Эдвин Макмиллан

Это хорошая статья. Нажмите здесь для получения дополнительной информации.
(Перенаправлено с Эдвина М. Макмиллана )

Эдвин Макмиллан
Рожденный
Эдвин Мэттисон Макмиллан

( 1907-09-18 ) 18 сентября 1907 г.
Редондо-Бич, Калифорния , США
Умер 7 сентября 1991 г. ) ( 1991-09-07 ) ( 83 года
Эль Серрито, Калифорния , США
Образование Калифорнийский технологический институт ( BS , MS )
Принстонский университет ( доктор философии )
Известный Открытие нептуния , первого трансуранового элемента.
Синхроциклотрон
Награды Нобелевская премия по химии (1951 г.)
Премия «Атомы ради мира» (1963)
Национальная медаль науки (1990 г.)
Научная карьера
Поля Химия
Учреждения Калифорнийский университет, Беркли
Радиационная лаборатория Беркли
Диссертация Отклонение пучка молекул HCl в неоднородном электрическом поле   (1933 г.)
Докторантура Эдвард Кондон

Эдвин Мэттисон Макмиллан (18 сентября 1907 – 7 сентября 1991) был американским физиком, которому приписывают первое получение трансуранового элемента , нептуния . За это он разделил Нобелевскую премию по химии 1951 года с Гленном Сиборгом .

Выпускник Калифорнийского технологического института , он получил докторскую степень в Принстонском университете в 1933 году и поступил на работу в радиационную лабораторию Беркли , где открыл кислород-15 и бериллий-10 . Во время Второй мировой войны он работал над микроволновым радаром в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института , а затем над гидролокатором в радиозвуковой лаборатории ВМФ . В 1942 году он присоединился к Манхэттенскому проекту , усилиям военного времени по созданию атомных бомб , и помог создать лабораторию в Лос-Аламосе , где разрабатывались бомбы. Он руководил коллективами, работавшими над конструкцией ядерного оружия пушечного типа , а также участвовал в разработке ядерного оружия имплозивного типа .

Макмиллан изобрел синхротрон вместе с Владимиром Векслером , а после войны вернулся в радиационную лабораторию Беркли, чтобы построить их. Он был назначен заместителем директора радиационной лаборатории в 1954 году и повышен до заместителя директора в 1958 году. Он стал директором после смерти основателя лаборатории Эрнеста Лоуренса позже в том же году и оставался директором до выхода на пенсию в 1973 году.

Ранняя жизнь [ править ]

Макмиллан родился в Редондо-Бич, Калифорния , 18 сентября 1907 года в семье Эдвина Харбо Макмиллана и его жены Анны Мари Макмиллан, урожденной Мэттисон. [1] У него была младшая сестра Кэтрин Хелен, чей сын Джон Клаузер (то есть племянник Макмиллана) получил Нобелевскую премию по физике в 2022 году.

Отец Макмиллана был врачом , как и брат-близнец его отца и трое братьев его матери. 18 октября 1908 года семья переехала в Пасадену, штат Калифорния , где он посещал начальную школу Мак-Кинли с 1913 по 1918 год, грантовую школу с 1918 по 1920 год, а затем среднюю школу Пасадены , которую окончил в 1924 году. [2]

Калифорнийский технологический институт (Калифорнийский технологический институт) находился всего в миле от его дома, и он посетил там несколько публичных лекций. [3] он работал над исследовательским проектом вместе с Лайнусом Полингом Он поступил в Калифорнийский технологический институт в 1924 году. Будучи студентом, бакалавра наук и получил степень в 1928 году и степень магистра наук в 1929 году. [1] написание неопубликованной диссертации на тему «Усовершенствованный метод определения содержания радия в горных породах». [4] Затем он получил степень доктора философии в Принстонском университете в 1933 году, написав диссертацию на тему «Отклонение пучка молекул HCl в неоднородном электрическом поле» под руководством Эдварда Кондона . [5] [6]

Беркли Лоуренса Лаборатория ​

Макмиллан (слева) с Эрнестом Лоуренсом (справа)

В 1932 году Макмиллан получил стипендию Национального исследовательского совета , которая позволила ему поступить в университет по своему выбору для получения докторской степени. Получив докторскую степень, хотя официально она не была принята до 12 января 1933 года, [2] он принял предложение Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета в Беркли присоединиться к Радиационной лаборатории Беркли , которую Лоуренс основал годом ранее. [7] Первоначальная работа Макмиллана заключалась в попытке измерить магнитный момент протона . , но Отто Штерн и Иммануэль Эстерманн смогли провести эти измерения первыми [2] [8]

