Ганс Бете - Hans Bethe

Ганс Бете
Ганс Бете.jpg
Родился
Ганс Альбрехт Бете

(1906-07-02)2 июля 1906 г.
Страсбург, Германия
Умер6 марта 2005 г.(2005-03-06) (98 лет)
Итака, Нью-Йорк, США
НациональностьНемецкий
Американец
Альма-матерФранкфуртский университет
Мюнхенский университет
Известен
Супруг (а)
Роза Эвальд (женился в 1939 г .; двое детей)
Награды
Научная карьера
ПоляЯдерная физика
Учреждения
ДокторантАрнольд Зоммерфельд
Докторанты
Другие известные студентыФриман Дайсон
Подпись
Ганс Бете (подпись) .jpg

Ганс Альбрехт Бете (Немецкий: [ˈHans ˈalbʁɛçt ˈbeːtə]; 2 июля 1906 г. - 6 марта 2005 г.) Немецко-американский ядерный физик кто внес важный вклад в астрофизика, квантовая электродинамика, и физика твердого тела, и кто выиграл 1967 Нобелевская премия по физике за работу по теории звездный нуклеосинтез.[1][2] Большую часть своей карьеры Бете был профессором в Корнелл Университет.[3]

Во время Второй мировой войны он возглавлял теоретический отдел секретного Лос-Аламосская лаборатория который разработал первые атомные бомбы. Там он сыграл ключевую роль в вычислении критическая масса оружия и развития теории, лежащей в основе метод имплозии используется как в Тринити-тест и "Толстяк " оружие сброшен на Нагасаки в августе 1945 г..

После войны Бете также сыграл важную роль в развитии водородная бомба, хотя изначально он присоединился к проекту в надежде доказать, что это невозможно. Позже Бете провел кампанию с Альберт Эйнштейн и Чрезвычайный комитет ученых-атомщиков против ядерные испытания и гонка ядерных вооружений. Он помог убедить Кеннеди и Администрации Никсона подписать, соответственно, 1963 г. Договор о частичном запрещении ядерных испытаний и 1972 г. Договор по противоракетной обороне (СОЛЬ I ).

Его научные исследования никогда не прекращались, и он публиковал статьи до девяноста, что сделало его одним из немногих ученых, публиковавших хотя бы одну крупную статью в своей области за каждое десятилетие своей карьеры, которая в случае Бете длилась почти семьдесят лет. Фриман Дайсон когда-то его докторант называл его «лучшим решателем проблем 20 века».[4]

Ранние годы

Бете родился в Страсбург, который тогда был частью Германия 2 июля 1906 года, единственный ребенок Анны (урожденной Кун) и Альбрехта Бете, приватдозент физиологии в Страсбургский университет.[5] Хотя его мать, дочь профессора Страсбургского университета, имела Еврейский задний план,[6] Бете был поднят Протестантский как его отец[7][8] и он стал атеист позже в жизни.[9]

Ханс Бете, 12 лет, с родителями

Его отец принял должность профессора и директора Института физиологии Кильский университет в 1912 году, и семья переехала в директорскую квартиру при институте. Первоначально он обучался в частном порядке у профессионального учителя в составе группы из восьми мальчиков и девочек.[10] Семья снова переехала в 1915 году, когда его отец стал главой нового Института физиологии в Франкфуртский университет на Майне.[7]

Бете посетила Гёте-Гимназия в Франкфурт, Германия. Его образование было прервано в 1916 году, когда он туберкулез, и его отправили в Бад-Кройцнах восстановить силы. К 1917 году он достаточно поправился, чтобы посещать местные реальная школа а в следующем году его отправили в Odenwaldschule, частное совместное обучение школа-интернат.[11] Он присутствовал на Гёте-Гимназия снова за последние три года средней школы с 1922 по 1924 год.[12]

Пройдя его abitur, Бете поступил во Франкфуртский университет в 1924 году. Он решил получить специальность химия. Преподавание физики было плохим, и хотя во Франкфурте были выдающиеся математики, такие как Карл Людвиг Сигель и Отто Сас Бете не любил их подходы, которые представляли математику без привязки к другим наукам.[13] Бете обнаружил, что он был плохим экспериментатором, который разрушил свой лабораторный халат, пролив серная кислота на нем, но он обнаружил, что продвинутая физика, которую преподает доцент, Вальтер Герлах, интереснее.[13][14] Герлах ушел в 1925 году и был заменен на Карл Мейснер, который посоветовал Бете поступить в университет с лучшей школой теоретической физики, в частности Мюнхенский университет, где он мог учиться Арнольд Зоммерфельд.[15][16]

Бете поступил в Мюнхенский университет в апреле 1926 года, где Зоммерфельд принял его в качестве студента по рекомендации Мейснера.[17] Зоммерфельд читал продвинутый курс по дифференциальным уравнениям в физике, который понравился Бете. Поскольку он был таким известным ученым, Зоммерфельд часто получал предварительные копии научных статей, которые он выставлял для обсуждения на еженедельных вечерних семинарах. Когда прибыла Бете, Зоммерфельд только что получил Эрвин Шредингер документы о волновая механика.[18]

Для его кандидат наук диссертации, Зоммерфельд предложил Бете изучить электронная дифракция в кристаллы. В качестве отправной точки Зоммерфельд предложил Пол Эвальд статья 1914 года о дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Позже Бете вспоминал, что он стал слишком амбициозным, и в погоне за большей точностью его расчеты стали излишне сложными.[19] Когда он встретил Вольфганг Паули Впервые Паули сказал ему: «После рассказов Зоммерфельда о тебе я ожидал от тебя гораздо большего, чем твоя диссертация».[20] «Полагаю, от Паули, - вспоминал позже Бете, - это был комплимент».[20]

Ранняя работа

После того, как Бете получил докторскую степень, Эрвин Маделунг предложил ему помощницу во Франкфурте, и в сентябре 1928 года Бете переехал к его отцу, который недавно развелся с его матерью. Его отец познакомился с Верой Конгель ранее в том же году и женился на ней в 1929 году. У них было двое детей, Дорис, родившаяся в 1933 году, и Клаус, родившаяся в 1934 году.[21]

