Войти
| Юлий Ашкин | |
|---|---|
 Значок Джулиуса Ашкина в Лос-Аламосе | |
| Родившийся | ( 1920-08-23)23 августа 1920 г. Бруклин, Нью-Йорк |
| Умер | 4 июня 1982 г. (1982-06-04)(61 год) Питтсбург, Пенсильвания |
| Гражданство | Соединенные Штаты |
| Альма-матер | Колумбийский университет |
| Научная карьера | |
| Поля | Физика |
| Учреждения | Металлургическая лаборатория Лос-Аламосская лаборатория Университета Рочестера Университет Карнеги-Меллона |
| Тезис | Две проблемы статистической механики кристаллов. I. Распространение порядка в кристаллических решетках. II. Статистика двумерных решеток с четырьмя компонентами. (1943) |
| Докторант | Уиллис Лэмб |
Юлиус Ашкин (23 августа 1920 г. - 4 июня 1982 г.) был лидером в экспериментальной и теоретической физике, известным своим развитием физики элементарных частиц от ядерной физики. Как физик-теоретик он внес вклад в области статистической механики, физики твердого тела, ядерной физики и физики элементарных частиц. Как физик-экспериментатор, его основной вклад касался прохождения определенных частиц (пи-мезонов или пионов ) через твердое вещество и их последующего распада. Он получил признание за качество своих исследований и преподавания.
Юлиус Ашкин родился в Бруклине, штат Нью-Йорк, 23 августа 1920 года. Его родителями были Айседор и Анна Ашкины. У него было два младших брата и сестры, брат Артур, также физик, и сестра Рут. Одна старшая сестра, Гертруда, умерла в молодости. Семейный дом находился в Бруклине, Нью-Йорк, по адресу 983 E 27 Street. Исадор иммигрировал в Соединенные Штаты из Одессы, Украина, в возрасте 19 лет. Анна, на пять лет моложе, также приехала из Украины (в ее случае из Галиции ). Через десять лет после своего приземления в Нью-Йорке Исадор стал гражданином США и руководил зуботехнической лабораторией на Деланси-стрит, 139 на Манхэттене.
Ашкин учился в средней школе Джеймса Мэдисона в Бруклине, которую окончил в 1936 году, когда ему еще оставалось несколько недель до своего 16-летия. На последнем курсе он получал почести и награды. Ему была присуждена стипендия для учебы в Колумбийском университете, где он проучился четыре года в качестве бакалавра с 1936 по 1940 год и три года в качестве выпускника с 1940 по 1943 год.
Физиками, работавшими на факультете Колумбийского университета в те годы, были профессора Энрико Ферми, Исидор Исаак Раби, Ханс Бете (в гостях), Эдвард Теллер (в гостях) и инструкторы Арнольд Нордсик, Хью Пакстон и Уиллис Лэмб. Все эти люди были признаны одними из лучших в своем поколении, и четверо из них - Ферми, Раби, Бете и Лэмб - должны были быть удостоены Нобелевской премии.
Будучи студентом, Ашкин был приглашен в почетное математическое общество и получил награды. Он поступил в осенний семестр ассистентом преподавателя и начал работать над получением степени магистра. Год спустя, получив эту степень, он начал работать над докторской степенью. под руководством Уиллиса Лэмба. Будучи аспирантом, Ашкин написал одну статью по астрофизике. и две статьи по статистической механике. Он сотрудничал с Лэмбом в написании первой из двух статей по статистической механике и с Теллером в написании второй. Эта вторая статья, «Статистика двумерных решеток с четырьмя компонентами», с тех пор часто цитируется. Он получил докторскую степень. по физике в 1943 г.
