Ганс Бете

Ганс Бете
Рожденный	Ганс Альбрехт Бете ( 1906-07-02 ) 2 июля 1906 г. Страсбург , Эльзас-Лотарингия , Германия
Умер	6 марта 2005 г. ) ( 2005-03-06 ) ( 98 лет Итака, Нью-Йорк , США
Национальность	немецкий Американский
Альма-матер	Франкфуртский университет Мюнхенский университет
Известный	Ядерная физика Звездный нуклеосинтез Квантовая электродинамика Теория возмущений резонатора Теория кристаллического поля Уравнение Бете – Солпитера Кривая Бете-Слейтера Формула Бете Формула Бете-Гейтлера Формула Бете-Фейнмана Формула Мотта-Бете Решетка Бете Подход Бете Формула Бете – Вайцзеккера Процесс Бете – Вайцзеккера
Супруг	Роуз Эвальд ( м. 1939)
Награды	1939 Премия А. Кресси Моррисон 1947 года Медаль Генри Дрейпера 1957 г. 1959 года Медаль Франклина 1961 года Медаль Эддингтона 1961 года Премия Энрико Ферми 1963 года Премия Рамфорда 1967 года. Нобелевская премия по физике 1975 Национальная медаль науки 1989 г. Золотая медаль Ломоносова 1993 Медаль Эрстеда 2001 года Медаль Брюса 2005 Медаль Бенджамина Франклина
Научная карьера
Поля	Ядерная физика
Учреждения	Тюбингенский университет Корнелльский университет Бристольский университет Манчестерский университет Чикагский университет
Диссертация	Теория дифракции электронов на кристаллах   (1928 г.)
Докторантура	Арнольд Зоммерфельд
Докторанты	Мишель Баранжер Дэвид Б. Бирд Хилдред Блюетт Питер А. Каррутерс Аджой Гатак Асоке Нат Митра Джеффри Голдстоун Роман Джекив Фрэнсис Э. Лоу Robert Eugene Marshak Уолтер Макафи Бойс МакДэниел Майкл Науенберг Джон В. Негеле Марк Нелкин Рамамурти Раджараман Джей Джей Сакурай Гордон Шоу Дэвид Дж. Таулесс
Другие известные студенты	Фриман Дайсон
Подпись

Ганс Альбрехт Бете (англ. Немецкое произношение: [ˈhans ˈbeːtə] ; 2 июля 1906 — 6 марта 2005) — немецко-американский -теоретик физик , внесший большой вклад в ядерную физику , астрофизику , квантовую электродинамику и физику твердого тела , а также получивший Нобелевскую премию по физике 1967 года за свою работу над теория звездного нуклеосинтеза . Большую часть своей карьеры Бете был профессором Корнелльского университета .

Во время Второй мировой войны он возглавлял теоретический отдел секретной лаборатории в Лос-Аламосе, которая разработала первые атомные бомбы . Там он сыграл ключевую роль в расчете критической массы оружия и разработке теории, лежащей в основе метода имплозии, использованного как в испытании Тринити , так и в оружии « Толстяк », сброшенном на Нагасаки в августе 1945 года .

После войны Бете также сыграл важную роль в разработке водородной бомбы , хотя первоначально он присоединился к проекту в надежде доказать, что его невозможно создать. Позже Бете вместе с Альбертом Эйнштейном и Чрезвычайным комитетом ученых-атомщиков проводил кампанию против ядерных испытаний и гонки ядерных вооружений . Он помог убедить администрации Кеннеди и Никсона подписать соответственно Договор о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года и Договор по противоракетной обороне 1972 года ( ОСВ-I ).

Его научные исследования никогда не прекращались, и он публиковал статьи даже после девяноста лет, что сделало его одним из немногих ученых, опубликовавших хотя бы одну крупную статью в своей области в течение каждого десятилетия своей карьеры, которая в случае Бете охватывала почти семьдесят лет. Фримен Дайсон , когда-то его аспирант, назвал его «величайшим специалистом по решению проблем 20-го века».

Ранняя жизнь

Бете родился в Страсбурге , который в то время входил в состав Рейхсланда Эльзас-Лотринген , Германия , 2 июля 1906 года, единственный ребенок Анны (урожденной Кун) и Альбрехта Бете, приват-доцента физиологии Страсбургского университета . Хотя его мать, дочь Авраама Куна , профессора Страсбургского университета, имела еврейское происхождение, был воспитан протестантом ; Бете , как и его отец, он стал атеистом . и позже

Ганс Бете, 12 лет, с родителями

Его отец принял должность профессора и директора Института физиологии Кильского университета в 1912 году, и семья переехала в квартиру директора института. Первоначально он обучался в частном порядке у профессионального учителя в группе из восьми девочек и мальчиков. Семья снова переехала в 1915 году, когда его отец стал главой нового Института физиологии Франкфуртского университета имени Гете .

Бете посещал гимназию имени Гете во Франкфурте , Германия. Его образование было прервано в 1916 году, когда он заболел туберкулезом , и его отправили в Бад-Кройцнах для выздоровления. К 1917 году он достаточно выздоровел, чтобы посещать местную Realschule , а в следующем году его отправили в Odenwaldschule , частную школу-интернат с совместным обучением . Он снова посещал гимназию имени Гете в течение последних трех лет средней школы, с 1922 по 1924 год.