Бете не находил работу во Франкфурте очень стимулирующей, и в 1929 году он принял предложение Эвальда в Technische Hochschule в Штутгарт. Там он написал то, что считал своей лучшей работой,[22] Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie («Теория прохождения быстрых корпускулярных лучей через вещество»).[23] Начиная с Макс Борн интерпретация Уравнение Шредингера, Бете произвел упрощенную формулу для проблем столкновения, используя преобразование Фурье, который сегодня известен как Формула Бете. Он представил этот документ для своего абилитация в 1930 г.[22][24][25]

Зоммерфельд рекомендовал Бете для Фонд Рокфеллера Стипендия для путешествий в 1929 году. Она обеспечивала 150 долларов в месяц (около 2000 долларов в долларах 2019 года).[A]) чтобы учиться за границей. В 1930 году Бете предпочел постдокторскую работу в Кавендишская лаборатория на Кембриджский университет в Англии, где работал под руководством Ральф Фаулер.[26] По запросу Патрик Блэкетт, который работал с облачные камеры, Бете создал релятивистский версия формулы Бете.[27]

Бете был известен своим чувством юмора и Гвидо Бек и Вольфганг Рицлер, два других постдокторанта научные сотрудники, создал фальшивую бумагу К квантовой теории температуры абсолютного нуля где он рассчитал постоянная тонкой структуры от абсолютного нуля температуры в градусах Цельсия.[28] В статье высмеивался определенный класс работ по теоретической физике того времени, которые были чисто умозрительными и основывались на ложных числовых аргументах, таких как Артур Эддингтон пытается объяснить ценность постоянная тонкой структуры из фундаментальных величин в более ранней статье. Их заставили принести извинения.[29]

На вторую половину своей стипендии Бете выбрал Энрико Ферми Лаборатория в Риме в феврале 1931 года. Он был очень впечатлен Ферми и сожалел, что не поехал в Рим первым.[30] Бете разработал Бете анзац, метод нахождения точных решений для собственные значения и собственные векторы некоторых одномерных квантовых моделей многих тел.[31] На него повлияли простота Ферми и строгость Зоммерфельда в подходе к проблемам, и эти качества повлияли на его собственные более поздние исследования.[32]

Фонд Рокфеллера предложил продлить стипендию Бете, что позволило ему вернуться в Италию в 1932 году.[33] Тем временем Бете работала в компании Sommerfeld в Мюнхене в качестве приватдозент. Поскольку Бете свободно говорила по-английски, Зоммерфельд поручил Бете руководить всеми его англоговорящими аспирантами, включая Ллойд П. Смит из Корнелл Университет.[34] Бете приняла запрос от Карл Шил написать статью для Handbuch der Physik на квантовая механика водорода и гелия. Рассматривая статью десятилетия спустя, Роберт Бахер и Виктор Вайскопф отметил, что это было необычно по глубине и широте рассмотрения предмета, что требовало очень небольшого обновления для издания 1959 года. Затем Зоммерфельд попросил Бете помочь ему с Handbuch статья об электронах в металлах. В статье были рассмотрены основы того, что сейчас называется физика твердого тела. Бете взял совершенно новую область и дал ясное, связное и полное ее освещение.[33] Его работа над Handbuch статьи занимали большую часть его времени в Риме, но он также был соавтором статьи с Ферми в другой новой области, квантовая электродинамика, описывающие релятивистские взаимодействия заряженных частиц.[35]

В 1932 году Бете согласился на должность доцента в Тюбингенский университет, где Ганс Гейгер был профессором экспериментальной физики.[36][37] Один из первых законов, принятых новым Национал-социалист правительство было Закон о восстановлении профессиональной гражданской службы. Из-за его еврейского происхождения Бете был уволен с работы в университете, которая была государственной должностью. Гейгер отказался помочь, но Зоммерфельд немедленно вернул Бете свое товарищество в Мюнхене. Зоммерфельд провел большую часть летнего семестра 1933 года в поисках мест для еврейских студентов и коллег.[38]

Бете покинул Германию в 1933 году, переехав в Англию после того, как получил предложение о должности лектора в Манчестерский университет в течение года благодаря связи Зоммерфельда с Уильям Лоуренс Брэгг.[38] Он переехал к своему другу Рудольф Пайерлс и жена Пайерлса Гения. Пайерлс был немецким физиком, которому также запретили занимать академические должности в Германии, потому что он был евреем. Это означало, что Бете было с кем поговорить по-немецки, и ему не нужно было есть английскую еду.[39] Их отношения были как профессиональными, так и личными. Пайерлс пробудил интерес Бете к ядерная физика.[40] После Джеймс Чедвик и Морис Голдхабер обнаружил фотодезинтеграция из дейтерий,[41] Чедвик предложил Бете и Пайерлсу дать теоретическое объяснение этому феномену. Они сделали это во время четырехчасовой поездки на поезде из Кембриджа обратно в Манчестер.[42] В ближайшие годы Бете продолжит расследование.[40]

В 1933 году физический факультет Корнелла искал нового физика-теоретика, и Ллойд Смит настоятельно рекомендовал Бете. Это поддержал Брэгг, который в то время посетил Корнелл. В августе 1934 года Корнелл предложил Бете должность исполняющего обязанности доцента. Бете уже получил стипендию на год для работы с Невилл Мотт на Бристольский университет на семестр, но Корнелл согласился разрешить ему начать весной 1935 года.[43] Перед отъездом в США он посетил Институт Нильса Бора в Копенгаген в сентябре 1934 г., где он предложил Хильде Леви, кто принял. Против этого матча выступила мать Бете, которая, несмотря на еврейское происхождение, не хотела, чтобы он женился на еврейке.[нужна цитата ] За несколько дней до даты свадьбы в декабре Бете разорвала помолвку.[44] Нильс Бор и Джеймс Франк были настолько шокированы этим поступком Бете, что его снова не пригласили в Институт до Вторая Мировая Война.[45]

