль и премия Генри Мозли названы в его честь.
 | Викискладе есть материалы, связанные с Генри Мозли. |
 | Викиисточник содержит текст Британской энциклопедии 1922 года статья о «Генри Мозли ». |