Во второй половине 1942 г., прежде чем получить степень доктора философии работы, Ашкин принял предложение поработать в Манхэттенском проекте. Первые работы по созданию атомной бомбы проводились в Колумбии в течение шести лет, когда Ашкин был там студентом и аспирантом. Когда в 1938 году был открыт процесс ядерного деления, ученые во многих местах Европы и США начали интенсивную работу по пониманию этого явления и контролю за ним. Исследователи из Колумбийского и близлежащего Принстонского университета были в авангарде этой работы. Нет информации о том, насколько Ашкин был вовлечен в эту работу на этом раннем этапе своей карьеры, но несомненно, что физический факультет Колумбии был местом работы ученых, которые посвятили себя секретной разработке нового и феноменально мощное оружие. Среди этих людей были уже упомянутые люди - Ферми, Раби, Теллер и Бете - а также Лео Сцилард (который работал с Ферми, чтобы продемонстрировать возможность ядерной реакции), Герберт Л. Андерсон (тогда, как и Ашкин, аспирант Колумбийского университета)), Джон Р. Даннинг (доцент Колумбийского университета, построивший небольшой циклотрон в середине 1930-х годов), Уолтер Зинн (профессор Колумбийского университета, который работал с Колумбийским циклотроном, чтобы продемонстрировать возможность устойчивой цепной реакции), Джордж Б. Пеграм (декан факультетов политологии, философии и естественных наук Колумбийского университета, который помог доставить Ферми в Соединенные Штаты и свел его с представителями военно-морского департамента США для первого обсуждения атомной бомбы) и Гарольд Ури (помощник профессор химии, чьи работы по разделению изотопов привели к открытию дейтерия). Кроме того, Колумбию посетили ученые Принстонского университета, которые координировали свою работу с коллегами из Колумбии. В их число входили Джон Уиллер, Эдвард Кройц и Роберт Р. Уилсон.
Когда Ашкин принял приглашение присоединиться к Манхэттенскому проекту, он все еще работал над своей докторской диссертацией. Последние несколько месяцев 1942 года он провел в Металлургической лаборатории Чикагского университета, а затем с середины 1943 до середины 1945 года работал в лаборатории Лос-Аламоса. Ученые Металлургической лаборатории, или, как ее еще называли, Met Lab, использовали ядерный реактор под названием Chicago Pile, чтобы произвести первую в мире управляемую цепную реакцию. Они построили реактор на заброшенной площадке для игры в сквош под трибуной стадиона Стагг-Филд, старого футбольного стадиона университета. Их привез из Колумбии и Принстона Артур Комптон, профессор физики Чикагского университета. Met Lab состояла из двух отделов. Ферми, Андерсон, Зинн, Кройц и Сциллард были ключевыми членами физического отдела; Бете и Теллер из теоретического отдела.
Хотя интерес, опыт и навыки Ашкина, казалось бы, поместили его в теоретический отдел, он работал в отделе физики в группе под названием «Ядерная физика - экспериментальная». Его место в этой группе предполагает, что Ашкин имел предыдущий опыт проведения ядерных экспериментов, будучи студентом Колумбийского университета. Вместе с другими членами группы - Фельдом, Сциллардом, Робертом Ф. Кристи, Гербертом Е. Кубичеком и С. Бернстайном (не изучено) - Ашкин подготовил ряд технических отчетов по теоретическим аспектам ядерного деления. Вместе с Фельдом он также подготовил практический отчет об отравлении и производстве на электростанции, в котором рассматривался энергетический потенциал устойчивых ядерных реакций, а также радиационное отравление и другие опасности, которые их сопровождали. Все эти отчеты были секретными на момент их подготовки, а с тех пор были рассекречены и опубликованы.
В Лос-Аламосе Ашкин был направлен на работу в теоретический отдел, возглавляемый Бете. В этом дивизионе было пять групп, и Ашкин был отнесен к группе 4 «Проблемы диффузии». Его обязанности в целом позволяли ему опираться на работу, которую он проделал в качестве аспиранта и за несколько месяцев в Met Lab. Руководителем группы Т-4 был Ричард Фейнман; Ашкин был альтернативным лидером. Первыми членами были Ричард Эрих и Фредерик Райнс. Теодор Велтон [ де ] присоединился к ней ранней весной 1944 года. Основная задача группы состояла в том, чтобы оценить скорость, с которой нейтроны будут диффундировать через взрывное ядро бомбы во время ядерного деления. Позднее Фейнман несколько шутливо заявил, что работа, проделанная в Лос-Аламосе, была в основном инженерной, а не научной. Велтон, однако, рассказал о долгих трудных часах, приподнятом настроении и сплоченности группы и сказал, что они достигли отличных успехов в теоретической физике. Их работа требовала большого количества математических вычислений, которые, как вспоминал Велтон, они выполняли с использованием математических таблиц Администрации рабочих проектов и больших механических калькуляторов Marchant. Фактически, их помощник, рядовой по имени Мюррей Пешкин, вспомнил, что у группы была бесконечная потребность в расчетах. Будучи студентом со специализацией в области физики в то время, когда он был принят на работу, он, как он вспоминал, был назначен «для решения дифференциальных уравнений, которые были необходимы для предсказания критической массы бомбы при различных предположениях о многих неизвестных свойствах ядер в материал бомбы ".