Основным направлением деятельности радиационной лаборатории в то время была разработка циклотрона , и Макмиллан, который был назначен на факультет в Беркли в качестве преподавателя в 1935 году, вскоре включился в эту работу. Его умение обращаться с приборами вышло на первый план, и он внес усовершенствования в циклотрон. В частности, он помог разработать процесс « шиммирования », настроив циклотрон для создания однородного магнитного поля. [6] Работая вместе с М. Стэнли Ливингстоном , он открыл кислород-15 , изотоп кислорода, испускающий позитроны . Чтобы его получить, они бомбардировали азот дейтронами газообразный . Его смешивали с водородом и кислородом для получения воды, которую затем собирали гигроскопичным хлоридом кальция . В нем была обнаружена концентрированная радиоактивность, что доказывает, что она находилась в кислороде. Затем последовало исследование поглощения гамма-лучей, образующихся при бомбардировке фтора протонами. [8]

В 1935 году Макмиллан, Лоуренс и Роберт Торнтон провели циклотронные эксперименты с пучками дейтронов, которые дали ряд неожиданных результатов. мишени Дейтроны сливаются с ядрами , превращая мишень в более тяжелый изотоп и выбрасывая протон. Их эксперименты показали ядерное взаимодействие при более низких энергиях, чем можно было бы ожидать из простого расчета кулоновского барьера между дейтроном и ядром-мишенью. Физик-теоретик из Беркли Роберт Оппенгеймер и его аспирантка Мельба Филлипс разработали процесс Оппенгеймера-Филлипса для объяснения этого явления. [9] Макмиллан стал доцентом в 1936 году и доцентом в 1941 году. [1] Вместе с Сэмюэлем Рубеном он также открыл изотоп бериллий-10 в 1940 году. [6] Это было одновременно интересно и сложно изолировать из-за чрезвычайно длительного периода полураспада , около 1,39 миллиона лет. [10]

Открытие нептуния [ править ]

После открытия ядерного деления урана в и Отто Ханом 1939 году Фрицем Штрассманом Макмиллан начал экспериментировать с ураном. Он бомбардировал его нейтронами , полученными в 37-дюймовом (94 см) циклотроне Радиационной лаборатории путем бомбардировки бериллия дейтронами. В дополнение к продуктам ядерного деления, о которых сообщили Хан и Штрассман, они обнаружили два необычных радиоактивных изотопа: один с периодом полураспада около 2,3 дня, а другой - около 23 минут. Макмиллан идентифицировал короткоживущий изотоп как уран-239 , о котором сообщили Хан и Штрассман. Макмиллан подозревал, что второй был изотопом нового, неоткрытого элемента с атомным номером 93. [11]

В то время считалось, что химический состав элемента 93 аналогичен рению , поэтому он начал работать с Эмилио Сегре , экспертом по этому элементу с момента открытия его гомолога технеция . Оба учёных начали свою работу, используя преобладающую теорию, но Сегре быстро определил, что образец Макмиллана совсем не похож на рений. Вместо этого, когда он прореагировал на него с фтористым водородом (HF) в присутствии сильного окислителя , он повел себя как представитель редкоземельных элементов . [12] Поскольку они составляют большой процент продуктов деления, Сегре и Макмиллан решили, что период полураспада, должно быть, был просто еще одним продуктом деления, озаглавив статью «Неудачный поиск трансурановых элементов». [13]

Макмиллан осознал, что в его работе с Сегре в 1939 году не удалось с достаточной строгостью проверить химические реакции радиоактивного источника. В новом эксперименте Макмиллан попытался подвергнуть неизвестное вещество воздействию HF в присутствии восстановителя , чего он раньше не делал. образца Эта реакция привела к осаждению с HF, что окончательно исключило возможность того, что неизвестное вещество было редкоземельным элементом. В мае 1940 года Филип Абельсон из Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия , который самостоятельно также пытался выделить изотоп с периодом полураспада 2,3 дня, посетил Беркли на короткий отпуск, и они начали сотрудничать. Абельсон заметил, что изотоп с периодом полураспада 2,3 дня не имеет химического состава, как любой известный элемент, но больше похож на уран, чем на редкоземельные элементы. Это позволило изолировать источник и позже, в 1945 году, привело к классификации ряда актинидов . В качестве последнего шага Макмиллан и Абельсон подготовили гораздо больший образец бомбардируемого урана, период полураспада которого составлял 23 минуты. 239 U и убедительно продемонстрировали, что неизвестный период полураспада в 2,3 дня увеличивается одновременно с уменьшением 23-минутной активности посредством следующей реакции:

Это доказало, что неизвестный радиоактивный источник возник в результате распада урана, а в сочетании с предыдущими наблюдениями о том, что источник химически отличается от всех известных элементов, вне всякого сомнения доказало, что был открыт новый элемент. Макмиллан и Абельсон опубликовали свои результаты в статье под названием «Радиоактивный элемент 93» в журнале Physical Review от 27 мая 1940 года. [12] [14] Они не предложили названия элемента в статье, но вскоре остановились на «нептунии», поскольку уран был назван в честь планеты Уран , а Нептун — следующая планета в нашей солнечной системе. [15] В этот момент Макмиллан внезапно ушел для работы, связанной с войной, оставив Гленну Сиборгу продолжить это направление исследований и открыть второй трансурановый элемент, плутоний . В 1951 году Макмиллан разделил Нобелевскую премию по химии с Сиборгом «за открытия в химии трансурановых элементов». [16]

Вторая мировая война [ править ]

Значок Эдвина Макмиллана Лос-Аламос

Внезапный уход Макмиллана был вызван началом Второй мировой войны в Европе. В ноябре 1940 года он начал работать в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института в Кембридже, штат Массачусетс , где участвовал в разработке и испытаниях бортового микроволнового радара во время Второй мировой войны . [7] В апреле 1941 года он провел испытания с радаром, работающим от старого Douglas B-18 Bolo среднего бомбардировщика . Пролетая над базой подводных лодок ВМС Нью-Лондон вместе с Луисом Вальтером Альваресом и главным маршалом авиации Хью Даудингом , они показали, что радар способен обнаружить боевую рубку частично затопленной подводной лодки. [17] Макмиллан женился на Элси Уолфорд Блумер в Нью-Хейвене, штат Коннектикут , 7 июня 1941 года. [18] [17] Ее отцом был Джордж Блумер, почетный декан Йельской медицинской школы . [1] Ее сестра Мэри была женой Лоуренса. [19] У Макмилланов было трое детей: Энн Брэдфорд, Дэвид Мэттисон и Стивен Уокер. [1] [20]

Макмиллан присоединился к Лаборатории радио и звука ВМФ недалеко от Сан-Диего в августе 1941 года. Там он работал над устройством, называемым полископом. Идея Лоуренса заключалась в том, чтобы использовать гидролокатор для создания визуального изображения окружающей воды. Это оказалось гораздо сложнее, чем с радаром, из-за объектов в воде и изменений температуры воды, которые вызывали изменения скорости звука. Полископ оказался непрактичным, и от него отказались. Однако он также разработал гидроакустический тренажер для подводников, на который получил патент. [17] [21] [15]

Оппенгеймер завербовал Макмиллана для участия в Манхэттенском проекте — попытке создания атомной бомбы во время войны — в сентябре 1942 года. Первоначально он курсировал туда и обратно между Сан-Диего, где жила его семья, и Беркли. [17] В ноябре он сопровождал Оппенгеймера в поездке в Нью-Мексико , во время которой школа-ранчо Лос-Аламоса была выбрана в качестве места для лаборатории исследования оружия в рамках проекта, которая стала Лабораторией Лос-Аламоса . [22] Вместе с Оппенгеймером и Джоном Х. Мэнли он разработал спецификации технических зданий новой лаборатории. [23] Он набрал персонал для лаборатории, в том числе Ричарда Фейнмана и Роберта Р. Уилсона , основал испытательную площадку, известную как Анкор-Ранчо, и обыскал страну в поисках технического оборудования от станков до циклотрона. [24]

По мере того, как лаборатория формировалась, Макмиллан стал заместителем руководителя проекта по созданию ядерного оружия артиллерийского типа ВМС под руководством капитана Уильяма С. Парсонса , эксперта по боеприпасам. [24] Плутониевая пушка под кодовым названием « Тонкий человек» . [25] требовалась начальная скорость не менее 3000 футов (910 м) в секунду, чего они надеялись достичь с помощью модифицированной 3-дюймовой зенитной пушки ВМФ . Альтернативой было создание ядерного оружия имплозивного типа . Макмиллан рано заинтересовался этим, наблюдая за испытаниями этой концепции, проводимыми Сетом Неддермейером . Результаты не были обнадеживающими. Простые взрывы приводили к искажению форм. [26] Джон фон Нейман рассмотрел программу имплозии в сентябре 1943 года и предложил радикальное решение, включающее взрывные линзы . Это потребовало бы опыта работы со взрывчатыми веществами, и Макмиллан призвал Оппенгеймера привлечь Джорджа Кистяковского . [27] Кистяковский присоединился к лаборатории 16 февраля 1944 года, и отдел Парсонса E (взрывчатые вещества) был разделен на две части: Макмиллан был заместителем по оружию, а Кистяковский - заместителем по взрывчатке. [28]