Сдав аттестат зрелости , Бете в 1924 году поступил во Франкфуртский университет. Он решил специализироваться на химии . Обучение физике было плохим, и хотя во Франкфурте были выдающиеся математики, такие как Карл Людвиг Зигель и Отто Сас , Бете не нравились их подходы, которые представляли математику без привязки к другим наукам. Бете обнаружил, что он был плохим экспериментатором, который испортил свой лабораторный халат, пролив на него серную кислоту , но более интересной ему показалась передовая физика, которую преподавал доцент Вальтер Герлах . Герлах ушел в 1925 году, и его заменил Карл Мейснер , который посоветовал Бете поступить в университет с лучшей школой теоретической физики, в частности в Мюнхенский университет , где он мог бы учиться у Арнольда Зоммерфельда .

Бете поступил в Мюнхенский университет в апреле 1926 года, куда Зоммерфельд взял его студентом по рекомендации Мейснера. Зоммерфельд читал продвинутый курс дифференциальных уравнений в физике, который понравился Бете. Будучи столь известным ученым, Зоммерфельд часто получал предварительные копии научных статей, которые выставлял на обсуждение на еженедельных вечерних семинарах. Когда прибыл Бете, Зоммерфельд только что получил Эрвина Шрёдингера статьи по волновой механике .

Для своей докторской диссертации Зоммерфельд предложил Бете изучить дифракцию электронов в кристаллах . В качестве отправной точки Зоммерфельд предложил статью Пауля Эвальда 1914 года о дифракции рентгеновских лучей в кристаллах. Бете позже вспоминал, что он стал слишком амбициозен, и в погоне за большей точностью его расчеты излишне усложнились. встретил Вольфганга Паули , Паули сказал ему: «После рассказов Зоммерфельда о тебе я ожидал от тебя гораздо большего, чем твоя диссертация». Когда он впервые «Думаю, со стороны Паули, — вспоминал позже Бете, — это был комплимент».

Ранние работы

После того, как Бете получил докторскую степень, Эрвин Маделунг предложил ему должность ассистента во Франкфурте, и в сентябре 1928 года Бете переехал к своему отцу, который недавно развелся с его матерью. Его отец познакомился с Верой Конгель ранее в том же году и женился на ней в 1929 году. У них было двое детей: Дорис, 1933 года рождения, и Клаус, 1934 года рождения.

Бете не нашел работу во Франкфурте очень стимулирующей, и в 1929 году он принял предложение Эвальда в Высшую техническую школу в Штутгарте . Там он написал то, что считал своей величайшей работой: К теории прохождения быстрых корпускулярных лучей через вещество . Основываясь на Максом Борном интерпретации уравнения Шредингера , Бете вывел упрощенную формулу для решения проблем столкновений, используя преобразование Фурье , которая сегодня известна как формула Бете . Он подал эту статью для получения степени магистра в 1930 году.

Зоммерфельд рекомендовал Бете получить стипендию Фонда Рокфеллера для путешествий в 1929 году. Это давало 150 долларов в месяц (около 3000 долларов в долларах 2023 года). ) учиться за границей. В 1930 году Бете решил заняться постдокторской работой в Кавендишской лаборатории в Кембриджского университета Англии, где он работал под руководством Ральфа Фаулера . По просьбе Патрика Блэкетта , работавшего с камерами Вильсона , Бете создал релятивистскую версию формулы Бете.

Бете был известен своим чувством юмора, и вместе с Гвидо Беком и Вольфгангом Рицлером , двумя другими научными сотрудниками с докторской степенью , создал мистификационную статью «Квантовая теория температуры абсолютного нуля» , в которой он вычислил постоянную тонкой структуры из абсолютного нуля. нулевая температура в единицах Цельсия. Статья высмеивала определенный класс статей по теоретической физике того времени, которые были чисто умозрительными и основывались на ложных числовых аргументах, таких как попытки Артура Эддингтона объяснить значение постоянной тонкой структуры на основе фундаментальных величин в более ранних работах. бумага. Они были вынуждены принести извинения.

На вторую половину своей стипендии Бете решил поехать в лабораторию Энрико Ферми в Риме в феврале 1931 года. Ферми произвел на него большое впечатление, и он сожалел, что не поехал в Рим первым. Бете разработал анзац Бете — метод поиска точных решений для собственных значений и векторов некоторых одномерных квантовых моделей многих тел. На него повлияли простота Ферми и строгость Зоммерфельда в подходе к проблемам, и эти качества повлияли на его собственные более поздние исследования.

Фонд Рокфеллера предложил продлить стипендию Бете, позволив ему вернуться в Италию в 1932 году. Тем временем Бете работал у Зоммерфельда в Мюнхене приват-доцентом . Поскольку Бете свободно говорил по-английски, Зоммерфельд поручил Бете руководить всеми своими англоговорящими научными сотрудниками, включая Ллойда П. Смита из Корнелльского университета . Бете принял просьбу Карла Шееля написать для Handbuch der Physik статью о квантовой механике водорода и гелия. Рецензируя статью спустя десятилетия, Роберт Бахер и Виктор Вайскопф отметили, что она необычна по глубине и широте рассмотрения темы и требует очень небольшого обновления для издания 1959 года. попросил Бете помочь ему с Затем Зоммерфельд статьей об электронах в металлах. В статье были рассмотрены основы того, что сейчас называют физикой твердого тела . Бете выбрал совершенно новую область и четко, последовательно и полно осветил ее. Его работа над статьями в справочнике занимала большую часть его времени в Риме, но он также написал совместно с Ферми статью о другой новой области, квантовой электродинамике , описывающей релятивистские взаимодействия заряженных частиц.