Соединенные Штаты

Бете прибыл в Соединенные Штаты в феврале 1935 года и поступил на факультет Корнельского университета с зарплатой в 3000 долларов.[46] Назначение Бете было частью сознательных усилий со стороны нового главы физического отдела, Розуэлл Клифтон Гиббс, чтобы перейти в ядерную физику.[47] Гиббс нанял Стэнли Ливингстон, который работал с Эрнест Лоуренс, чтобы построить циклотрон в Корнелле.[47] Чтобы собрать команду, Корнеллу нужен был экспериментатор, и, по совету Бете и Ливингстона, он нанял Роберт Бахер. Бете получила запросы на посещение Колумбийский университет из Исидор Исаак Раби, Университет Принстона из Эдвард Кондон, Университет Рочестера из Ли ДюБридж, Университет Пердью из Карл Ларк-Горовиц, то Университет штата Иллинойс в Урбане-Шампейн из Фрэнсис Уиллер Лумис, и Гарвардский университет из Джон Хасбрук Ван Флек. Гиббс предпринял шаги, чтобы предотвратить браконьерство Бете, назначив его в 1936 году постоянным доцентом, с заверением, что вскоре последует повышение до профессора.[48]

Вместе с Бахером и Ливингстоном Бете опубликовала серию из трех статей:[49][50][51] который суммировал большую часть того, что было известно о ядерной физике до того времени, отчет, который стал неофициально известен как «Библия Бете». Это была стандартная работа по этой теме в течение многих лет. В этом рассказе он также продолжил с того места, где остановились другие, заполнив пробелы в старой литературе.[52] Лумис предложил Бете стать профессором Иллинойского университета в Урбана-Шампейн, но Корнелл соответствовал предложенной должности и зарплате в 6000 долларов.[53] Он писал матери:

Я про ведущего теоретика Америки. Это не значит, что лучше. Вигнер конечно лучше и Оппенгеймер и Кассир наверное, так же хорошо. Но я делаю больше и больше говорю, и это тоже имеет значение.[54]

Иллюстрация протон-протонной цепной реакции
Обзор цикла CNO-I - ядро ​​гелия высвобождается на верхнем левом шаге

17 марта 1938 года Бете посетила Институт Карнеги и Университет Джорджа Вашингтона четвертая ежегодная Вашингтонская конференция теоретической физики. Было всего 34 приглашенных участника, но среди них были Грегори Брейт, Субраманян Чандрасекар, Георгий Гамов, Дональд Мензель, Джон фон Нейман, Бенгт Стрёмгрен, Эдвард Теллер, и Мерл Тув. Бете сначала отклонил приглашение принять участие, потому что тема конференции производство звездной энергии, не интересовало его, но Теллер уговорил его уйти. На конференции Стрёмгрен подробно рассказал, что было известно о температуре, плотности и химическом составе Солнца, и призвал физиков дать объяснение. Гамова и Карл Фридрих фон Вайцзеккер предположил в статье 1937 года, что энергия Солнца является результатом протон-протонная цепная реакция:[55][56]


п
  		+ 
п
→ 2
1D
 		+ 
е+
  		+ 
ν
е

Но это не объясняло наблюдение элементов тяжелее гелия. К концу конференции Бете, работая в сотрудничестве с Чарльз Кричфилд, придумал серию последующих ядерных реакций, которые объяснили, как светит Солнце:[57]

2
1D
 		+ 
п
  		→ 3
2Он
 		+ 
γ
3
2Он
 		+ 4
2Он
 		→ 7
4Быть
 		+ 
γ
7
4Быть
 		+ 
е−
  		→ 7
3Ли
 		+ 
ν
е
7
3Ли
 		+ 
п
  		→ 2 4
2Он

Не было упущено из виду то, что это не объясняет процессы в более тяжелых звездах. В то время были сомнения относительно того, описывает ли протон-протонный цикл процессы на Солнце, но более поздние измерения температуры ядра Солнца и его светимости показывают, что это так.[55] Вернувшись в Корнелл, Бете изучил соответствующие ядерные реакции и реакция поперечные сечения, что привело к его открытию цикл углерод-азот-кислород (цикл CNO):[58][59]

12
6C
 		+ 
п
  		→ 13
7N
 		+ 
γ
13
7N
 		  → 13
6C
 		+ 
е+
  		+ 
ν
е
13
6C
 		+ 
п
  		→ 14
7N
 		+ 
γ
14
7N
 		+ 
п
  		→ 15
8О
 		+ 
γ
15
8О
 		  → 15
7N
 		+ 
е+
  		+ 
ν
е
15
7N
 		+ 
п
  		→ 12
6C
 		+ 4
2Он

Две статьи, одна о протон-протонном цикле, написанная в соавторстве с Критчфилдом, а другая - о цикле углерод-кислород-азот (CNO), были отправлены в Физический обзор для публикации.[60]

После Хрустальная ночь Мать Бете боялась оставаться в Германии. Воспользовавшись своим страсбургским происхождением, она смогла эмигрировать в США в июне 1939 года по французской квоте, а не по немецкой, которая была полной.[61] Аспирантка Бете Роберт Маршак отметил, что Нью-Йоркская академия наук предлагал приз в 500 долларов за лучшую неопубликованную статью по теме солнечной и звездной энергии. Поэтому Бете, которому нужно было 250 долларов, чтобы освободить мебель своей матери, забрал цикл статей CNO и отправил его в Нью-Йоркскую академию наук. Он выиграл приз, и Бете дал Маршаку гонорар в размере 50 долларов и потратил 250 долларов на то, чтобы освободить мебель его матери. Статья впоследствии была опубликована в Физический обзор в марте. Это был прорыв в понимании звезд, и он принес Бете Нобелевская премия по физике в 1967 г.[62][60] В 2002 году в возрасте 96 лет Бете отправила рукописную записку Джон Н. Бэколл поздравляя его с использованием наблюдений за солнечными нейтрино, чтобы показать, что цикл CNO составляет примерно 7% энергии Солнца; наблюдения нейтрино начались с Раймонд Дэвис младший, чей эксперимент был основан на расчетах и ​​поощрении Бахколла, и записка привела к тому, что Дэвис получил долю Нобелевской премии 2002 года.[63]