Макмиллан услышал тревожные новости в апреле 1944 года и поехал в каньон Пахарито, чтобы посовещаться с Сегре. Группа Сегре проверила образцы плутония, выращенного в ядерных реакторах Манхэттенского проекта, и обнаружила, что он содержит определенное количество плутония-240 , изотопа, вызывающего самопроизвольное деление, что делает Тонкого Человека непрактичным. [29] В июле 1944 года Оппенгеймер реорганизовал лабораторию, чтобы предпринять все возможные усилия по изучению имплозии. Макмиллан остался отвечать за огнестрельное оружие. [30] который теперь будет использоваться только с ураном-235 . В этом случае Thin Man был заменен новым, уменьшенным дизайном под названием Little Boy . [31] Макмиллан также участвовал в взрыве в качестве главы группы G-3 в отделе G (гаджетов), который отвечал за получение измерений и времени взрыва. [32] и служил связующим звеном лаборатории с Project Camel , программой воздушных испытаний, проводимой Калифорнийским технологическим институтом. 16 июля 1945 года он присутствовал на ядерных испытаниях «Тринити» , когда была успешно взорвана первая имплозивная бомба. [33]

Дальнейшая жизнь [ править ]

Марк Олифант (слева) с Макмилланом, 1965 год.

В июне 1945 года мысли Макмиллана начали возвращаться к циклотронам. Со временем они становились все больше и больше. В Радиационной лаборатории строился 184-дюймовый циклотрон, но он понял, что можно более эффективно использовать энергию, используемую для ускорения частиц. Изменяя используемое магнитное поле, можно заставить частицы двигаться по стабильным орбитам, а более высокие энергии можно будет достичь при той же затрате энергии. Он назвал это «принципом фазовой стабильности», а новую конструкцию — « синхротроном ». [34] [35] Макмиллан не знал, что принцип синхротрона уже был изобретен Владимиром Векслером , опубликовавшим свое предложение в 1944 году. [36] Макмиллан узнал о статье Векслера в октябре 1945 года. [17] Они начали переписываться и в конце концов стали друзьями. В 1963 году они разделили премию «Атом ради мира» за изобретение синхротрона. [37] В 1964 году Макмиллан получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений . [38]

Принцип фазовой стабильности был проверен на старом 37-дюймовом циклотроне в Беркли после того, как Макмиллан вернулся в радиационную лабораторию в сентябре 1945 года. Когда было обнаружено, что он работает, 184-дюймовый циклотрон был модифицирован аналогичным образом. [34] [17] В 1946 году он стал профессором. В 1954 году он был назначен заместителем директора Радиационной лаборатории. В 1958 году его повысили до заместителя директора. После смерти Лоуренса в том же году он стал директором и оставался на этой должности до выхода на пенсию в 1973 году. В 1958 году лаборатория была переименована в Радиационную лабораторию Лоуренса. В 1970 году она разделилась на Лаборатория Лоуренса Беркли и Ливерморская лаборатория Лоуренса, а Макмиллан стал директором первой. [1] [37] [39]

Макмиллан был избран членом Национальной академии наук в 1947 году и был ее председателем с 1968 по 1971 год. [40] В 1952 году он был избран членом Американского философского общества . [41] Он работал во влиятельном Генеральном консультативном комитете (GAC) Комиссии по атомной энергии с 1954 по 1958 год и в Комиссии по физике высоких энергий Международного союза теоретической и прикладной физики с 1960 по 1967 год. [42] В 1962 году он был избран членом Американской академии искусств и наук . [43] После ухода с факультета в Беркли в 1974 году он провел 1974–75 годы в , где работал над экспериментом g минус 2 по измерению магнитного момента мюона ЦЕРНе . В 1990 году он был награжден Национальной медалью науки . [37]

Макмиллан перенес первый из серии инсультов в 1984 году. [37] Он умер в своем доме в Эль-Серрито, Калифорния , от осложнений, вызванных диабетом, 7 сентября 1991 года. У него остались жена и трое детей. [20] Его золотая Нобелевская медаль находится в Национальном музее американской истории , отделении Смитсоновского института в Вашингтоне. [44]