В 1932 году Бете принял назначение на должность доцента Тюбингенского университета , где Ганс Гейгер был профессором экспериментальной физики. Одним из первых законов, принятых новым нацистским правительством, был Закон о восстановлении профессиональной государственной службы . Из-за своего еврейского происхождения Бете был уволен с государственной должности в университете. Гейгер отказался помочь, но Зоммерфельд немедленно вернул Бете стипендию в Мюнхене. Зоммерфельд провел большую часть летнего семестра 1933 года в поисках мест для еврейских студентов и коллег.

Бете покинул Германию в 1933 году, переехав в Англию после получения предложения на должность лектора в Манчестерском университете на год благодаря связям Зоммерфельда с Уильямом Лоуренсом Брэггом . Он переехал к своему другу Рудольфу Пайерлсу и жене Пайерлса Гене. Пайерлс был коллегой-немецким физиком, которому также запретили занимать академические должности в Германии, потому что он был евреем. Это означало, что Бете было с кем поговорить по-немецки, и ему не приходилось есть английскую еду. Их отношения были как профессиональными, так и личными. Пайерлс пробудил интерес Бете к ядерной физике . После того, как Чедвик и Морис Гольдхабер открыли фотораспад дейтерия Джеймс , Чедвик предложил Бете и Пайерлсу найти теоретическое объяснение этого явления. Это они сделали во время четырехчасовой поездки на поезде из Кембриджа обратно в Манчестер. В ближайшие годы Бете продолжит расследование.

В 1933 году физический факультет Корнелла искал нового физика-теоретика, и Ллойд Смит настоятельно рекомендовал Бете. Это поддержал Брэгг, который в то время находился с визитом в Корнелле. В августе 1934 года Корнелл предложил Бете должность исполняющего обязанности доцента. Бете уже согласился на годовую стипендию для работы с Невиллом Моттом в Бристольском университете в течение семестра, но Корнелл согласился позволить ему начать работу весной 1935 года. Перед отъездом в Соединенные Штаты в сентябре 1934 года он посетил Институт Нильса Бора в Копенгагене , где сделал предложение Хильде Леви , которая согласилась. Против этого брака выступила мать Бете, которая, несмотря на еврейское происхождение, не хотела, чтобы он женился на еврейке. За несколько дней до свадьбы в декабре Бете разорвала помолвку. Нильс Бор и Джеймс Франк были настолько потрясены этим поступком Бете, что его снова не приглашали в институт до окончания Второй мировой войны .

США

Бете прибыл в Соединенные Штаты в феврале 1935 года и поступил на факультет Корнелльского университета с зарплатой в 3000 долларов. Назначение Бете было частью целенаправленной попытки нового руководителя физического факультета Розуэлла Клифтона Гиббса заняться ядерной физикой. Гиббс нанял Стэнли Ливингстона , который работал с Эрнестом Лоуренсом , для строительства циклотрона в Корнелле. Для комплектования команды Корнеллу понадобился экспериментатор, и по совету Бете и Ливингстона он нанял Роберта Бахера . Бете получила запросы на посещение Колумбийского университета от Исидора Исаака Раби , Принстонского университета от Эдварда Кондона , Рочестерского университета от Ли Дюбриджа , Университета Пердью от Карла Ларк-Горовица , Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне от Фрэнсиса Уиллера Лумиса и Гарвардского университета от Фрэнсиса Уиллера Лумиса. Джон Хасбрук Ван Флек . Гиббс предпринял меры, чтобы предотвратить переманивание Бете, назначив его постоянным доцентом в 1936 году с уверенностью, что вскоре последует повышение до профессора.

Вместе с Бахером и Ливингстоном Бете опубликовал серию из трех статей: в котором обобщена большая часть того, что было известно о ядерной физике до того времени, и который неофициально стал известен как «Библия Бете». Это оставалось стандартной работой по этой теме в течение многих лет. В этом отчете он также продолжил с того места, на котором остановились другие, заполняя пробелы в более старой литературе. Лумис предложил Бете должность профессора в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, но Корнелл соответствовал предложенной должности и зарплате в 6000 долларов. Он писал матери:

Я о ведущем теоретике Америки. Это не значит лучший. Вигнер определенно лучше, а Оппенгеймер и Теллер , вероятно, не хуже. Но я больше делаю и больше говорю, и это тоже имеет значение.

Иллюстрация последовательности протон-протонной цепной реакции

Обзор цикла CNO-I – ядро ​​гелия высвобождается на верхнем левом этапе.

