Джеймс Рейнуотер

Лео Джеймс Рейнуотер
Дождевая вода в 1975 году
Рожденный	( 1917-12-09 ) 9 декабря 1917 г. Совет, Айдахо , США
Умер	31 мая 1986 г. (31 мая 1986 г.) (68 лет) Нью-Йорк , США
Образование	Калифорнийский технологический институт ( бакалавр ) Колумбийский университет ( магистр , доктор философии )
Награды	Премия Эрнеста Орландо Лоуренса (1963) Нобелевская премия по физике (1975 г.)
Научная карьера
Учреждения	Колумбийский университет Манхэттенский проект
Диссертация	Нейтронно-спектрометрические исследования бора, кадмия и распределения энергии из парафина   (1946 г.)
Докторантура	Джон Р. Даннинг

Лео Джеймс Рейнуотер (9 декабря 1917 — 31 мая 1986) — американский физик, получивший Нобелевскую премию по физике в 1975 году за вклад в определение асимметричных форм некоторых атомных ядер .

Во время Второй мировой войны он работал над Манхэттенским проектом , в рамках которого были разработаны первые атомные бомбы . В 1949 году он начал развивать свою теорию о том, что, вопреки распространенному тогда мнению, не все атомные ядра имеют сферическую форму. Его идеи были позже проверены и подтверждены экспериментами Оге Бора и Бена Моттельсона . Он также внес свой вклад в научное понимание рентгеновских лучей и участвовал в работе Комиссии по атомной энергии США и военно-морских исследовательских проектах.

Рейнуотер поступил на физический факультет Колумбийского университета в 1946 году, где в 1952 году он достиг звания профессора, а в 1982 году был назначен профессором физики Пупина. В 1963 году он получил премию Эрнеста Орландо Лоуренса по физике, а в 1975 году был удостоен Нобелевской премии в области физики. Физика — «за открытие связи между коллективным движением и движением частиц в атомных ядрах и разработку теории строения атомного ядра, основанной на этой связи».

Ранний период жизни

Лео Джеймс Рейнуотер родился 9 декабря 1917 года в Каунсиле, штат Айдахо , в семье бывшего инженера-строителя, управлявшего местным универсальным магазином. Лео Джаспар Рейнуотер и его жена Эдна Элиза, урожденная Тиг. Он никогда не использовал свое имя, и его всегда называли Джеймс или Джим. Его отец умер во время великой эпидемии гриппа в 1918 году , и Рейнуотер и его мать переехали в Хэнфорд, штат Калифорния , где она вышла замуж за Джорджа Фаулера, вдовца с двумя сыновьями, Фрименом и Джоном. Со временем у него также появился сводный брат Джордж Фаулер-младший, который стал военно-морским офицером. В средней школе он преуспел в математике, химии и физике и был принят в Калифорнийский технологический институт по результатам олимпиады по химии. В 1939 году он получил степень бакалавра наук по специальности физика.

Манхэттенский проект

Затем Рейнуотер решил поступить в аспирантуру Колумбийского университета . В то время это был необычный шаг для ученого из Калифорнии, поскольку Колумбия тогда не была известна своей физикой; но недавно ситуация изменилась. Джордж Б. Пеграм недавно создал физический факультет и нанял таких ученых, как Энрико Ферми . В Колумбийском университете Рейнуотер учился у Исидора Исаака Раби , Энрико Ферми, Эдварда Теллера и Джона Р. Даннинга . Ферми занимался исследованиями замедлителей нейтронов , которые привели к строительству первого ядерного реактора, а Даннинг и Юджин Т. Бут построили первый циклотрон Колумбии в подвале Физических лабораторий Пупина . Рейнуотер получил степень магистра искусств в 1941 году. За докторскую диссертацию на тему «Нейтронно-спектрометрические исследования бора, кадмия и распределения энергии в парафине». написанная под руководством Даннинга, он построил нейтронный спектрометр и разработал методы его использования. Рейнуотер женился на Эмме Луизе Смит в марте 1942 года. У них было трое сыновей: Джеймс, Роберт и Уильям, а также дочь Элизабет Энн, которая умерла от лейкемии, когда ей было девять лет.

Реакторная группа Ферми переехала в Металлургическую лабораторию в Чикагского университета 1942 году. Дождевая вода осталась в Колумбии, где он присоединился к лабораториям материалов-заменителей сплавов (SAM) Манхэттенского проекта . Манхэттенский проект был попыткой союзников во время Второй мировой войны разработать атомную бомбу . Основной задачей SAM Laboratories была разработка газодиффузионной технологии обогащения урана для производства делящегося урана-235 для использования в атомных бомбах. Рейнуотер работал с Уильямом В. Хэвенсом младшим и Чиен-Шиунг Ву , в основном над исследованиями нейтронных сечений , используя нейтронный спектрометр. После войны дюжина статей Даннинга, Хэвенса, Рейнуотера и Ву будет рассекречена и опубликована. То же самое можно сказать и о его диссертации, опубликованной в журнале Physical Review в двух частях вместе с диссертацией Хэвенса: и ему была присуждена докторская степень в 1946 году. В 1963 году он был награжден по атомной энергии США Комиссии премией Эрнеста Орландо Лоуренса за работу над Манхэттенским проектом.