Бете женился на Розе Эвальд, дочери Пол Эвальд 13 сентября 1939 года на простой гражданской церемонии.[64] Она эмигрировала в Соединенные Штаты и была студенткой Университета Дьюка, и они познакомились, когда Бете читала там лекции в 1937 году. У них было двое детей, Генри и Моника.[65] (Генри был контрактный мост эксперт и бывший муж Китти Мансон Купер.)[66]

Бете стал натурализованный гражданин США в марте 1941 г.[67] В письме Зоммерфельду в 1947 году Бете признался, что «в Америке я чувствую себя намного лучше, чем когда-либо в Германии. Как будто я родился в Германии только по ошибке и приехал на свою настоящую родину только в 28 лет».[68]

Манхэттенский проект

Бете Лос-Аламосская лаборатория Идентификационный значок

Когда началась Вторая мировая война, Бете хотела внести свой вклад в военные усилия,[69] но не мог работать над секретными проектами, пока не стал гражданином. По совету Калтех аэродинамик Теодор фон Карман Бете сотрудничал со своим другом Эдвардом Теллером по теории ударных волн, которые генерируются при прохождении снаряда через газ.[70] Бете считал ее одной из самых влиятельных своих работ.[нужна цитата ] Он также работал над теорией пробивания брони, которая была немедленно классифицирована армией, что сделало невозможным для Бете (который в то время не был американским гражданином) доступ к дальнейшим исследованиям теории.[70]

Получив разрешение службы безопасности в декабре 1941 года, Бете присоединилась к Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института, где он изобрел Направленный ответвитель с отверстием Бете, который используется в микроволновая печь волноводы такие как те, которые используются в радар наборы.[71] В Чикаго в июне 1942 г., а затем в июле на Калифорнийский университет в Беркли, он участвовал в серии встреч по приглашению Роберта Оппенгеймера, на которых обсуждались первые проекты для Атомная бомба. Они прошли предварительные расчеты Роберт Сербер, Стэн Франкель, и другие, и обсудили возможности использования уран-235 и плутоний. (Затем Теллер поднял вопрос о термоядерном устройстве, "Супер" бомба Теллера. В какой-то момент Теллер спросил, можно ли поджечь азот в атмосфере. Это выпало на долю Бете и Эмиль Конопинский выполнить расчеты, демонстрирующие виртуальную невозможность такого события.[72]«Надо было сделать бомбу деления, - вспоминал он позже, - потому что, по-видимому, это делали немцы».[73]

Когда Оппенгеймеру поручили создать секретную лабораторию по разработке оружия, Лос-Аламос, он назначил Бете директором Т (теоретического) отдела, самого маленького, но самого престижного подразделения лаборатории. Этот шаг вызвал раздражение у не менее квалифицированных, но более сложных в управлении Теллера и Феликс Блох, который жаждал работы.[74][75] Серия разногласий между Бете и Теллером в период с февраля по июнь 1944 года по поводу относительного приоритета суперисследований привела к тому, что группа Теллера была удалена из Т-подразделения и передана непосредственно Оппенгеймеру. В сентябре он стал частью нового F-подразделения Fermi.[76]

Работа Бете в Лос-Аламосе включала расчет критическая масса и эффективность уран-235 и умножение ядерное деление во взрывающейся атомной бомбе. Вместе с Ричард Фейнман, он разработал формулу для расчета взрывной мощности бомбы.[77] После августа 1944 г., когда лаборатория была реорганизована и переориентирована на решение проблемы взрыв из плутоний бомбы, Бете провел большую часть своего времени, изучая гидродинамические аспекты имплозии, работу, которую он продолжал до 1944 года.[78] В 1945 году он работал на нейтрон инициатор, а затем и распространение излучения от взрывающейся атомной бомбы.[79] В Ядерное испытание троицы подтвердил точность результатов T Division.[80] Когда он был взорван в пустыне Нью-Мексико 16 июля 1945 года, Бете больше всего беспокоил его эффективность, а не моральные последствия. Сообщается, что он прокомментировал: «Я не философ».[81]

Водородная бомба

После войны Бете утверждал, что краш-проект для водородная бомба не следует пытаться,[82] хотя после президента Гарри Трумэн объявили о начале такого проекта и о вспышке Корейская война, Бете подписался и сыграл ключевую роль в разработке оружия. Несмотря на то, что он довел проект до конца, Бете надеялся, что создать водородную бомбу будет невозможно.[83] Позже в 1968 году он заметил очевидное противоречие в своей позиции, когда сначала выступал против разработки оружия, а затем помогал в его создании:

Всего за несколько месяцев до этого разразилась корейская война, и я впервые увидел прямую конфронтацию с коммунисты. Это было слишком тревожно. В холодная война выглядело так, будто вот-вот станет жарко. Тогда я понял, что мне нужно изменить свою прежнюю позицию. Если бы я не работал над бомбой, это бы сделал кто-нибудь другой - и я думал, что если бы я был в районе Лос-Аламоса, я мог бы все еще быть силой разоружения. Я согласился присоединиться к разработке Водородная бомба. Это казалось вполне логичным. Но иногда мне хотелось бы быть более последовательным идеалист.[84]

Что касается его собственной роли в проекте и ее отношения к спор о том, кто отвечал за дизайн Позже Бете сказал, что:

После того, как водородная бомба была изготовлена, журналисты стали называть Теллера отцом водородной бомбы. Ради истории, я думаю, что точнее сказать, что Улам это отец, потому что он дал семя, а Теллер - мать, потому что он остался с ребенком. Что касается меня, я думаю, что я акушерка.[84]