17 марта 1938 года Бете посетил Институте Карнеги и Университете Джорджа Вашингтона четвертую ежегодную Вашингтонскую конференцию по теоретической физике в . Приглашенных участников было всего 34, но среди них были Грегори Брейт , Субраманьян Чандрасекхар , Джордж Гамов , Дональд Мензель , Джон фон Нейман , Бенгт Стрёмгрен , Эдвард Теллер и Мерл Туве . Бете сначала отклонил приглашение принять участие, поскольку тема конференции — производство звездной энергии — его не интересовала, но Теллер убедил его поехать. На конференции Стрёмгрен подробно рассказал о том, что было известно о температуре, плотности и химическом составе Солнца, и предложил физикам найти объяснение. Гамов и Карл Фридрих фон Вайцзеккер в статье 1937 года предположили, что энергия Солнца является результатом цепной реакции протон-протон :

п

+

п

→

2 1 Д

+

и +

+

н и

Но это не учитывало наблюдение элементов тяжелее гелия. К концу конференции Бете, работая в сотрудничестве с Чарльзом Критчфилдом , придумал серию последующих ядерных реакций, которые объяснили, как светится Солнце:

2 1 Д	+	п	→	3 2 Он	+	с
3 2 Он	+	4 2 Он	→	7 4 Будь	+	с
7 4 Будь	+	и −	→	7 3 Ли	+	н и
7 3 Ли	+	п	→	2  4 2 Он

Не упускалось из виду, что это не объясняет процессов в более тяжелых звездах. В то время существовали сомнения относительно того, описывает ли протон-протонный цикл процессы на Солнце, но более поздние измерения температуры и светимости ядра Солнца показывают, что это так. Вернувшись в Корнелл, Бете изучил соответствующие ядерные реакции и сечения реакций , что привело к открытию цикла углерод-азот-кислород (цикл CNO) :

12 6 С	+	п	→	13 7 Н	+	с
13 7 Н			→	13 6 С	+	и +	+	н и
13 6 С	+	п	→	14 7 Н	+	с
14 7 Н	+	п	→	15 8 О	+	с
15 8 О			→	15 7 Н	+	и +	+	н и
15 7 Н	+	п	→	12 6 С	+	4 2 Он

Две статьи, одна о протон-протонном цикле, написанная в соавторстве с Кричфилдом, а другая о цикле углерод-кислород-азот (CNO), были отправлены в Physical Review для публикации.

После «Хрустальной ночи» мать Бете боялась оставаться в Германии. Воспользовавшись своим страсбургским происхождением, она смогла эмигрировать в США в июне 1939 года по французской квоте, а не по немецкой, которая была заполнена. Аспирант Бете Роберт Маршак отметил, что Нью-Йоркская академия наук предлагает премию в 500 долларов за лучшую неопубликованную работу по теме солнечной и звездной энергии. Поэтому Бете, нуждавшийся в 250 долларах, чтобы выкупить мебель своей матери, забрал циклическую работу CNO и отправил ее в Нью-Йоркскую академию наук. Он выиграл приз, и Бете дал Маршаку гонорар в размере 50 долларов за поиск и потратил 250 долларов на освобождение мебели его матери. Впоследствии статья была опубликована в журнале Physical Review в марте. Это был прорыв в понимании звезд, и Бете получил Нобелевскую премию по физике в 1967 году. рукописную записку, в В 2002 году, в возрасте 96 лет, Бете отправил Джону Н. Бахколлу которой поздравил его с использованием наблюдений солнечных нейтрино, чтобы показать, что цикл CNO составляет примерно 7% энергии Солнца; Наблюдения нейтрино начались с Рэймонда Дэвиса-младшего , чей эксперимент был основан на расчетах и ​​поддержке Бахколла, и эта записка привела к тому, что Дэвис получил долю Нобелевской премии 2002 года.

Бете женился на Роуз Эвальд, дочери Пауля Эвальда , 13 сентября 1939 года на простой гражданской церемонии. Она эмигрировала в Соединенные Штаты и училась в Университете Дьюка, и они встретились, когда Бете читала там лекции в 1937 году. У них было двое детей, Генри и Моника. (Генри был экспертом по контрактному бриджу и бывшим мужем Китти Мансон Купер .)

Бете стал натурализованным гражданином Соединенных Штатов в марте 1941 года. В письме Зоммерфельду в 1947 году Бете признался, что «в Америке я чувствую себя гораздо лучше, чем когда-либо в Германии. Как будто я родился в Германии только по ошибке и приехал на свою настоящую родину только в 28 лет».

Манхэттенский проект

Бете в Лос-Аламосе лаборатории Значок удостоверения личности

Когда началась Вторая мировая война, Бете хотел внести свой вклад в военные действия. но не мог работать над секретными проектами, пока не стал гражданином. Следуя совету Калифорнийского технологического института аэродинамика Теодора фон Кармана , Бете сотрудничал со своим другом Эдвардом Теллером над теорией ударных волн, которые генерируются при прохождении снаряда через газ. Бете считал ее одной из самых влиятельных своих газет. Он также работал над теорией бронепробития, которая была немедленно засекречена армией, что сделало невозможным для Бете (который в то время не был гражданином Америки) доступ к дальнейшим исследованиям этой теории.

