Джон Александр Симпсон
Джон Александр Симпсон | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | 3 ноября 1916 г. |
| Умер | 31 августа 2000 г. (83 года) |
| Гражданство | Соединенные Штаты |
| Альма-матер | Рид Колледж Нью-Йоркский университет |
| Известный | Космический луч Ядерная физика астрофизика высоких энергий Исследование космоса |
| Награды | Медаль Гагарина (1986). Премия Бруно Росси (1991). Медаль Арктовского (1993). Премия Лео Силарда за лекторство (1999) Медаль Уильяма Боуи (2000) |
| Научная карьера | |
| Поля | Физика |
| Учреждения | Чикагский университет Лаборатория астрофизики и космических исследований (ЛАСР) Вашингтон, округ Колумбия |
| Диссертация | Уменьшение естественного времени нечувствительности в счетчиках Гейгера – Мюллера (1944 г.) |
| Докторантура | Серж Александр Корф |
| Докторанты | Сэм Трейман Эдвард С. Стоун Джордж Глёклер Брайан Картрайт Гленн М. Мейсон Джеймс Дж. Битти Дуглас К. Гамильтон |
Джон Александр Симпсон (3 ноября 1916 – 31 августа 2000) был американским физиком и научным педагогом. Он был глубоко привержен просвещению общественности и политических лидеров о науке и ее значениях, особенно как главный основатель «Бюллетеня ученых-атомщиков» и давний член Совета спонсоров организации. [1]
Он известен такими изобретениями, как α-частиц пропорциональный счетчик газового потока (для измерения выхода плутония в присутствии продуктов деления высокой интенсивности ) и нейтронный монитор . [1] и за запуск в космос нескольких созданных им приборов, таких как монитор потока пыли [ сломанный якорь ] на борту космического корабля «Звездная пыль» . [2]
Симпсон провел свою карьеру в качестве преподавателя и исследователя в Чикагского университета Институте Энрико Ферми и на физическом факультете , где он проводил эксперименты по ядерной физике и космическим лучам . Его исследования продолжались за несколько недель до его смерти. [1] [3] [4] Он умер от пневмонии , которой заразился в больнице после успешной операции на сердце . [1] [3] [4] В год его смерти его космические инструменты отправляли данные в течение почти 40 лет. [3]
Ранняя жизнь [ править ]
Симпсон родился в Портленде, штат Орегон , и в ранние годы был опытным кларнетистом и саксофонистом , получив награду в средней школе за свою виртуозность . [1] Он получил степень бакалавра искусств в Рид-колледже в 1940 году, где заинтересовался историей науки и техники от греков до средневековья и новейшими открытиями в области астрономии и физики . [1] [5] [6] Он получил степень магистра Нью -Йоркского университета в 1943 году и степень доктора философии годом позже. [4] [7] Это было в Нью-Йоркском университете в 1943 году, когда Симпсона пригласили на работу в Чикагский университет . университета, Волни Уилсон, администратор металлургической лаборатории попросил его помочь изобрести приборы для измерения высоких уровней радиоактивности . Потребовалось немало убедительных усилий, но Симпсон в конце концов согласился помочь. [5]
Исследования [ править ]
Симпсон начал свою профессиональную карьеру в качестве физика в 1943 году, где он был руководителем группы Манхэттенского проекта . [1] [3] Манхэттенский проект был кодовым названием проекта США совместно с Великобританией и Канадой, который осуществлялся во время Второй мировой войны по разработке первых атомных бомб . Во время Второй мировой войны правительства обычно нанимали физиков для выполнения таких задач. Симпсон принял это предложение после того, как осознал социальные и человеческие последствия ядерной энергетики и захотел принять участие в ее развитии. Благодаря этому Симпсон стал одним из основателей и первым председателем Чикагской организации ученых-атомщиков в августе 1945 года, на следующий день после того, как Соединенные Штаты сбросили атомную бомбу на Хиросиму , и через два года после начала его карьеры. [1] [8] В том же году он также стал соучредителем «Бюллетеня ученых-атомщиков» . Целью бюллетеня было разъяснить последствия атомной бомбы и предложить рациональные варианты действий в ответ на последствия. [1] В номере журнала Life от 29 октября 1945 года Симпсон вместе с Юджином Рабиновичем рассказали о своей причастности к ядерной энергетике и заявили, что ученые впервые осознали моральную ответственность предупреждать об опасности любого дальнейшего использования ядерной энергии. оружие . Симпсон чувствовал, что ученые и инженеры больше не могут оставаться в стороне от последствий своей работы. [2]