В 1954 году Бете свидетельствовал от имени Дж. Роберт Оппенгеймер вовремя Слушание по вопросам безопасности Оппенгеймера. В частности, Бете утверждал, что позиция Оппенгеймера против разработки водородной бомбы в конце 1940-х годов не помешала ее разработке, и эта тема рассматривалась как ключевой мотивирующий фактор слушаний. Бете утверждал, что разработки, которые привели к успешному Дизайн Теллера – Улама были вопросом интуиции, а не вопросом людских ресурсов или логического развития ранее существовавших идей. Во время слушания Бете и его жена тоже пытались убедить Эдвард Теллер против дачи показаний. Однако Теллер не согласился, и его показания сыграли важную роль в отмене заявления Оппенгеймера. проверка благонадежности. Хотя в предвоенные годы Бете и Теллер были в очень хороших отношениях, конфликт между ними во время Манхэттенский проект, и особенно во время эпизода с Оппенгеймером, навсегда испортила их отношения.[85]

Позже работа

Баранина сдвиг

Ганс Бете читает лекции в Университет Далхаузи, 1978

После окончания войны Бете вернулся в Корнелл. В июне 1947 г. участвовал в Конференция острова Шелтер. При поддержке Национальная Академия Наук и проходил в таверне Ram's Head Inn на Остров Шелтер, Нью-Йорк конференция "Основы квантовой механики" была первой крупной физической конференцией, проведенной после войны. Для американских физиков это был шанс собраться вместе, продолжить с того места, на котором они остановились до войны, и определить направление послевоенных исследований.[86][87]

Основным предметом обсуждения на конференции стало открытие Уиллис Лэмб и его аспирант, Роберт Ретерфорд, незадолго до начала конференции, одно из двух возможных квантовых состояний атомов водорода имело немного большую энергию, чем предсказывает теория Поль Дирак; это стало известно как Баранина сдвиг. Оппенгеймер и Вайскопф предположили, что это было результатом квантовые флуктуации электромагнитного поля. Довоенный квантовая электродинамика (QED) дал абсурдные, бесконечные значения для этого; но сдвиг Лэмба показал, что он был одновременно реальным и конечным. Ганс Крамерс предложил перенормировка как решение, но никто не знал, как сделать расчет.[88][86]

Бете удалось произвести расчет на поезде из Нью-Йорка в Скенектади, где он работал General Electric.[89] Он получил значение 1040 МГц, очень близкое к экспериментально полученному Лэмбом и Ретерфордом. Он сделал это, осознав, что это нерелятивистский процесс, что значительно упростило вычисления. Его статья, опубликованная в Физический обзор в августе 1947 года он был всего на две страницы и содержал всего 12 математических уравнений, но имел огромное влияние. До сих пор предполагалось, что бесконечности указывают на фундаментальный недостаток КЭД и на необходимость новой радикальной теории. Бете продемонстрировал, что в этом нет необходимости.[90]

Одна из самых известных работ Бете - та, которую он никогда не писал: 1948 г. Бумага Альфера – Бете – Гамова.[91] Георгий Гамов добавил имя Бете (заочно), не посоветовавшись с ним, зная, что Бете не будет возражать, и против Ральф Альфер пожелания.По-видимому, это было отражением чувства юмора Гамова, который хотел, чтобы название статьи звучало как первые три буквы греческого алфавита. Как один из Физический обзор'Рецензенты, Бете увидел рукопись и вычеркнул слова «заочно».[92]

Астрофизика

Бете считал, что атомное ядро был похож на квантовая жидкая капля. Он исследовал ядерное дело проблема с учетом работы, проведенной Кейт Брюкнер на теория возмущений. Работать с Джеффри Голдстоун, он предложил решение для случая, когда существует бесконечный потенциал жесткого ядра. Затем, работая с Бэрдом Брандо и Альбертом Петчеком, он придумал приближение, которое преобразовало рассеяние уравнение в легко решаемое дифференциальное уравнение. Затем это привело его к уравнению Бете-Фаддеева, обобщению Людвиг Фаддеев Подход к трехчастичному рассеянию. Затем он использовал эти методы для изучения нейтронные звезды, которые имеют плотности, близкие к плотности ядер.[93]

Бете продолжала исследовать сверхновые, нейтронные звезды, черные дыры, и другие проблемы теоретической астрофизики в его конце девяноста. При этом он сотрудничал с Джеральд Э. Браун из Университет Стоуни-Брук. В 1978 году Браун предложил им сотрудничать в области сверхновых. К этому времени они были достаточно хорошо изучены, но расчеты все еще оставались проблемой. Используя методы, отточенные десятилетиями работы с ядерной физикой, и некоторый опыт расчетов, связанных с ядерными взрывами, Бете занялся проблемами, связанными с звездной физикой. гравитационный коллапс и то, как различные факторы повлияли на взрыв сверхновой. И снова ему удалось свести проблему к системе дифференциальных уравнений и решить их.[94][95]

В возрасте 85 лет Бете написала важную статью о проблема солнечных нейтрино, в котором он помог установить механизм преобразования для электронные нейтрино в мюонные нейтрино предложено Станислав Михеев, Алексей Смирнов, и Линкольн Вольфенштейн чтобы объяснить досадное расхождение между теорией и экспериментом. Бете утверждал, что физика за пределами Стандартная модель требовалось понять проблему солнечных нейтрино, потому что предполагалось, что нейтрино не имеют массы и, следовательно, не могут метаморфозировать друг в друга; в то время как эффект MSW требовал этого. Бете надеялся, что подтверждающие доказательства будут найдены Нейтринная обсерватория Садбери (SNO) в Онтарио к своему 90-летию, но ему не звонили из SNO до июня 2001 года, когда ему было почти 95.[96][97]

В 1996 г. Кип Торн подошел к Бете и Брауну по поводу LIGO, лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, предназначенная для обнаружения гравитационных волн от слияния нейтронных звезд и черных дыр. Поскольку Бете и Браун хорошо вычисляли вещи, которые нельзя было увидеть, могли ли они посмотреть на слияния? 90-летний Бете быстро пришел в восторг и вскоре начал требуемые вычисления. Результатом стала статья 1998 года об «Эволюции бинарных компактных объектов, которые сливаются», которую Браун считал лучшим из всех, что они создали вместе.[98][99]