Получив допуск к секретной информации в декабре 1941 года, Бете поступил на работу в Радиационную лабораторию Массачусетского технологического института , где изобрел направленный ответвитель с дыркой Бете , который используется в микроволновых волноводах , например, в радиолокационных установках. В Чикаго в июне 1942 года, а затем в июле в Калифорнийском университете в Беркли он участвовал в ряде встреч по приглашению Роберта Оппенгеймера, на которых обсуждались первые проекты атомной бомбы . Они рассмотрели предварительные расчеты Роберта Сербера , Стэна Франкеля и других, а также обсудили возможности использования урана-235 и плутония . (Затем Теллер поднял вопрос о перспективе создания термоядерного устройства, «Супер-бомбы» Теллера . В какой-то момент Теллер спросил, можно ли поджечь азот в атмосфере. Бете и Эмилю Конопински пришлось выполнить расчеты, демонстрирующие фактическую невозможность такого явление. ) «Бомбу деления нужно было сделать, — вспоминал он позже, — потому что, предположительно, это делали немцы».

Когда Оппенгеймеру было поручено создать секретную лабораторию по разработке оружия в Лос-Аламосе , он назначил Бете директором Т (теоретического) отдела, самого маленького, но самого престижного подразделения лаборатории. Этот шаг разозлил столь же квалифицированных, но более трудных в управлении Теллера и Феликса Блоха , которые жаждали этой работы. Серия разногласий между Бете и Теллером в период с февраля по июнь 1944 года по поводу относительного приоритета суперисследований привела к тому, что группа Теллера была исключена из отдела Т и передана непосредственно под командование Оппенгеймера. В сентябре он стал частью нового подразделения F Ферми.

Работа Бете в Лос-Аламосе включала расчет критической массы и эффективности урана-235, а также увеличение количества ядерного деления во взрывающейся атомной бомбе. Вместе с Ричардом Фейнманом он разработал формулу для расчета взрывной мощности бомбы. После августа 1944 года, когда лаборатория была реорганизована и переориентирована на решение проблемы взрыва плутониевой бомбы, Бете посвятил большую часть своего времени изучению гидродинамических аспектов имплозии, и эту работу он продолжил до 1944 года. В 1945 году он работал над нейтронным инициатором, а позже — над распространением излучения от взрывающейся атомной бомбы. подтвердило Ядерное испытание «Тринити» точность результатов Т-подразделения. Когда он был взорван в пустыне Нью-Мексико 16 июля 1945 года, Бете в первую очередь беспокоился об его эффективной работе, а не о моральных последствиях. Сообщается, что он прокомментировал: «Я не философ».

Водородная бомба

После войны Бете утверждал, что аварийного проекта по созданию водородной бомбы . не следует предпринимать попытки создания хотя после того, как президент Гарри Трумэн объявил о начале такого проекта и начале Корейской войны , Бете подписался и сыграл ключевую роль в разработке оружия. Хотя Бете довел проект до конца, он надеялся, что создать водородную бомбу будет невозможно. Позже, в 1968 году, он отметил очевидное противоречие в своей позиции: сначала он выступал против разработки оружия, а затем помогал в его создании:

Всего за несколько месяцев до этого разразилась Корейская война, и я впервые увидел прямую конфронтацию с коммунистами . Это было слишком тревожно. выглядела Холодная война так, как будто вот-вот перерастет в горячую. Тогда я понял, что должен изменить свою прежнюю позицию. Если бы я не работал над бомбой, это сделал бы кто-то другой, и я думал, что если бы я был в Лос-Аламосе, я все еще мог бы быть силой, выступающей за разоружение. Поэтому я согласился принять участие в разработке водородной бомбы . Это казалось вполне логичным. Но иногда мне хотелось бы быть более последовательным идеалистом .

Что касается его собственной роли в проекте и ее отношения к спору о том, кто отвечал за дизайн , Бете позже сказал, что:

После того, как водородная бомба была создана, репортеры стали называть Теллера отцом водородной бомбы. Для истории, я думаю, точнее будет сказать, что Улам — отец, потому что он дал семя, а Теллер — мать, потому что он остался с ребенком. Что касается меня, то я думаю, что я акушерка .

В 1954 году Бете давал показания от имени Дж. Роберта Оппенгеймера на слушаниях по делу о безопасности Оппенгеймера . В частности, Бете утверждал, что позиция Оппенгеймера против разработки водородной бомбы в конце 1940-х годов не помешала ее разработке - тема, которая рассматривалась как ключевой мотивирующий фактор слушаний. Бете утверждал, что события, которые привели к успешной конструкции Теллера-Улама, были результатом счастливой случайности, а не вопроса рабочей силы или логического развития ранее существовавших идей. Во время слушания Бете и его жена также изо всех сил пытались убедить Эдварда Теллера не давать показаний. Однако Теллер не согласился, и его показания сыграли главную роль в отзыве допуска Оппенгеймера . Хотя в предвоенные годы Бете и Теллер были в очень хороших отношениях, конфликт между ними во время Манхэттенского проекта и особенно во время эпизода с Оппенгеймером навсегда испортил их отношения.

Более поздняя работа

Баранья смена

Ганс Бете читает лекцию в Университете Далхаузи , 1978 год.

После окончания войны Бете вернулся в Корнелл. В июне 1947 года он участвовал в конференции острова Шелтер . спонсируемая Национальной академией наук и проходившая в отеле Ram's Head Inn на острове Шелтер в Нью-Йорке Конференция «Основы квантовой механики», , стала первой крупной физической конференцией, проведенной после войны. Для американских физиков это был шанс собраться вместе, продолжить с того места, на котором они остановились перед войной, и определить направление послевоенных исследований.

