Ральф Альфер

Ральф Альфер
Альфер в 1950 году
Рожденный	Ральф Ашер Альфер ( 1921-02-03 ) 3 февраля 1921 г. Вашингтон, округ Колумбия , США
Умер	12 августа 2007 г. (12 августа 2007 г.) (86 лет) Остин , Техас , США
Национальность	Американский
Альма-матер	Университет Джорджа Вашингтона
Известный	Первая современная физическая теория нуклеосинтеза и предсказание космического микроволнового фонового излучения в 1948 году.
Награды	Магеллановая премия (1975) Медаль Генри Дрейпера (1993) Национальная медаль науки (2005 г.)
Научная карьера
Поля	Космология, теоретическая физика и астрофизика
Учреждения	Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса , Центр исследований и разработок General Electric, Юнион-колледж, Обсерватория Дадли
Докторантура	Георг Антонович Гамов

Ральф Ашер Альфер (3 февраля 1921 — 12 августа 2007) — американский космолог , проведший в начале 1950-х годов новаторскую работу по модели Большого взрыва , включая нуклеосинтез Большого взрыва и предсказания космического микроволнового фонового излучения.

Детство и образование

Альфер был сыном еврейского иммигранта Самуэля Альфера ( урожденного Алфиревича) из Витебска , Российская империя. Его мать, Роуз Малесон, умерла от рака желудка в 1938 году, а отец позже женился повторно. Альфер окончил в 15 лет среднюю школу Теодора Рузвельта в Вашингтоне, округ Колумбия , и имел звания майора и командира кадетской программы своей школы . Он проработал в школьном театре режиссером в течение двух лет, пополняя доход своей семьи во времена Великой депрессии. Он также выучил стенографию Грегга у директора Американского геофизического союза и в 1937 году начал работать стенографисткой .

В 1940 году он был принят на работу в отдел земного магнетизма Фонда Карнеги , где работал с доктором Скоттом Форбушем по контракту для ВМС США над разработкой размагничивания методов кораблей во время Второй мировой войны . Он внес вклад в разработку детонаторов Mark 32 и Mark 45, торпед, систем управления военно-морскими артиллерийскими установками, бортового магнитного обнаружения (подводных лодок) и других сверхсекретных работ по созданию боеприпасов (включая Манхэттенский проект). Война с премией за разработку военно-морских вооружений (10 декабря 1945 г. - с символом) и еще одной наградой за разработку военно-морских вооружений в 1946 году. Работа Альфера во время войны была несколько скрыта секретностью.

С 1944 по 1955 год он работал в Лаборатории прикладной физики (ЛПФ). В дневное время он занимался разработкой баллистических ракет, систем наведения, сверхзвука и смежных тем. В 1948 году он получил степень доктора философии. в физике с теорией нуклеосинтеза, называемой захватом нейтронов , и с 1948 года сотрудничал с доктором Робертом К. Херманом , также в APL, над предсказаниями космического микроволнового фонового излучения .

Он получил степень бакалавра и ученую степень по физике в Университете Джорджа Вашингтона , одновременно работая физиком по контракту с ВМФ, а затем и в APL Университета Джонса Хопкинса. В университете он познакомился с российско-украинским физиком Георгием Гамовым , который впоследствии взял его в качестве своего аспиранта. Гамов был видным советским перебежчиком и одним из светил факультета ВГУ. Альфер предоставил столь необходимые математические способности для поддержки теоретизирования Гамова.

Альфер написал докторскую диссертацию на тему «Происхождение элементов» и вскоре после получения докторской степени сделал первое предсказание существования «ископаемого» излучения гипотетической сингулярности — космического микроволнового фонового излучения . Это было подтверждено наблюдениями Арно Алланом Пензиасом и Робертом Уилсоном из Bell Labs с помощью рупорного радиотелескопа.

Во время учебы в GWU Альфер познакомился с Луизой Эллен Саймонс, которая специализировалась на психологии в вечерней школе и работала дневным секретарем в Госдепартаменте. Спустя почти два месяца после нападения на Перл-Харбор Альфер и Луиза поженились. выполнял секретную работу для ВМС США через Институт Карнеги К этому времени он уже почти полтора года . Во время перерыва в научной работе в начале 1944 года он все же подал заявление в ВМФ о приеме на комиссию, на которую имел право. К этому времени он проделал столько секретной и секретной работы, что больше не подлежал призыву (вместе с примерно 7000 другими людьми) и ему было запрещено призываться на военную службу. Тем летом он подписал контракт с APL в Университете Джонса Хопкинса, чтобы работать над другим секретным проектом — новым торпедным взрывателем с магнитным воздействием. Это было крайне необходимо, так как торпеда Mark 14 , имевшая плохо испытанный взрыватель, магнитная часть которого была отключена по приказу Главнокомандующего ВМФ в конце 1943 года, остро нуждалась в замене (В.С. Альфер, The Submarine Review , октябрь 2009 г.).