В том же году Симпсон начал свою работу в качестве преподавателя физики в Чикагском университете и оставался там на протяжении всей своей карьеры, участвуя в исследованиях незадолго до своей смерти в августе 2000 года. В 1945 году он также работал неофициальным консультантом. сенатору от Коннектикута Брайену МакМэхону после того, как он взял отпуск в университете. Работая на факультете университета, Симпсон изобрел и запатентовал «пропорциональный счетчик α-частиц газового потока для измерения выхода плутония в присутствии продуктов деления высокой интенсивности», пропуская содержащий плутоний газ через сам счетчик. [1]
Симпсон имеет 15 патентов под своим именем, среди которых многопроволочный пропорциональный счетчик , устройство, повышающее точность и скорость считывания радиации, и нейтронный монитор . [1] [9] Нэнси Фарли Вуд работала с Симпсоном, и ей приписывают разработку и производство детекторов радиации для лаборатории. [10] [11] [12] [13]
Симпсон был пионером в изучении космических лучей . Начав в 1946 году с исследований нейтронов предшествовавших Второй мировой войне космических лучей в нижних слоях атмосферы (развитых на основе работ Сержа Корфа, ), он на протяжении многих лет вносил значительный вклад в развитие этой области своими научными исследованиями. [1] [8] Вклад Симпсона был уникален тем, что он выполнял свою работу таким образом, что способствовал росту достижений и карьер других людей вокруг него. В 1955 году он дал Юджину Н. Паркеру работу научного сотрудника в Институте Энрико Ферми Чикагского университета, и его успехи во многом были следствием постоянной поддержки Симпсона. В 1949 году Симпсон способствовал открытию того, что широтный эффект, наблюдаемый при использовании нейтронов, примерно в 20 раз сильнее, чем при использовании ионизационных камер ; в 1951 году он обнаружил, что изменения во времени также намного значительнее. Он осознал потенциал нейтронов и частиц космических лучей с более низкой энергией для изучения причин временных изменений. В том же году он также изобрел нейтронный монитор, чтобы удовлетворить потребность в стабильном наземном детекторе нейтронов. При этом он установил станции нейтронного мониторинга в различных местах, включая Уанкайо, Перу ; Мехико, Мексика ; Сакраменто-Пик, Нью-Мексико ; Климакс, Колорадо ; и Чикаго, Иллинойс . [1]
В 1954 и 1955 годах Симпсон исследовал глобальные и временные изменения космических лучей на станциях нейтронного мониторинга по всему миру. В 1956 году гигантская вспышка космических лучей дала первое прямое представление о составе межпланетного пространства . [1] К этому моменту научное сообщество, занимающееся космическими лучами и солнечной активностью, разрослось. Симпсон был одним из 12 ученых, ответственных за организацию и координацию Международного геофизического года (1957–58), что способствовало его огромному успеху. [1] [4]
В конце 1957 года, после запуска «Спутника» Советским Союзом , Симпсон, осознавая необходимость отправки США приборов в космос, изложил научную ситуацию и свои планы такой деятельности ректору университета Лоуренсу Кимптону . Кимптон выделил Симпсону 5000 долларов на запуск проекта и в партнерстве с Питером Мейером разработал небольшие легкие детекторы частиц , подходящие для космической среды. Первый детектор частиц Симпсона был запущен в 1958 году на космическом корабле «Пионер-2» .
В 1962 году Симпсон и профессор Питер Мейер основали Лабораторию астрофизики и космических исследований (LASR), которая была построена на базе Института Энрико Ферми при Чикагском университете. НАСА внесло свой вклад в развитие лаборатории и профинансировало строительство здания для LASR, которое было завершено в 1964 году. В лаборатории разработка приборов и космические исследования были объединены под одной крышей, а также теоретические исследования, связанные с результатами текущих исследований и космических экспериментов.