Главным предметом обсуждения на конференции стало открытие, сделанное Уиллисом Лэмбом и его аспирантом Робертом Ретерфордом незадолго до начала конференции, что одно из двух возможных квантовых состояний атомов водорода имеет немного большую энергию, чем предсказывает теория Поля Дирака. ; это стало известно как сдвиг Лэмба . Оппенгеймер и Вайскопф предположили, что это произошло в результате квантовых флуктуаций электромагнитного поля, которые придали электрону больше энергии. Согласно довоенной квантовой электродинамике (КЭД), энергия электрона состояла из чистой энергии, которую он имел при отсоединении от электромагнитного поля, и собственной энергии, возникающей в результате электромагнитной связи, но обе они были ненаблюдаемы, поскольку электромагнитное поле невозможно выключить. КЭД дала бесконечные значения собственной энергии; но лэмбовский сдвиг показал, что они одновременно реальны и конечны. Ганс Крамерс предложил в качестве решения перенормировку , но никто не знал, как выполнить расчет.

Бете удалось выполнить расчет в поезде из Нью-Йорка в Скенектади , где он работал в компании General Electric . Он сделал это, осознав, что это нерелятивистский процесс, что значительно упростило расчеты. Затраченную энергию легко удалить, поскольку она уже включена в наблюдаемую массу электрона. Член собственной энергии теперь увеличивался логарифмически, а не линейно, что делало его математически сходящимся. Бете пришел к значению лэмбовского сдвига 1040 МГц, что чрезвычайно близко к значению, полученному экспериментально Ламбом и Ретерфордом. Его статья, опубликованная в журнале Physical Review в августе 1947 года, имела объем всего три страницы и содержала всего двенадцать математических уравнений, но имела огромное влияние. Предполагалось, что бесконечности указывают на фундаментальную ошибочность КЭД и необходимость создания новой, радикальной теории; Бете продемонстрировал, что в этом нет необходимости.

Одна из самых известных статей Бете — та, которую он никогда не писал: статья Альфера-Бете-Гамова 1948 года . Георгий Гамов добавил имя Бете (заочно), не посоветовавшись с ним, зная, что Бете не будет возражать, и вопреки Ральфа Альфера желанию . Очевидно, это было отражением чувства юмора Гамова, который хотел, чтобы название статьи звучало как первые три буквы греческого алфавита. Будучи одним из рецензентов Physical Review , Бете увидел рукопись и вычеркнул слова «заочно».

Астрофизика

Бете считал, что атомное ядро ​​похоже на каплю квантовой жидкости . Он исследовал проблему ядерной материи , рассматривая работу Кейта Брюкнера по теории возмущений . Работая с Джеффри Голдстоуном , он нашел решение для случая, когда существовал безграничный хардкорный потенциал. Затем, работая с Бэрдом Брандоу и Альбертом Петчеком, он придумал приближение, которое превратило уравнение рассеяния в легко решаемое дифференциальное уравнение . Это затем привело его к уравнению Бете-Фаддеева, обобщению подхода Людвига Фаддеева к трехчастичному рассеянию. Затем он использовал эти методы для изучения нейтронных звезд , плотность которых аналогична плотности ядер.

Бете продолжал заниматься исследованиями сверхновых , нейтронных звезд, черных дыр и других проблем теоретической астрофизики до конца девяностых. При этом он сотрудничал с Джеральдом Э. Брауном из Университета Стоуни-Брук . В 1978 году Браун предложил им сотрудничать в области сверхновых. К тому времени это было достаточно хорошо понятно, но расчеты все еще оставались проблемой. Используя методы, отточенные десятилетиями работы в области ядерной физики, и некоторый опыт расчетов, связанных с ядерными взрывами, Бете решил проблемы, связанные с гравитационным коллапсом звезд и тем, как различные факторы влияют на взрыв сверхновой. И снова ему удалось свести проблему к набору дифференциальных уравнений и решить их.

В возрасте 85 лет Бете написал важную статью о проблеме солнечных нейтрино , в которой помог установить механизм преобразования электронных нейтрино в мюонные нейтрино, предложенный Станиславом Михеевым , Алексеем Смирновым и Линкольном Вольфенштейном для объяснения досадного расхождения между теорией и экспериментом. Бете утверждал, что физика за пределами Стандартной модели для понимания проблемы солнечных нейтрино необходима , поскольку она предполагала, что нейтрино не имеют массы и, следовательно, не могут превращаться друг в друга; тогда как эффект ТБО требовал, чтобы это произошло. Бете надеялся, что подтверждающие доказательства будут найдены Нейтринной обсерваторией Садбери (SNO) в Онтарио к его 90-летию, но звонок из SNO пришел к нему только в июне 2001 года, когда ему было почти 95 лет.

В 1996 году Кип Торн обратился к Бете и Брауну по поводу LIGO , лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, предназначенной для обнаружения гравитационных волн от слияния нейтронных звезд и черных дыр. Поскольку Бете и Браун умели рассчитывать невидимые вещи, могли ли они рассмотреть слияния? 90-летний Бете быстро воодушевился и вскоре приступил к необходимым расчетам. Результатом стала статья 1998 года «Эволюция бинарных компактных объектов, которые сливаются», которую Браун считал лучшим из того, что они создали вместе.