Политические позиции

Бете дает интервью журналистам

В 1968 году Бете вместе с физиком IBM Ричард Гарвин, опубликовал статью, в которой подробно критиковал анти-МБР система защиты, предложенная Министерство обороны. Два физика описали в статье, что почти любую меру, предпринятую США, можно легко предотвратить с помощью относительно простых ловушек.[100] Бете был одним из первых, кто поддержал в научном сообществе подписание документа 1963 г. Договор о частичном запрещении испытаний запрещение дальнейших атмосферных испытаний ядерное оружие.[101]

В 1980-х и 1990-х годах Бете выступала за мирное использование ядерная энергия. После Чернобыльская катастрофа Бете входила в комитет экспертов, проанализировавших инцидент. Они пришли к выводу, что реактор имеет принципиально неправильную конструкцию, а также что человеческий фактор в значительной степени способствовал аварии. «Мои коллеги и я установили, - пояснил он, - что чернобыльская катастрофа говорит нам о недостатках советской политической и административной системы, а не о проблемах с ядерной энергетикой».[102] На протяжении всей своей жизни Бете оставался решительным сторонником использования ядерной энергии, которую он описал в 1977 году как «необходимость, а не просто вариант».[103]

В 1980-х он и другие физики выступили против Стратегическая оборонная инициатива ракетный комплекс, разработанный Рональд Рейган администрация.[104] В 1995 году в возрасте 88 лет Бете написал открытое письмо, в котором призвал всех ученых «прекратить и воздерживаться» от работы над любым аспектом разработки и производства ядерного оружия.[105] В 2004 году он присоединился к 47 другим Нобелевские лауреаты подписывая письмо с одобрением Джон Керри для президента Соединенных Штатов, как человека, который «вернет науку ее надлежащее место в правительстве».[106]

Историк Грегг Херкен написал:

Когда Оппенгеймер умер, давний друг Оппи, Ганс Бете, принял мантию ученого совести в этой стране. Подобно Джефферсону и Адамсу, Теллер и Бете доживут до нового века, для формирования которого они и их коллеги так много сделали.[107]

Личная жизнь

В хобби Бете входила страсть к коллекционированию марок.[108] Он любил природу и всю жизнь увлеченно путешествовал, исследуя Альпы и Скалистые горы.[109] Он умер в своем доме в Итака, Нью-Йорк 6 марта 2005 г. [110] застойной сердечной недостаточности.[73] У него остались жена Роуз Эвальд Бете и двое детей.[111] На момент своей смерти он был почетным профессором физики Джона Венделла Андерсона в Корнелл Университет.[112]

Почести и награды

Бете получил множество наград и наград как при жизни, так и впоследствии. Он стал Парень из Американская академия искусств и наук в 1947 г.,[113] и в том же году он также получил Национальная Академия Наук с Медаль Генри Дрейпера.[114] Он был награжден Медаль Макса Планка в 1955 г. Франклин Медаль в 1959 г. Королевское астрономическое общество Медаль Эддингтона и Комиссия по атомной энергии США Премия Энрико Ферми в 1961 г.,[115] то Премия Рамфорда в 1963 г.,[116] то Нобелевская премия по физике в 1967 г.[65] то Национальная медаль науки в 1975 г.[117] то Медаль Эрстеда в 1993 г.[118] то Медаль Брюса в 2001,[119] и посмертно в 2005 г. Медаль Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в области науки посредством Американское философское общество.[120]

Бете был избран Иностранный член Королевского общества (ForMemRS) в 1957 г.,[1] и он дал 1993 Бейкерская лекция в Королевском обществе по механизму сверхновых звезд.[121]В 1978 году он был избран членом Немецкая академия наук Леопольдина.[122]

Корнелл назвал третье из пяти новых жилые колледжи, каждый из которых назван в честь выдающегося бывшего члена Корнельского факультета, как Дом Ганса Бете после него.[123] В честь него также назван Центр Ганса Бете, 322 Fourth Street NE, Вашингтон, округ Колумбия, где находится Совет за пригодный для жизни мир, где Бете была давним членом совета директоров,[124] а также Центр теоретической физики Бете на Боннский университет в Германии.[125] An астероид, 30828 Бете, открытая в 1990 году, носит его имя.[126] В Американское физическое общество Приз Ганса Бете был назван в его честь.[127]

Избранные публикации

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Федеральный резервный банк Миннеаполиса. «Индекс потребительских цен (оценка) 1800–». Получено 1 января, 2020.