Охрана в Лос-Аламосе была очень строгой по стандартам того времени. Это было необитаемое пустынное место (бывшая частная школа), периметр которого был огорожен, а у ворот стояла охрана. Ученым разрешили выйти за пределы объекта, но транспорта было мало. (Поскольку они не были военнослужащими, им нельзя было приказать соблюдать приказы о неразглашении военной тайны, и вместо этого они добровольно согласились подчиняться им.) Хотя городские ученые, такие как Ашкин, были далеки от развлечений, которые позволяют себе города, они находили забавные занятия. Помогло то, что некоторые из замужних женщин смогли привести своих жен жить в город Лос-Аламос, и таким образом группы мужчин и женщин могли собираться вместе для общественных мероприятий. К ним относятся такие вещи, как походы по холмам и каньонам окрестных пустынных территорий. Вероятно, Ашкин занимался командными видами спорта на открытом воздухе в Лос-Аламосе. Коллега из Met Lab вспомнил, как играл с ним и Фельдом в сенсорный футбол на открытом пространстве под названием «Мидуэй» в Чикагском университете.
Фейнман особенно умел заквашивать тяжелую работу веселыми играми. Его гений был настолько же игривым, насколько и серьезным. Он гордился тем, что обманывал цензоров почты, угадывал комбинации сейфов, в которых хранились секретные файлы, взламывал дверные замки и дразнил охранников (он уходил от главных ворот, кружил по периметру к дыре в заборе, повторял - войдите в помещение, а затем снова выйдите из ворот, вызывая тем самым замешательство и ужас). Он также любил стучать в свои бонго-барабаны - практика, которая заставляла тех, кто находился в пределах слышимости, скрипеть зубами, но который, по его мнению, помогал ему соприкоснуться с духи индейцев, ранее населявших это место. Физики известны своей любовью к музыке, особенно к классической музыке, и своим умением ее играть. Фейнман не был чем-то необычным в своей любви к игре на барабанах, но его выбор музыкальных жанров был нетипичным, как и отсутствие у него навыков барабанщика. Похоже, что музыка, созданная его друзьями, оскорбила его так же, как его безжалостный шум оскорбил их. Когда Ашкин играл на магнитофоне, Фейнман сказал, что он использовал «чертовски популярную деревянную трубку... для создания шумов, имеющих однозначное соответствие черным точкам на листе бумаги - в имитации музыки».
В 1946 году, до того, как ученые из Лос-Аламоса разошлись по миру, был короткий период, в течение которого они читали лекции по предметам, в которых они разбирались. Программа была названа «Университет Лос-Аламоса», и некоторые младшие сотрудники лаборатории получили кредит колледжа за их посещение. Ашкина были по теоретической механике. В описании курса говорится, что он охватывает динамику частиц, твердых тел, упругих сред и жидкостей с использованием векторного анализа, динамики частиц, уравнений Лагранжа и уравнений Гамильтона.
Вместе с другими членами команды Фейнмана Ашкин подготовил технические отчеты, находясь в Лос-Аламосе. В то время они были засекречены, но с тех пор обнародованы. Один пример дает представление о работе, выполняемой группой. Это расчет критических масс, включая эффекты распределения нейтронных энергий, Фейнман, Р.П. Велтон, TA; Ашкин, Дж.; Ehrlich, R.; Пешкин, М.; and Reines, F. Report LA-524 (Del.) 21 января 1947 г. (выдержка из реферата: «Разработаны удобные приближенные методы для расчета критических размеров и скоростей размножения сферических активных ядер, окруженных бесконечными тамперами. Особое внимание уделяется дается для тех проблем, которые возникают из-за того, что нейтроны с разными скоростями обладают разными свойствами. Эти методы по существу состоят в приближении плотностей нейтронов на каждой скорости с помощью основных форм колебаний для каждой скорости ").
16 июля 1945 года Ашкин присутствовал при первом в истории взрыве ядерной бомбы на полигоне Тринити в Аламогордо. Лишь немногим из многих ученых было позволено стать свидетелями этого неописуемо драматического кульминационного момента их работы. Ашкин, вероятно, был там из-за своей работы по радиационному отравлению, начатой в Met Lab и, вероятно, продолженной впоследствии.
В 1950 году выяснилось, что один из ученых в Лос-Аламосе, Клаус Фукс, предоставлял советскому разведывательному бюро НКГБ секретную информацию об исследованиях бомбы. Между 1943 и 1946 годами Фукс работал как в Колумбии, так и в Лос-Аламосе. Когда ФБР взяло интервью у Бете и Фейнмана об их отношениях с Фуксом во время пребывания в Лос-Аламосе, Фейнман сказал, что Фукс был тихим, сдержанным и не был склонен общаться с другими учеными вне работы. Он также сказал, что, по его мнению, Фукс был менее сдержан с Ашкином и казался дружелюбным с ним.
