Дональд Уильям Кристмас
Дональд В. Кристмас | |
|---|---|
 Рождественский значок Лос-Аламоса | |
| Рожденный | Дональд Уильям Кристмас 1 ноября 1911 г. Галена, Иллинойс , США |
| Умер | 19 августа 1993 г. (81 год) Мэдисон, Висконсин , США |
| Альма-матер | Университет Висконсина-Мэдисона (бакалавр 1934 г., доктор философии 1937 г.) |
| Известный | Бетатрон |
| Награды | Премия Комстока по физике (1943 г.) |
| Научная карьера | |
| Поля | Физика ( Физика ускорителей , Физика плазмы ) |
| Учреждения | Университет Иллинойса Лос-Аламосская лаборатория Университет Висконсина |
| Диссертация | Разработка электростатических генераторов давления воздуха и приложения к функциям возбуждения ядерных реакций (1937 г.) |
Дональд Уильям Керст (1 ноября 1911 — 19 августа 1993) — американский физик , который работал над передовыми ускорителей частиц концепциями ( физикой ускорителей ) и физикой плазмы . Он наиболее известен разработкой бетатрона , нового типа ускорителя частиц, используемого для ускорения электронов .
Выпускник Университета Висконсина , Керст разработал первый бетатрон в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн , где он вступил в строй 15 июля 1940 года. Во время Второй мировой войны Керст взял отпуск в 1940 и 1941 годах, чтобы работать над совместно с инженерным составом General Electric он разработал портативный бетатрон для проверки неразорвавшихся бомб. В 1943 году он присоединился к Манхэттенского проекта , Лос-Аламосской лаборатории где отвечал за проектирование и строительство водогрейного котла, ядерного реактора, предназначенного для использования в качестве лабораторного прибора.
С 1953 по 1957 год Керст был техническим директором Исследовательской ассоциации университетов Среднего Запада , где он работал над передовыми концепциями ускорителей частиц, в первую очередь ускорителем FFAG . Затем с 1957 по 1962 год он работал в лаборатории Джона Джея Хопкинса компании General Atomics , где работал над проблемами физики плазмы. Вместе с Тихиро Окавой он изобрел тороидальные устройства для удержания плазмы с помощью магнитных полей. Их устройства были первыми, которые содержали плазму без нестабильности, от которой страдали предыдущие конструкции, и первыми, которые содержали плазму в течение времени жизни, превышающего Бома диффузионный предел .
Ранний период жизни
[ редактировать ]Дональд Уильям Керст родился в Галене, штат Иллинойс . 1 ноября 1911 года [1] сын Германа Сэмюэля Керста и Лилиан Э. Вец. [2] Он поступил в Университет Висконсина , где получил степень бакалавра гуманитарных наук (BA) в 1934 году, а затем степень доктора философии (PhD) в 1937 году. [3] пишет диссертацию на тему «Разработка электростатических генераторов давления воздуха и приложения к функциям возбуждения ядерных реакций». [4] Это включало создание и испытание генератора на 2,3 МэВ для экспериментов по рассеянию протонов . [3]
Бетатрон
[ редактировать ]
После окончания университета Керст в течение года проработал в компании General Electric , занимаясь разработкой рентгеновских трубок и аппаратов. Его это расстраивало, поскольку рентгеновские исследования требовали высоких энергий, которые в то время не могли быть получены. В 1938 году он принял предложение стать инструктором в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн , где заведующий физическим факультетом Ф. Уиллер Лумис поддерживал Керста в его усилиях по созданию лучшего ускорителя частиц . [3] Результатом этих усилий стал бетатрон . [5] [6] Когда он заработал 15 июля 1940 года, Керст стал первым человеком, ускорившим электроны с помощью электромагнитной индукции , достигнув энергии 2,3 МэВ. [7]
В декабре 1941 года Керст остановился на «бетатроне», используя греческую букву «бета», которая обозначала электроны, и «трон», означающий «прибор для работы». [8] Он продолжил строительство новых бетатронов возрастающей энергии: машину на 20 МэВ в 1941 году, машину на 80 МэВ в 1948 году и машину на 340 МэВ, которая была завершена в 1950 году. [7]
Бетатрон повлияет на все последующие ускорители. Его успех был обусловлен глубоким пониманием физики и кропотливой разработкой магнитов, вакуумных насосов и источника питания. [1] В 1941 году он объединился с Робертом Сербером, чтобы провести первый теоретический анализ колебаний , происходящих в бетатроне. [1] [9] Оригинальная машина 1940 года была подарена Смитсоновскому институту в 1960 году. [7]
Вторая мировая война
[ редактировать ]
Во время Второй мировой войны Керст взял отпуск в Университете Иллинойса, чтобы работать над разработкой бетатрона вместе с инженерным составом General Electric в 1940 и 1941 годах. Они разработали версии бетатрона на 20 МэВ и 100 МэВ, и он руководил строительством первого, который он привез с собой в Университет Иллинойса. Он также разработал портативный бетатрон на 4 МэВ для проверки неразорвавшихся бомб. [1]