Цитаты

  1. ^ а б c Lee, S .; Браун, Г. Э. (2007). "Ганс Альбрехт Бете. 2 июля 1906 - 6 марта 2005: избран ForMemRS 1957". Биографические воспоминания членов Королевского общества. 53: 1. Дои:10.1098 / rsbm.2007.0018.
  2. ^ Хорган, Джон (1992). «Просветитель звезд». Scientific American. 267 (4): 32–40. Bibcode:1992SciAm.267d..32H. Дои:10.1038 / scientificamerican1092-32.
  3. ^ Доступно на www.JamesKeckCollectedWorks.org [1] В архиве 9 мая 2019 г. Wayback Machine Это классные записи, сделанные одним из его студентов в Корнелле на курсах для аспирантов по ядерной физике и приложениям квантовой механики, которые он читал весной 1947 года.
  4. ^ Уорк, Дэвид (11 января 2007 г.). "Лучший решатель проблем". Природа. 445 (7124): 149–150. Bibcode:2007 Натур.445..149Вт. Дои:10.1038 / 445149a.
  5. ^ Бернштейн 1980, п. 7.
  6. ^ Бернштейн 1980, п. 8.
  7. ^ а б Швебер 2012 С. 32–34.
  8. ^ «Интервью Чарльза Вайнера с Гансом Бете из Корнельского университета». Американский институт физики. 17 ноября 1967 г.. Получено 25 апреля, 2012. Когда Чарльз Вайнер спросил, есть ли в его доме религия, Бете ответил: «Нет. Мой отец, я думаю, был немного религиозным. Меня учили молиться вечером перед сном, и я посещал протестантские религиозные наставления. который давался в школах Германии. Меня также подтвердили, и наставления, которые я получил в этой связи, полностью исключили религию из моей системы. Раньше оно никогда не было очень сильным, и подтверждение имело последствия, полагать."
  9. ^ Брайан 2001, п. 117.
  10. ^ Швебер 2012 С. 30–31.
  11. ^ Швебер 2012 С. 36–40.
  12. ^ Швебер 2012, п. 45.
  13. ^ а б Бернштейн 1980 С. 11–12.
  14. ^ Швебер 2012 С. 70–73.
  15. ^ Бернштейн 1980, п. 13.
  16. ^ Швебер 2012, п. 93.
  17. ^ Швебер 2012 С. 118–119.
  18. ^ Бернштейн 1980 С. 15–16.
  19. ^ Бернштейн 1980 С. 20–21.
  20. ^ а б Швебер 2012, п. 142.
  21. ^ Швебер 2012 С. 156–157.
  22. ^ а б Бернштейн 1980 С. 25–27.
  23. ^ Бете, Ганс (1930). "Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie". Annalen der Physik (на немецком). 397 (3): 325–400. Bibcode:1930АнП ... 397..325Б. Дои:10.1002 / andp.19303970303.
  24. ^ Швебер 2012, п. 181.
  25. ^ Браун и Ли 2006, п. 7.
  26. ^ Швебер 2012 С. 182–183.
  27. ^ Швебер 2012, п. 187.
  28. ^ Корлин, Аксель; Stein, J. S .; Beck, G .; Bethe, H .; Ризлер, В. (1931). «Zuschriften». Die Naturwissenschaften. 19 (2): 37. Bibcode:1931NW ..... 19 ... 37C. Дои:10.1007 / BF01523870.
  29. ^ Швебер 2012 С. 190–192.
  30. ^ Швебер 2012, п. 193.
  31. ^ Швебер 2012 С. 199–202.
  32. ^ Швебер 2012, п. 195.
  33. ^ а б Швебер 2012 С. 202–208.
  34. ^ Бернштейн 1980, п. 32.
  35. ^ Швебер 2012, стр. 211, 220–221.
  36. ^ Бернштейн 1980, п. 33.
  37. ^ Швебер 2012 С. 223–224.
  38. ^ а б Бернштейн 1980, п. 35.
  39. ^ Швебер 2012 С. 237–240.
  40. ^ а б Швебер 2012, п. 244.
  41. ^ Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный фотоэффект: распад диплона γ-лучами». Природа. 134 (3381): 237. Bibcode:1934Натура.134..237C. Дои:10.1038 / 134237a0. S2CID  4137231.
  42. ^ Браун и Ли 2009, п. 9.
  43. ^ Швебер 2012 С. 262–263.
  44. ^ Швебер 2012, стр. 272–275.
  45. ^ Швебер 2012, п. 279.
  46. ^ Браун и Ли 2006, п. 136.
  47. ^ а б Швебер 2012 С. 296–298.
  48. ^ Швебер 2012 С. 305–307.
  49. ^ Bethe, H .; Бахер, Р (1936). "Ядерная физика. A: Стационарные состояния ядер" (PDF). Обзоры современной физики. 8 (2): 82–229. Bibcode:1936РвМП .... 8 ... 82Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.8.82.
  50. ^ Бете, Х. (1937). "Ядерная физика. B: Ядерная динамика, теоретическая". Обзоры современной физики. 9 (2): 69–244. Bibcode:1937РвМП .... 9 ... 69Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.9.69.
  51. ^ Bethe, H .; Ливингстон, М.С. (1937). "Ядерная физика. C: Ядерная динамика, экспериментальная". Обзоры современной физики. 9 (2): 245–390. Bibcode:1937РвМП .... 9..245Л. Дои:10.1103 / RevModPhys.9.245.
  52. ^ Браун и Ли 2009, п. 11.
  53. ^ Швебер 2012, п. 313.
  54. ^ Швебер 2012, п. 370.
  55. ^ а б Бернштейн 1980 С. 45–47.
  56. ^ Швебер 2012 С. 345–347.
  57. ^ Швебер 2012, п. 347.
  58. ^ Швебер 2012 С. 348–350.
  59. ^ Бете, Х.А. (1 марта 1939 г.). «Производство энергии в звездах». Физический обзор. 55 (5): 434–456. Bibcode:1939ПхРв ... 55..434Б. Дои:10.1103 / PhysRev.55.434. PMID  17835673.
  60. ^ а б Швебер 2012 С. 351–352.
  61. ^ Бернштейн 1980, п. 39.
  62. ^ Бернштейн 1980 С. 51–52.
  63. ^ Браун и Ли 2006, п. 149.
  64. ^ Бернштейн 1980 С. 54–55.
  65. ^ а б "Ганс Бете - Биографический". Нобелевский фонд. Получено 7 июля, 2013.
  66. ^ Траскотт, Алан. «Мост: сын лауреата Нобелевской премии знаменит сам по себе». Нью-Йорк Таймс. 24 февраля 1988 г. Проверено 11 апреля 2015 г.
  67. ^ Швебер 2012, п. 382.
  68. ^ Браун и Ли 2006, п. 143.
  69. ^ Бернштейн 1980, п. 61.
  70. ^ а б Браун и Ли 2009 С. 13–14.
  71. ^ Браун и Ли 2009, п. 13.
  72. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 42–47.