Публикации [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж Нобелевский фонд. «Эдвин М. Макмиллан - Биографический» . Проверено 16 июля 2015 г.
  2. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «Эдвин Макмиллан – Сессия I» . Американский институт физики . 19 марта 2015 года . Проверено 16 июля 2015 г.
  3. ^ Сиборг 1993 , с. 287.
  4. ^ Макмиллан, Эдвин (1929). Усовершенствованный метод определения содержания радия в горных породах (мастера). Калифорнийский технологический институт . дои : 10.7907/9G6C-HC68 . Проверено 16 июля 2015 г.
  5. ^ Макмиллан, Эдвин Мэттисокс (1933). Отклонение пучка молекул хлористого водорода в неоднородном электрическом поле (кандидатская диссертация). Принстонский университет . OCLC   77699392 – через ProQuest .
  6. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Сиборг 1993 , с. 288.
  7. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Лофгрен, Абельсон и Гельмолц 1992 , стр. 118–119.
  8. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Джексон и Панофски 1996 , стр. 217–218.
  9. ^ Джексон и Панофски 1996 , стр. 218–219.
  10. ^ «Таблица нуклидов: 10 Будьте информацией» . Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 12 июля 2017 года . Проверено 18 июля 2015 года .
  11. ^ Джексон и Панофски 1996 , стр. 221–222.
  12. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Джексон и Панофски 1996 , стр. 221–223.
  13. ^ Сегре, Эмилио (1939). «Неудачный поиск трансурановых элементов». Физический обзор . 55 (11): 1104–5. Бибкод : 1939PhRv...55.1104S . дои : 10.1103/PhysRev.55.1104 .
  14. ^ Макмиллан, Эдвин; Абельсон, Филип (1940). «Радиоактивный элемент 93» . Физический обзор . 57 (12): 1185–1186. Бибкод : 1940PhRv...57.1185M . дои : 10.1103/PhysRev.57.1185.2 .
  15. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Сиборг 1993 , с. 289.
  16. ^ Нобелевский фонд. «Нобелевская премия по химии 1951 года» . Проверено 16 июля 2015 г.
  17. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж «Эдвин Макмиллан – Сессия III» . Американский институт физики . 19 марта 2015 года . Проверено 16 июля 2015 г.
  18. ^ Сиборг 1993 , с. 291.
  19. ^ Джексон и Панофски 1996 , с. 216.
  20. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ламберт, Брюс (9 сентября 1991 г.). «Эдвин Макмиллан, лауреат Нобелевской премии и пионер химии, умер в возрасте 83 лет» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 16 июля 2015 г.
  21. ^ Патент США 2694868.
  22. ^ Родос 1986 , стр. 449–451.
  23. ^ Ходдесон и др. 1993 , с. 62.
  24. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ходдесон и др. 1993 , с. 84.
  25. ^ Ходдесон и др. 1993 , с. 114.
  26. ^ Родос 1986 , стр. 477–479, 541.
  27. ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 130–133.
  28. ^ Ходдесон и др. 1993 , с. 139.
  29. ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 238–239.
  30. ^ Ходдесон и др. 1993 , с. 245.
  31. ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 256–257.
  32. ^ Ходдесон и др. 1993 , стр. 272–273.
  33. ^ Джексон и Панофски 1996 , с. 225.
  34. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Джексон и Панофски 1996 , стр. 226–227.
  35. ^ Макмиллан, Эдвин М. (1 сентября 1945 г.). «Синхротрон — предлагаемый ускоритель частиц высокой энергии». Физический обзор . 68 (5–6): 143. Бибкод : 1945PhRv...68..143M . дои : 10.1103/PhysRev.68.143 .
  36. ^ Векслер, В.И. (1944). «Новый метод ускорения релятивистских частиц» . Известия Академии наук СССР . 43 (8): 329–331.
  37. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Лофгрен, Эдвард Дж. «Эдвин Макмиллан, биографический очерк» (PDF) . Лаборатория Лоуренса Беркли . Архивировано из оригинала (PDF) 23 июля 2015 года . Проверено 18 июля 2015 г.
  38. ^ «Обладатели Золотой пластины Американской академии достижений» . www.achievement.org . Американская академия достижений .
  39. ^ Джексон и Панофски 1996 , с. 230.
  40. ^ «Эдвин М. Макмиллан» . www.nasonline.org . Проверено 6 февраля 2023 г.
  41. ^ «История участников APS» . search.amphilsoc.org . Проверено 6 февраля 2023 г.
  42. ^ Сиборг 1993 , стр. 290–291.
  43. ^ «Эдвин Мэттисон Макмиллан» . Американская академия искусств и наук . Проверено 6 февраля 2023 г.
  44. ^ «Медаль Нобелевской премии по химии Эдвину Макмиллану» . Национальный музей американской истории, Смитсоновский институт . Проверено 18 июля 2015 г.

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Edwin_McMillan&oldid=1223364322"