В 1965 году Симпсон вместе со своими учениками и коллегами построил первые детекторы космических лучей , посетившие Марс . Он также стал первым, кто посетил Юпитер (в 1973 г.), Меркурий (1974 г.) и Сатурн (1979 г.). [1] [3] Миссия Юпитера впервые обнаружила релятивистскую (3–30 МэВ) популяцию электронов, которую излучала планета; электроны наблюдались внутри магнитосферы Юпитера а затем убегали на расстояния по крайней мере 1 а.е. , Открытие Симпсона в 1974 году впервые установило, что магнитные поля , наблюдаемые на Меркурии, не были перенесены с Солнца солнечным ветром , а фактически принадлежали самой планете. Симпсон помогал разрабатывать концепцию миссии с 1959 года. [1] Кроме того, в 1980 году его обнаружение крошечного разрыва в распределении энергичных частиц, захваченных в магнитном поле Сатурна, указало на присутствие ранее не обнаруженной маленькой луны, вращающейся по орбите в этом положении в космосе и поглощающей частицы, которые в противном случае были бы обнаружены. Впоследствии учёные идентифицировали спутник Сатурна [ который? ] оптически. [1] В 1976 и 1982 годах Симпсон также обнаружил всплески энергичных частиц, связанные с прохождением ударных волн солнечного ветра, и предоставил доказательства того, что этот переход служит эффективным ускорителем частиц.
В 1970 году Симпсон, Уильям Дитрих и Джон Дэвид Энглин обнаружили, что некоторые импульсивные солнечные вспышки производят энергичные частицы, среди которых гелия-3 (легкий нерадиоактивный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном ) как минимум в десять раз больше. чем гелий-4 (еще один легкий нерадиоактивный изотоп гелия с двумя протонами и двумя нейтронами). На Земле гелий-4 составляет около 99,986% от общего количества гелия. В 1973 году его инструменты на «Пионере-10» и «Пионере-11» показали увеличение интенсивности космических лучей примерно на 1 процент на а.е. В 1975 году он обнаружил, что во время минимума активности тремя годами ранее содержание гелия в космических лучах странным образом увеличивалось при этих очень низких энергиях, а не падало с уменьшением энергии, как это происходит с протонами в направлении нулевой энергии .
В 1975 и 1977 годах Симпсон обнаружил, что бериллия-10 ядер мало в космических лучах, и что этот дефицит указывает на то, что они существуют уже около 2 x 10 лет. 7 годы. Это привело его к выводу, что космические лучи свободно проходят между диском и расширенной частью магнитного гало галактики газовым , где плотность окружающего газа составляет порядка 10 −2 атомы/см 3 или меньше.
В 1980-х годах Симпсон и Эй Джей Туццолино разработали прибор для измерения потока пыли. [ сломанный якорь ] для космического корабля «Звездная пыль» . [14] Инструмент представлял собой тонкий лист пластика, который полимеризовался в присутствии сильного электрического поля, перпендикулярного плоскости пластика, а затем электрически поляризовался, неся положительный электрический заряд на одной из своих поверхностей и отрицательный заряд на другой. Когда частица пыли или тяжелое ядро проникала в лист, она испаряла небольшую площадь, высвобождая заряды на листе и создавая электрический сигнал, который указывал местоположение и размер отверстия в пластике; точная калибровка позволила извлечь из сигнала информацию о столкновении, такую как скорость и размер частиц. Эти калибровки проводились с 1985 по 1989 год. Это устройство использовалось на «Вега-1» и «Вега-2» космических кораблях к комете Галлея в 1986 году и принесло ему в том же году медаль Гагарина за освоение космоса за вклад в успех миссии «Вега». Instruments были единственными из Соединенных Штатов, которые столкнулись с кометой. [1]
Достижения [ править ]
Джон Александр Симпсон известен такими изобретениями, как «пропорциональный счетчик α-частиц газового потока», который измеряет выходы плутония в присутствии продуктов деления высокой интенсивности, и нейтронный монитор . [1] В его некрологе в The Guardian отмечалось, что он был одним из самых плодовитых изобретателей научных инструментов для исследования космоса . [2] Первый из его инструментов был запущен в космос в 1958 году; последние два были запущены в 1999 году: один на борту космического корабля «Улисс» , а другой — на борту «Звездной пыли» . [2]
В 1959 году Симпсон был избран членом Национальной академии наук . В 1968 году он возглавил первую кафедру Райерсона и был удостоен звания заслуженного профессора Чикагского университета; в 1974 году он был первым, кто был назначен на пост Комптона , а в 1986 году стал почётным .