позиции

Бете дает интервью журналистам

В 1968 году Бете вместе с физиком IBM Ричардом Гарвином опубликовал статью, в которой подробно критиковалась система защиты от межконтинентальных баллистических ракет , предложенная Министерством обороны . Два физика описали в статье, что практически любую меру, предпринятую Соединенными Штатами, можно легко сорвать с помощью относительно простых ловушек. Бете был одним из основных сторонников подписания в 1963 году Договора о частичном запрещении испытаний, запрещающего дальнейшие испытания ядерного оружия в атмосфере.

В 1980-е и 1990-е годы Бете выступал за мирное использование ядерной энергии . После чернобыльской катастрофы Бете входил в состав комитета экспертов, анализировавшего происшествие. Они пришли к выводу, что реактор имел фундаментально ошибочную конструкцию, а также что человеческая ошибка внесла значительный вклад в аварию. "Мы с коллегами установили, - пояснил он, - что чернобыльская катастрофа говорит нам о недостатках советской политической и административной системы, а не о проблемах с ядерной энергетикой". На протяжении всей своей жизни Бете оставался решительным сторонником производства электроэнергии из ядерной энергии, которую он описал в 1977 году как «необходимость, а не просто вариант».

В 1980-х годах он и другие физики выступали против ракетной системы Стратегической оборонной инициативы, задуманной администрацией Рональда Рейгана . В 1995 году, в возрасте 88 лет, Бете написал открытое письмо, призывая всех учёных «прекратить и воздерживаться» от работы над любыми аспектами разработки и производства ядерного оружия. В 2004 году он присоединился к 47 другим нобелевским лауреатам , подписавшим письмо, поддерживающее Джона Керри на посту президента Соединенных Штатов как человека, который «вернет науке ее подобающее место в правительстве».

Историк Грегг Херкен писал:

Когда Оппенгеймер умер, давний друг Оппи, Ганс Бете, принял на себя мантию сознательного ученого в этой стране. Подобно Джефферсону и Адамсу, Теллер и Бете доживут до нового столетия, для формирования которого они и их коллеги так много сделали.

Личная жизнь

Значок Роуз Бете Лос-Аламос

Хобби Бете включало страсть к коллекционированию марок. Он любил природу и всю свою жизнь был страстным любителем пеших прогулок, исследуя Альпы и Скалистые горы . Он умер в своем доме в Итаке, штат Нью-Йорк , 6 марта 2005 года от застойной сердечной недостаточности. У него остались жена Роуз Эвальд Бете и двое детей. На момент смерти он был почетным профессором физики Джона Венделла Андерсона в Корнелльском университете .

Почести и награды

Бете получил множество наград и наград при жизни и после нее. Он стал членом Американской академии искусств и наук в 1947 году. и в том же году он также получил наук. Национальной академии медаль Генри Дрейпера и был избран членом Американского философского общества . Он был награжден медалью Макса Планка в 1955 году, медалью Франклина в 1959 году, Королевского астрономического общества медалью Эддингтона и Комиссии по атомной энергии США премией Энрико Ферми в 1961 году. премия Рамфорда в 1963 году, Нобелевская премия по физике 1967 года, Национальная медаль науки в 1975 году, медаль Эрстеда в 1993 году, медаль Брюса в 2001 году, и посмертно в 2005 году Медаль Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в области науки Американского философского общества .

Бете был избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRS) в 1957 году . и в 1993 году он прочитал Бейкеровскую лекцию в Королевском обществе о механизме сверхновых. В 1978 году он был избран членом Немецкой академии наук Леопольдина .

Корнелл назвал третий из пяти новых колледжей-интернатов , каждый из которых назван в честь выдающегося бывшего преподавателя Корнелла, как Дом Ганса Бете в его честь. Точно так же в его честь назван Центр Ганса Бете, 322 Fourth Street NE, Вашингтон, округ Колумбия, где находится Совет за пригодный для жизни мир , где Бете долгое время был членом правления. а также Центр теоретической физики Бете при Боннском университете в Германии. Его именем назван астероид . , 30828 Бете открытый в 1990 году Американского физического общества . премия имени Ханса Бете Его именем также была названа

В популярной культуре

Бете сыграл Мэтью Гиннесс в телевизионном мини-сериале 1980 года «Оппенгеймер» и Густав Скарсгард в фильме 2023 года «Оппенгеймер» . В научно-фантастическом сериале «Города в полете» в Джеймса Блиша честь Бете названо мощное оружие под названием «Бластер Бете».