Покинув Лос-Аламос в 1946 году, Ашкин получил должность доцента в Университете Рочестера, а в 1950 году перешел в Технологический институт Карнеги (позже Университет Карнеги-Меллона). Он оставался в КМУ до конца своей жизни, работая профессором и некоторое время заведующим кафедрой физики. Роберт Маршак привел Ашкина в Рочестерский университет в 1946 году. В качестве доцента он преподавал механику, термодинамику и теоретическую физику и проводил новаторские эксперименты по нейтрон-протонному, протон-протонному и нуклон-нуклонному рассеянию.
Находясь в Рочестере, Ашкин был первым ученым, официально признавшим важность диаграммы Фейнмана. Фейнман разработал диаграмму в 1948 году, чтобы обеспечить простую визуализацию математических выражений, управляющих поведением субатомных частиц. Хотя диаграмма и ее ответвления позже рассматривались как чрезвычайно важные инструменты, Фейнман не дал им теоретической основы и не объяснил, как он предложил их использовать. Физикам было трудно понять их функцию, они не верили в их простоту и не хотели давать им формальное признание. Позже Фейнман сказал, что физики не осознавали силу диаграммы и использовали более сложный метод, созданный Джулианом Швингером. По его словам, Ашкин был первым, кто нарушил этот шаблон: «Они так или иначе не смогли этого сделать. Им пришлось пройти через этот [метод Швингера], чтобы поверить в это. Но это нормально. Единственный человек, который этого не сделал. Первым документом, в котором он использовался напрямую, - который я продолжал искать, я продолжал листать Physical Review, когда он выходил - был Ашкин. Он провел некоторые вычисления для какого-то эксперимента и сказал: «Мы» Я рассчитал это по правилам Фейнмана ». Буп! Вот это было написано! Потом постепенно все больше и больше людей делали это ».
Во время преподавания в Рочестерском университете Ашкин женился на Клэр Рудерман, биологе, учившейся в том же университете. У пары было две дочери, Бет и Лора.
В 1950 году Ашкин поступил на физический факультет Университета Карнеги-Меллона (затем Технологический институт Карнеги), где Эдвард Кройц был главой отдела и директором нового протонного синхроциклотрона на 450 МэВ, который CIT построил в соседнем Саксонбурге, штат Пенсильвания. Присоединяясь к коллегам-ученым Линкольну Вольфенштейну и Серджио де Бенедетти, в это время Ашкин начал переходить от теоретической работы к экспериментальной. Циклотрон использовался в Саксонбургском центре ядерных исследований до середины 1970-х годов, когда он был демонтирован, и с его помощью Ашкин смог получить некоторые из своих самых известных экспериментальных результатов.
В 1953 году вместе с Бете, его бывшим руководителем теоретической работы в Лос-Аламосе, Ашкин опубликовал статью, тесно связанную с их работой. В этой статье «Прохождение излучений через материю» обобщены эффекты частиц и излучения при их прохождении через твердые тела. Со временем он стал стандартным справочником для экспериментаторов-физиков. Используя циклотрон CIT и следуя работе, проделанной Бете и Робертом Э. Маршаком, Ашкин провел эксперименты по определению характеристик короткоживущей частицы - пи-мезона или пиона, которые образуются, когда протоны космических лучей высоких энергий и другие космические лучевые компоненты взаимодействуют с веществом в атмосфере Земли. Ашкин занимал должность заведующего кафедрой физики с 1961 по 1972 год. После его смерти CMU учредил в его честь Премию Юлиуса Ашкина за преподавание.
В 1958–1959 гг. Ашкин выиграл грант Фонда Форда на то, чтобы провести год творческого отпуска в Женеве, Швейцария, в ЦЕРН, Европейской организации ядерных исследований. Там он стал членом первой группы ученых, использовавших новый синхроциклотрон этого учреждения на 600 МэВ. Используя этот ускоритель частиц, он помог сделать важное открытие, которое подтвердило один из аспектов теории слабых взаимодействий VA. При поддержке гранта Фонда Гуггенхайма в 1968 году он также провел год в качестве научного сотрудника в колледже All Souls College в Оксфорде.
Ашкин умер в больнице Монтефиоре в Питтсбурге, штат Пенсильвания, 4 июня 1982 года после продолжительной болезни.