Симпсон является лауреатом медали Гагарина за освоение космоса 1986 года за вклад в успех программы «Вега» , которая ранее в том же году отправила спутники к комете Галлея. В 1991 году он был награжден премией Бруно Росси Американского астрономического общества за вклад в астрофизику высоких энергий , а в 1993 году был награжден медалью Арктовского Национальной академии наук. [15] В 1999 году он был награжден премией Лео Силарда за лекторство за роль в просвещении ученых, членов Конгресса США и общественности о важности гражданского контроля над ядерной политикой, а также за его критические усилия по планированию и проведению Международного геофизического года. . [4] [7] В 2000 году он также был дополнительно награжден Медалью Уильяма Боуи — высшей наградой, присуждаемой Американским геофизическим союзом , за обширные исследования космических лучей и других энергетических частиц, бомбардирующих Землю. [1]
Он был известен как выдающийся профессор: на протяжении своей академической карьеры он руководил исследованиями 34 докторантов, многие из которых сейчас являются лидерами в области космических наук. [1] [4] Симпсон также читал лекции для публики, используя в 1974 году средства, полученные от его кафедры в Комптоне, в попытке охватить своими исследованиями более широкую аудиторию. [1] [8] В 1982 году он также основал и стал первым председателем Университетской рабочей группы по космической науке в Вашингтоне, округ Колумбия , чтобы представлять лаборатории космических наук в их отношениях с Конгрессом США и НАСА . [1]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х Юджин Н. Паркер , National Academies Press . «БИОГРАФИЧЕСКИЕ МЕМУАРЫ Джона Александра Симпсона» . Посетили 10 февраля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Пирс Райт , The Guardian . «Джон Симпсон» , четверг, 14 сентября 2000 г. Посещен 28 августа 2010 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Национальный, Нью-Йорк Таймс . «Джон Александр Симпсон, 83 года, ученый-ядерщик и космолог» , 7 сентября 2000 г. Посещен 1 сентября 2010 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Велтер, Б.Л. , Бюллетень Американского астрономического общества . «Некролог: Джон Александр Симпсон, 1916–2000 (Бюллетень Американского астрономического общества; том 33, № 4, стр. 1581–1582) . Посещен 28 августа 2010 года.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Мур, Майк , Бюллетень ученых-атомщиков . «Вспоминая Джона Симпсона (физик-ядерщик) (Некролог)» , 1 ноября 2000 г. Посещено 1 сентября 2010 г.
- ^ Симпсон, Дж. А. (1940). Экспериментальный электронный микроскоп (Докторская диссертация, Рид-колледж).
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Форум по физике и обществу Американское физическое общество . «Обладатель премии Лео Силарда за лекторство 1999 года» . Посещали 28 августа 2010 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Американское философское общество «Труды Американского философского общества, том 150, № 3, сентябрь 2006 г.». Архивировано 11 июня 2011 г. в Wayback Machine . Посещали 28 августа 2010 г.
- ^ Симпсон, Дж. А. (1955). Нейтронный монитор. Чикагский университет.
- ^ Чоло, Ана Беатрис. (17 мая 2003 г.). Нэнси Фарли Вуд, 99 лет. Ранняя феминистка, владелица бизнеса. Чикаго Трибьюн. Чикаго, Иллинойс.
- ^ Симпсон, Дж. А. (1946). Прецизионный пропорциональный альфа-счетчик (том 80). Военное министерство, Инженерный корпус, Управление окружного инженера, округ Манхэттен.
- ^ Симпсон-младший, JA (1947). Прецизионный альфа-пропорциональный счетчик. Обзор научных инструментов. 18 (12): 884–893.
- ^ Симпсон-младший, JA (1948). Воздушные пропорциональные счетчики. Обзор научных инструментов. 19 (11): 733–743.
- ^ Паркер, Юджин Н. (декабрь 2000 г.). «Некролог: Джон Александр Симпсон» . Физика сегодня . 53 (12): 83–84. Бибкод : 2000ФТ....53л..83П . дои : 10.1063/1.4808481 .
- ^ «Медаль Арктовского» . Национальная академия наук. Архивировано из оригинала 2 января 2006 года . Проверено 13 февраля 2011 г.