Дальнейшая жизнь

Рейнуотер остался в Колумбии в качестве инструктора. В 1948 году он начал преподавать курсы по строению ядра. Нильс Бор и Джон Уиллер в 1939 году разработали теоретическую трактовку ядерного деления , основанную на жидкокапельной модели ядра. В 1949 году на смену ей пришла Марии Гепперт Майер , модель ядерной оболочки которая могла объяснить больше о структуре тяжелых элементов, чем старая теория, но у нее все еще были ограничения. На коллоквиуме в Колумбии в 1949 году Чарльз Х. Таунс сообщил об экспериментальных результатах, которые показали, что квадрупольные моменты больше, чем те, которые указаны в модели оболочки. Рейнуотеру пришло в голову, что это можно было бы объяснить и согласовать различия между моделями жидкой капли и ядерной оболочки, если бы атомное ядро ​​не было сферическим, как предполагалось, а могло принимать другие формы. Рейнуотер опубликовал свою теоретическую статью в 1950 году. По счастливой случайности в тот год он делил офис с Оге Бором . который взял на себя задачу экспериментальной проверки теории Рейнуотера. Бор и Бен Моттельсон опубликовали свои результаты в трех статьях в 1952 и 1953 годах, которые окончательно подтвердили теорию. Рейнуотер чувствовал, что его модель не заметили. Позже он вспоминал это:

Когда я сделал предложение об использовании сфероидальной модели ядра, это казалось очевидным ответом, который сразу же был бы предложен всеми теоретиками в этой области. Я не понимаю, почему этого не было. Я также был удивлен и встревожен, услышав, как один или несколько уважаемых теоретиков объявляли на каждой конференции по ядерной физике, на которой я присутствовал до 1955 года, такие комментарии, как: «Хотя модель ядерной оболочки кажется эмпирически очень хорошей, в настоящее время нет теоретического обоснования ее почему это должно применяться».

При финансовой поддержке Управления военно-морских исследований , Рейнуотер построил синхротрон , который начал работать в 1950 году, в лабораториях Невиса , в поместье на реке Гудзон в Ирвингтоне, штат Нью-Йорк , завещанном Колумбийскому университету семьей Дюпон . Он стал профессором в 1952 году и был директором лабораторий Невиса с 1951 по 1954 год, а затем с 1957 по 1961 год. Он работал со своим учеником Вэлом Фитчем над исследованиями мюонных атомов , атомов, в которых электрон заменен мюоном . После 1965 года он работал над превращением синхротрона Невиса в мезонную установку. Когда в 1975 году ему позвонил репортер и сообщил, что он получил Нобелевскую премию по физике , он сначала подумал, что это за его работу над мюонными атомами. Прошло несколько часов, прежде чем он обнаружил, что Нобелевскую премию разделили с Бором и Моттельсоном за его работу по структуре ядра.

Он был членом Американского физического общества , Нью-Йоркской академии наук и Института инженеров по электротехнике и электронике , а также был членом Национальной академии наук , Американского института физики , Американской ассоциации преподавателей физики и Оптическое общество Америки .

Рейнуотер сменил Роберта Р. Уилсона на посту профессора физики Майкла И. Пупина в 1983 году.

Рейнуотер потерял сознание после лекции в Лаборатории Пупина в 1985 году, но был восстановлен студентом, который знал, как проводить СЛР . Из-за ухудшения здоровья он вышел на пенсию и в феврале 1986 года стал почетным профессором. Он умер от остановки сердца и легких. в больнице Св. Иоанна Риверсайд в Йонкерсе, штат Нью-Йорк, 31 мая 1986 года. У него остались жена, трое сыновей и сводный брат Джордж.

Ссылки

• Фитч, Вэл Л. (2009). Джеймс Рейнуотер: 1917–1986 (PDF) . Биографические мемуары Национальной академии наук. Национальная академия наук . Проверено 28 марта 2013 г.
• Хэвенс, Уильям В. младший (1986). «Джеймс Рейнуотер» . Физика сегодня . 39 (10): 140–143. Бибкод : 1986PhT....39j.140H . дои : 10.1063/1.2815185 .

Внешние ссылки

• Джеймс Рейнуотер на Nobelprize.org включая Нобелевскую лекцию 11 декабря 1975 г. Предыстория предложения сфероидальной модели ядра

Сопутствующие архивные коллекции

• Сборник студенческих конспектов Хаскелла А. Райха, около 1945–1954 годов, Библиотека и архив Нильса Бора (включает конспекты лекций с курсов Джеймса Рейнуотера в Колумбийском университете)