Избранные публикации

• Бете, Х.А. «Теория высокочастотного выпрямления кремниевыми кристаллами» , Массачусетского технологического института Радиационная лаборатория (MIT), Министерство энергетики США (через предшествовавшее агентство — Комиссию по атомной энергии ) (29 октября 1942 г.).
• Бете, Х.А. «Теоретическая оценка максимально возможного ядерного взрыва» , Лаборатория атомной энергии Ноллс, Скенектади, штат Нью-Йорк, Министерство энергетики США (через предшествовавшее агентство — Комиссию по атомной энергии ) (31 января 1950 г.).
• Бете, штат Ха; Раджараман, Р. «Проблема трех тел в ядерной материи» , Университет Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, Министерство энергетики США (через предшествовавшее агентство – Комиссию по атомной энергии ), (1967).
• Бете, Х.А. «Заметка об обратном тормозном излучении в сильном электромагнитном поле» , Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), Министерство энергетики США (через предшествовавшее ей агентство — Комиссию по атомной энергии ) (сентябрь 1972 г.).
• Бете, Х.А. «Принцип Паули и рассеяние пионов» , Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), Министерство энергетики США (через предшествовавшее агентство — Комиссию по атомной энергии ), (октябрь 1972 г.).
• Бете, Х.А. «Термоядерный гибридный реактор» , Национальные лаборатории Сандии , Министерство энергетики США (август 1981 г.).

См. также

• Анион водорода
• Список еврейских нобелевских лауреатов

Ссылки

• Бернштейн, Джереми (1980). Ганс Бете, пророк энергии . Нью-Йорк: Основные книги. ISBN  978-0-465-02903-7 .
• Бете, Ганс А. (1991). Дорога из Лос-Аламоса . Нью-Йорк: Американский институт физики. ISBN  978-0-88318-707-4 .
• Брайан, Денис (2001). Голос гения: беседы с учёными, получившими Нобелевскую премию, и другими светилами . Кембридж, Массачусетс: Паб Perseus. ISBN  978-0-7382-0447-5 .
• Браун, Джеральд Э .; Ли, Сабина (2009). Ганс Альбрехт Бете (PDF) . Биографические мемуары. Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук.
• Браун, Джеральд Э .; Ли, Чан-Хван, ред. (2006). Ганс Бете и его физика . Нью-Джерси: Всемирное научное издательство. ISBN  981-256-609-0 .
• Херкен, Грегг (2002). Братство бомбы: запутанные жизни и преданность Роберта Оппенгеймера, Эрнеста Лоуренса и Эдварда Теллера . Нью-Йорк: Генри Холт и компания. ISBN  0-8050-6588-1 .
• Ходдесон, Лилиан ; Хенриксен, Пол В.; Мид, Роджер А.; Вестфолл, Кэтрин Л. (1993). Критическая сборка: техническая история Лос-Аламоса в годы Оппенгеймера, 1943–1945 . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-44132-3 . OCLC   26764320 .
• Швебер, Сильван С. (2000). В тени бомбы: Бете, Оппенгеймер и моральная ответственность учёного . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-04989-2 .
• Швебер, Сильван С. (2012). Ядерные силы: Становление физика Ганса Бете . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. ISBN  978-0-674-06587-1 .
• Сас, Ференц Мортон (1992). Британские ученые и Манхэттенский проект: годы Лос-Аламоса . Нью-Йорк: Пресса Святого Мартина. ISBN  978-0-312-06167-8 . ОСЛК   23901666 .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с Гансом Бете, на Викискладе?

• Видеоинтервью 1986 года. Война и мир в ядерный век.
• Аудиоинтервью 1993 года с Гансом Бете Ричарда Роудса. Голоса Манхэттенского проекта.
• Аудиоинтервью 1982 года с Гансом Бете, автор Мартина Шервина. Голоса Манхэттенского проекта.
• Видеоинтервью Синтии К. Келли с Роуз Бете, 2014 г. Голоса Манхэттенского проекта
• Три лекции Ганса Бете из Корнелльского университета
• Текст речи о вручении медали Эддингтона
• Некрологи
  • Некролог Ганса Бете из The Economist журнала
  • Некролог Ганса Бете из Guardian газеты
• Аннотированная библиография Ганса Бете из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос.
• Стенограмма интервью «Устная история» с Гансом Бете 17 января 1964 года, Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора - интервью Томаса С. Куна в Двинелл-холле Калифорнийского университета в Беркли.
• Стенограмма интервью «Устная история» с Гансом Бете 27 октября 1966 года, Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора - Сессия I, интервью Чарльза Вайнера и Джагдиша Мехры в Корнельском университете
• Стенограмма интервью «Устная история» с Гансом Бете 17 ноября 1967 года, Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора - Сессия II, интервью Чарльза Вайнера в Корнельском университете
• Стенограмма интервью «Устная история» с Гансом Бете 8 мая 1972 года, Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора - Сессия III, интервью Чарльза Вайнера в Корнельском университете
• Стенограмма интервью «Устная история» с Гансом Бете 29 апреля 1981 года, Американский институт физики, Библиотека и архив Нильса Бора - интервью Лилиан Ходдесон на Сицилии
• Видео выступления под названием «Написание биографии живого ученого: Ганс Бете», архивировано 14 мая 2013 г., на Wayback Machine, предоставленное СС Швебером.
• Ханс Бете рассказывает историю своей жизни в Web of Stories
• О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Ганс Бете» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
• Ганс Бете в проекте «Математическая генеалогия»
• Боули, Роджер; Меррифилд, Майкл; Падилья, Антонио (Тони). «αβγ – Статья об Альфа-Бета-Гамме» . Шестьдесят символов . Брэди Харан из Ноттингемского университета .
• Ганс Бете на Nobelprize.org