Инженерное и физическое образование Керста поставило его на первое место в списке ученых, которых Роберт Оппенгеймер нанял для работы в проекта Манхэттенского Лос-Аламосской лаборатории , которая была создана для разработки атомной бомбы . [10] В августе 1943 года Керст был назначен руководителем группы П-7 лаборатории, которая отвечала за проектирование и строительство водогрейного котла. [11] [3] , ядерный реактор предназначенный для использования в качестве лабораторного прибора для проверки расчетов критической массы и воздействия различных материалов, вызывающих вмешательство . В его группу, в основном набранную из Университета Пердью , входили Чарльз П. Бейкер, Герхарт Фридлендер , Линдсей Гельмгольц, Маршалл Холлоуэй и Рамер Шрайбер . Роберт Ф. Кристи помог с теоретическими расчетами. [12]
Керст разработал водный гомогенный реактор , в котором обогащенный уран в форме растворимого сульфата урана растворялся в воде и был окружен отражателем нейтронов из оксида бериллия . Это был первый реактор, в котором в качестве топлива использовался обогащенный уран, и на тот момент ему требовалась большая часть скудных мировых запасов. К апрелю 1944 года в Лос-Аламос прибыло достаточное количество обогащенного урана, а в мае водогрейный котел заработал. К концу июня он достиг всех своих проектных целей. [12]
Лос-Аламосская лаборатория была реорганизована в августе 1944 года, чтобы сосредоточиться на создании ядерного оружия имплозивного типа . [13] Изучение имплозии в больших или даже полномасштабных масштабах требовало специальных методов диагностики. Еще в ноябре 1943 года Керст предложил использовать бетатрон, использующий гамма-лучи с энергией 20 МэВ вместо рентгеновских лучей для изучения имплозии. [14] Во время реорганизации в августе 1944 года он вместе с Сетом Неддермейером стал совместным главой группы G-5, входящей в подразделение G (Гаджеты) Роберта Бахера, которому было специально поручено тестирование бетатронов. Оппенгеймер приказал отправить бетатрон на 20 МэВ из Университета Иллинойса в Лос-Аламос, куда он прибыл в декабре. 15 января 1945 года группа G-5 сделала первые бетатронные снимки взрыва. [15]
Дальнейшая жизнь
[ редактировать ]Керст вернулся в Университет Иллинойса после войны. С 1953 по 1957 год он был техническим директором Исследовательской ассоциации университетов Среднего Запада , где работал над передовыми концепциями ускорителей частиц, в первую очередь ускорителем FFAG . [16] Он разработал принцип фокусировки спирального сектора, который лежит в основе многих циклотронов со спиральным гребнем, которые сейчас работают по всему миру. Его команда разработала и проанализировала укладку пучков — процесс радиочастотного ускорения в машинах с фиксированным полем, который привел к разработке ускорителей встречных пучков. [3]
С 1957 по 1962 год Керст работал в General Atomics подразделении General Dynamics Лаборатории чистой и прикладной науки Джона Джея Хопкинса компании в Ла-Хойе, Калифорния , где он занимался физикой плазмы , которая, как надеялись, стала дверью в контроль над физикой плазмы. термоядерная энергия . [1] Вместе с Тихиро Окавой он изобрел тороидальные устройства для удержания плазмы с помощью магнитных полей. Эти двое завершили эту работу в Университете Висконсина. [3] где Керст был профессором с 1962 года до выхода на пенсию в 1980 году. [17] Их устройства были первыми, которые содержали плазму без нестабильности, от которой страдали предыдущие конструкции, и первыми, которые содержали плазму в течение времени жизни, превышающего Бома . диффузионный предел [1] С 1972 по 1973 год он также был председателем отдела физики плазмы Американского физического общества. [1]
Керст был женат на Дороти Биркетт Керст. У них было двое детей, [1] дочь Мэрилин и сын Стивен. После того, как он вышел на пенсию, Керст и Дороти переехали в Форт-Майерс, Флорида . [17] Он умер 19 августа 1993 года в университетской больнице и клинике в Мэдисоне, штат Висконсин , от опухоли головного мозга. У него остались жена и дети. [17] Его документы находятся в архивах Университета Иллинойса. [18]
Награды и почести
[ редактировать ]- Почетная степень, Лоуренс-колледж , 1942 год. [1]
- Награжден премией Комстока по физике Национальной академии наук в 1943 году. [19]
- Награжден премией Джона Скотта , город Филадельфия, 1946 год. [1]
- Награжден медалью Джона Прайса Уэтерилла , Институт Франклина , 1950 год. [1]
- В 1951 году избран членом Национальной академии наук. [20]
- Почетная степень Университета Сан-Паулу , 1953 год. [1]
- Почетная степень Университета Висконсиона, 1961 год. [1]
- Член-основатель Всемирного культурного совета , 1981. [21]
- Награжден премией Джеймса Клерка Максвелла в области физики плазмы Американского физического общества , 1984 г. [1]
- Награжден премией Роберта Р. Уилсона в области физики ускорителей, 1988 г. [1]
- Почетная степень Университета Иллинойса, 1989 г. [1]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Сесслер, Эндрю М .; Саймон, Кейт Р. «Дональд Уильям Керст» (PDF) . Национальная академия наук . Проверено 28 мая 2008 г.