  73. ^ а б Вайль, Мартин (8 марта 2005 г.). "Ганс Бете умирает; лауреат Нобелевской премии работал над атомной бомбой". Вашингтон Пост. п. B06.
  74. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 92–83.
  75. ^ Сас 1992 С. 19–20.
  76. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 204, 246.
  77. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 179–184.
  78. ^ Hoddeson et al. 1993 г., п. 129.
  79. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 308–310.
  80. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 344–345.
  81. ^ Пеплоу, Марк (8 марта 2005 г.). «Ганс Бете - физик-ядерщик умирает в 98 лет». Природа. Дои:10.1038 / news050307-7.
  82. ^ Маккой, Альфред В., Как статья о водородной бомбе приземлилась в журнале Scientific American посреди красной паники, «Ядерная реакция», Scientific American 323, 3, 73 (сентябрь 2020 г.) doi: 10.1038 / Scientificamerican0920-73, Scientific American, сентябрь 2020 г.
  83. ^ Бернштейн 1980 С. 92–96.
  84. ^ а б Schweber 2000, п. 166.
  85. ^ Бернштейн 1980 С. 97–99.
  86. ^ а б Браун и Ли 2006 С. 157–158.
  87. ^ Браун и Ли 2009, п. 15.
  88. ^ Х. Бете (1947). «Электромагнитный сдвиг уровней энергии». Физический обзор. 72 (4): 339–341. Bibcode:1947ПхРв ... 72..339Б. Дои:10.1103 / PhysRev.72.339.
  89. ^ Браун и Ли 2006, стр.15.
  90. ^ Браун и Ли 2006 С. 158–159.
  91. ^ Альфер, Р.А.; Бете, Х.; Гамов, Г. (1 апреля 1948 г.). «Происхождение химических элементов» (PDF). Физический обзор. 73 (7): 803–804. Bibcode:1948ПхРв ... 73..803А. Дои:10.1103 / PhysRev.73.803. PMID  18877094. Архивировано из оригинал (PDF) 12 октября 2013 г.. Получено 10 марта, 2011.
  92. ^ Бернштейн 1980, п. 46.
  93. ^ Браун и Ли 2006 С. 165–171.
  94. ^ "Лауреаты премии Ганса А. Бете". Американское физическое общество. Получено 7 июля, 2013.
  95. ^ Браун и Ли 2006 С. 176–180.
  96. ^ Браун и Ли 2006 С. 151–153.
  97. ^ Бахколл, Дж.; Бете, Х.А. (1990). «Решение проблемы солнечных нейтрино». Письма с физическими проверками. 65 (18): 2233–2235. Bibcode:1990ПхРвЛ..65.2233Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.65.2233. PMID  10042492.
  98. ^ Браун и Ли 2006, п. 182.
  99. ^ Bethe, Hans A .; Браун, Г. Э. (1998). «Эволюция двоичных компактных объектов, которые сливаются». Астрофизический журнал. 506 (2): 780–789. arXiv:Astro-ph / 9802084. Bibcode:1998ApJ ... 506..780B. Дои:10.1086/306265. S2CID  17502739.
  100. ^ Garwin, R.L .; Бете, Х.А. (Март 1968 г.). «Противоракетные ракетные системы». Scientific American. 218 (3): 21–31. Bibcode:1968SciAm.218c..21G. Дои:10.1038 / scientificamerican0368-21.
  101. ^ Бернштейн 1980 С. 107–112.
  102. ^ Родос, Ричард. «Чернобыль». PBS. Получено 6 июля, 2013.
  103. ^ Браун и Ли 2006, п. 266.
  104. ^ Бете 1991 С. 113–131.
  105. ^ "Ганс Альбрехт Бете". Фонд мира ядерного века. Получено 6 июля, 2013.
  106. ^ "48 ученых, удостоенных Нобелевской премии, поддерживают Керри - 21 июня 2004 г.". Университет Джорджа Вашингтона. Получено 6 июля, 2013.
  107. ^ Херкен 2002, п. 334.
  108. ^ Швебер 2012, п. 44.
  109. ^ Браун и Ли 2006 С. 126–128.
  110. ^ Нобелевский лауреат Ганс Бете скончался в возрасте 98 лет, 7 марта 2005, Викиновости[ненадежный источник? ]
  111. ^ Такер, Энтони (8 марта 2005 г.). "Некролог: Ганс Бете". Хранитель.
  112. ^ "Ганс Бете". Массив современных физиков. Архивировано из оригинал 30 августа 2010 г.. Получено 7 июля, 2013.
  113. ^ «Книга членов, 1780–2010: Глава B» (PDF). Американская академия искусств и наук. Получено 24 июня, 2011.
  114. ^ "Медаль Генри Дрейпера". Национальная академия наук. Архивировано из оригинал 22 июля 2012 г.. Получено 24 февраля, 2011.
  115. ^ Браун и Ли 2009, п. 17.
  116. ^ «Предыдущие лауреаты Премии Рамфорда». Американская академия искусств и наук. Архивировано из оригинал 27 сентября 2012 г.. Получено 24 февраля, 2011.
  117. ^ «Национальная медаль президента за науку». Национальный фонд науки.
  118. ^ "Медаль Эрстеда". Получено 7 июля, 2013.
  119. ^ «Прошлые обладатели золотой медали Кэтрин Вулф Брюс». Астрономическое общество Тихого океана. Архивировано из оригинал 21 июля 2011 г.. Получено 24 февраля, 2011.
  120. ^ «Медаль Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в области науки». Американское философское общество. Получено 26 ноября, 2011.
  121. ^ Бете, Ханс А. (1994). «Механизм сверхновых». Филос. Пер. R. Soc. Лондон. А 346: 251–258.
  122. ^ «Список участников». www.leopoldina.org. Получено 8 октября, 2017.
  123. ^ "Дом Ганса Бете". Корнелл Университет. Получено 7 июля, 2013.
  124. ^ «Совет за пригодный для жизни мир, наше наследие». Получено 7 июля, 2013.
  125. ^ "Центр теоретической физики Бете". Получено 7 июля, 2013.
  126. ^ "Браузер базы данных малого тела JPL на 30828 Bethe". НАСА. Получено 7 июля, 2013.
  127. ^ «Премия Ганса А. Бете в области астрофизики, ядерной физики, ядерной астрофизики и смежных областей». Американское физическое общество. Получено 7 июля, 2013.

Рекомендации

внешняя ссылка