Теория нуклеосинтеза Большого взрыва

Диссертация Альфера в 1948 году была посвящена теме, которая стала известна как нуклеосинтез Большого взрыва . Нуклеосинтез — это объяснение того, как более сложные элементы создаются из простых элементов в моменты, последовавшие за Большим взрывом . Сразу после Большого взрыва, когда температура была чрезвычайно высокой, если бы какие-либо ядерные частицы, такие как нейтроны и протоны , оказались связанными вместе (удерживаемые вместе ядерной силой притяжения ), они были бы немедленно разбиты на части фотонами высокой энергии ( квантами ). света . ) присутствует в высокой плотности Другими словами, при такой чрезвычайно высокой температуре кинетическая энергия фотонов превзойдет энергию связи сильного ядерного взаимодействия . Например, если протон и нейтрон свяжутся вместе (образуя дейтерий ), они будут немедленно разрушены фотоном высокой энергии. Однако с течением времени Вселенная расширялась и охлаждалась, а средняя энергия фотонов уменьшалась. В какой-то момент, примерно через секунду после Большого взрыва, сила притяжения ядерного притяжения начнет побеждать фотоны и нейтроны с более низкой энергией, и протоны начнут формировать стабильные ядра дейтерия . Поскольку Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться, дополнительные ядерные частицы связывались с этими легкими ядрами, образуя более тяжелые элементы, такие как гелий и т. д.

Альфер утверждал, что Большой взрыв создал водород, гелий и более тяжелые элементы в правильных пропорциях, чтобы объяснить их изобилие в ранней Вселенной. Теория Альфера и Гамова первоначально предполагала, что все атомные ядра образуются в результате последовательного захвата нейтронов, по одной единице массы за раз. Однако более поздние исследования поставили под сомнение универсальность теории последовательного захвата, поскольку не было обнаружено ни одного элемента, имеющего стабильный изотоп с атомной массой пять или восемь, что препятствует производству других элементов, кроме гелия. В конечном итоге было признано, что большинство тяжелых элементов, наблюдаемых в современной Вселенной, являются результатом звездного нуклеосинтеза в звездах — теории, в значительной степени развитой Гансом Бете , Уильямом Фаулером и Субраманьяном Чандрасекаром . Бете был добавлен в последнюю минуту в комитет по рассмотрению диссертации Альфера.

Поскольку диссертация Альфера была признана новаторской, на защите диссертации присутствовало более 300 человек, включая прессу, а статьи о его предсказаниях и карикатуре Херблока появились в крупных газетах. Это было довольно необычно для докторской диссертации.

Позже в том же году, сотрудничая с Робертом Херманом , Альфер предсказал температуру остаточного излучения, известного как космическое микроволновое фоновое излучение, возникшее в результате предполагаемого Большого взрыва. Однако предсказания Альфера относительно космического фонового излучения были более или менее забыты, пока они не были заново открыты Робертом Дике и Яковом Зельдовичем в начале 1960-х годов. Существование космического фонового излучения и его температура были экспериментально измерены в 1964 году двумя физиками, работавшими в Bell Laboratories в Нью-Джерси , Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном , которые были удостоены Нобелевской премии по физике за эту работу в 1978 году.

Элементы независимой диссертации Альфера были впервые опубликованы 1 апреля 1948 года в журнале Physical Review тремя авторами: Альфером, Гансом Бете и Гамовым. Хотя в статье фигурирует его имя, Бете не принимал прямого участия в разработке теории, хотя позже работал над смежными темами; свое имя, чтобы внести в список авторов Альфер, Бете, Гамов , каламбур , на альфа , бета Гамов добавил гамма ( α, β, γ ), первые три буквы греческого алфавита . Гамов пошутил: «Однако ходил слух, что позже, когда теория альфа, бета и гамма временно развалилась, Бете всерьез подумывал о том, чтобы сменить свое имя на Захариас». Говоря о Роберте Германе, он написал: «Р.С. Герман, который упорно отказывается сменить имя на Делтер». Альфер беспокоился, что юмор, порожденный Гамовым, мог затмить его собственную решающую роль в разработке теории. Оригинальная работа Альфера по нуклеосинтезу и предсказанию космического микроволнового фонового излучения была отмечена наградой Национальной медали науки 2005 года.

Альфер и Роберт Херман были награждены медалью Генри Дрейпера Национальной академии наук в 1993 году. Они также были награждены Магеллановой премией Американского философского общества в 1975 году, премией Жоржа Вандерлиндена по физике Бельгийской академии наук , а также значительными наградами Нью-Йоркской академии наук и Института Франклина в Филадельфии. Две Нобелевские премии по физике были присуждены за эмпирические работы, связанные с космическим фоновым излучением — в 1978 году Арно Пензиасу и Роберту Уилсону и в 2006 году Джону Мэзеру и Джорджу Смуту . Альфер и Герман (последний - посмертно) опубликовали свой собственный отчет о своей работе в области космологии в 2001 году, «Происхождение Большого взрыва» (Oxford University Press). Изданный как отраслевая книга, первое издание не получило особой рекламы и продаж.