- ^ «Некролог - доктор Дональд Уильям КЕРСТ 1911–1993» . Ancestry.com . Проверено 2 октября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Саймон, Кейт Р .; Кох, Х. Уильям (январь 1994 г.). «Некролог: Дональд Керст» . Физика сегодня . 47 (1): 58–59. Бибкод : 1994PhT....47a..58S . дои : 10.1063/1.2808381 .
- ^ «Публикации Дональда Керста» . Система астрофизических данных SAO/NASA (ADS) . Проверено 17 мая 2016 г.
- ^ Керст, Д.В. (1940). «Ускорение электронов магнитной индукцией». Физический обзор . 58 (9): 841. Бибкод : 1940ФРв...58..841К . дои : 10.1103/PhysRev.58.841 . S2CID 120616002 .
- ^ Керст, Д.В. (1941). «Ускорение электронов магнитной индукцией» (PDF) . Физический обзор . 60 (1): 47–53. Бибкод : 1941PhRv...60...47K . дои : 10.1103/PhysRev.60.47 .
- ^ Jump up to: а б с «Смитсоновский институт получает бетатрон» . Ежедневный Иллини . 20 октября 1960 г. с. 12 . Проверено 2 октября 2014 г.
- ^ Андерсон, Бетани (11 июня 2013 г.). « Очень смелое и оригинальное устройство»: Дональд Керст и бетатрон» . Университет Иллинойса . Проверено 2 октября 2014 г.
- ^ Керст, DW ; Сербер, Р. (июль 1941 г.). «Электронные орбиты в индукционном ускорителе». Физический обзор . 60 (1): 53–58. Бибкод : 1941PhRv...60...53K . дои : 10.1103/PhysRev.60.53 .
- ^ Ходдесон и др. 1993 , с. 82.
- ^ Ходдесон и др. 1993 , с. 185.
- ^ Jump up to: а б Ходдесон и др. 1993 , стр. 199–203.
- ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 245–247.
- ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 154–157.
- ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 274–277.
- ^ Патент США 2932798 , Дональд Уильям Керст и Кейт Р. Саймон , «Придание энергии заряженным частицам», выдан 12 апреля 1960 г.
- ^ Jump up to: а б с Браун, Малкольм Л. (20 августа 1993 г.). «Дональд Уильям Керст умер в 81 год; построил ускорители частиц в 40-х годах» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 28 мая 2008 г.
- ^ «Документы Дональда В. Керста, 1937–1959, 1983–85, 1987» . Университет Иллинойса . Проверено 2 октября 2014 г.
- ^ «Премия Комстока по физике» . Национальная академия наук. Архивировано из оригинала 29 декабря 2010 года . Проверено 13 февраля 2011 г.
- ^ «Дональд Керст» . Множество современных американских физиков. Архивировано из оригинала 6 октября 2014 года . Проверено 2 октября 2014 г.
- ^ "О нас" . Всемирный культурный совет . Проверено 8 ноября 2016 г.
Ссылки
[ редактировать ]- 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 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Жизнь Дональда Керста» . Историяpin. Архивировано из оригинала 5 марта 2016 года . Проверено 2 октября 2014 г.
- «Публикации Дональда Керста» . Информационная система по физике высоких энергий . Проверено 16 мая 2016 г.
- 1911 рождений
- 1993 смертей
- Физики-ускорители
- Американские физики XX века
- Члены-учредители Всемирного культурного совета
- Люди Манхэттенского проекта
- Члены Национальной академии наук США
- Факультет Университета Иллинойса Урбана-Шампейн
- Факультет Университета Висконсин-Мэдисон
- Люди из Галены, Иллинойс
- Члены Американского физического общества