В 1986 году он был избран членом Американской академии искусств и наук . В 2005 году Альфер был награжден Национальной медалью науки . В подписи к награде говорится: «За его беспрецедентную работу в области нуклеосинтеза, за предсказание того, что расширение Вселенной оставляет после себя фоновое излучение, и за создание модели для теории Большого взрыва». Медаль была вручена его сыну, доктору Виктору С. Альферу, 27 июля 2007 года президентом Джорджем Бушем, поскольку его отец не смог приехать, чтобы получить награду.

карьера

В 1955 году Альфер перешел на должность в General Electric Центр исследований и разработок компании . Его основной ролью в ранние годы была работа над проблемами возвращения транспортных средств из космоса.

В 1955 году и Альфер, и Херман подали заявки на должности в Айове, где Ван Аллен теперь был заведующим кафедрой, однако зарплаты в академических кругах были слишком низкими по сравнению с заработной платой в промышленности. Альфер также продолжал сотрудничать с Робертом Херманом, перешедшим в исследовательскую лабораторию General Motors, по проблемам космологии. Космическое микроволновое фоновое излучение было окончательно подтверждено в 1964 году, хотя, оглядываясь назад, многие другие астрономы и радиоастрономы, вероятно, наблюдали его, не осознавая космологического значения.

С 1987 по 2004 год он занимал должность выдающегося профессора-исследователя физики и астрономии в Юнион-колледже в Скенектади, штат Нью-Йорк, за это время он смог вернуться к исследованиям и преподаванию. Все это время он продолжал публиковать крупные рецензируемые научные статьи и активно участвовал в общественной работе общественного вещания. Альфер также был (1987–2004) директором обсерватории Дадли .

В 1986 году он был удостоен Премии за выдающиеся достижения выпускников Университета Джорджа Вашингтона . Все свои степени он получил, обучаясь по ночам, а днем ​​работал на ВМФ и в Университете Джонса Хопкинса. В 2004 году он присоединился к почетному факультету Юниона и был почетным директором Дадли. Он также получил почетные степени доктора наук Юнион-колледжа и Политехнического института Ренсселера . С 2005 года и до своей смерти он оставался почетным директором обсерватории Дадли и почетным профессором физики и астрономии в Юнион-колледже.

Подход к науке

Альфер сказал Джозефу Д'Аньезе в своем интервью журналу Discover Magazine : «Есть две причины, по которым вы занимаетесь наукой. Первая — это альтруистическое чувство, что, возможно, вы можете внести свой вклад в запасы знаний человечества о мире. Другая, более личная вещь, — вы хотите одобрение ваших коллег в чистом виде».

Личная жизнь и взгляды

Несмотря на то, что Альфер вырос в еврейской семье, он считал себя агностиком и гуманистом.

Семья

У него и его жены Луизы было двое детей и двое внуков.

Смерть

Альфер умер после продолжительной болезни 12 августа 2007 года. Его здоровье ухудшилось с тех пор, как в феврале 2007 года он упал и сломал бедро.

См. также

• Список американских физиков-евреев
• Споры о Нобелевской премии

Внешние ссылки

• Веб-сайт об Альфере, поддерживаемый его сыном Виктором С. Альфером, доктором философии.
• «О происхождении и относительном изобилии элементов», докторская диссертация, Университет Джорджа Вашингтона, май 1948 г. Хотя он отговаривался от академической карьеры в области химии из-за своего еврейского происхождения, этот постоянный интерес отражен в 1) предмете его диссертации. и 2) последующие исследования, проведенные в качестве штатного сотрудника Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.
• Газетный обзор книги «Большой взрыв», в котором Альфер упоминается как главный разработчик теории Большого взрыва.
• Статья о жизни Альфера в журнале Discover 1999 года .
• Стенограмма интервью «Устная история» с Ральфом Альфером 11 августа 1983 года, Американский институт физики, Библиотека и архив Нильса Бора.
• Стенограмма интервью «Устная история» с Ральфом Альфером и Робертом Херманом 12 августа 1983 года, Американский институт физики, Библиотека и архив Нильса Бора.
• Некролог в Washington Post
• Некролог , Legacy.com.
• Профиль , npr.org.
• Дополнительное обсуждение карьеры Альфера
• Нобелевская лекция АрноПензии 1978 года
• Боули, Роджер; Меррифилд, Майкл; Падилья, Антонио (Тони). «αβγ – Статья об Альфа-Бета-Гамме» . Шестьдесят символов . Брэди Харан из Ноттингемского университета .