Уильям Холдер Захариасен - William Houlder Zachariasen

Уильям Холдер "Вилли" Захариасен (5 февраля 1906 г. - 24 декабря 1979 г.) был норвежско-американским физиком, специализирующимся на рентгеновской кристаллографии и известным своими работами о структуре стекло.[1]

Фон

(Фредрик) Уильям Холдер Захариасен родился в Langesund в Bamble в Телемарк, Норвегия. Он вошел в Университет Осло в 1923 г., где учился в Минералогическом институте. Захариасен опубликовал свою первую статью в 1925 году, когда ему было 19 лет, после того, как в предыдущем году он представил содержание статьи Норвежской академии наук. За 55 лет он опубликовал более 200 научных работ,[2] многие из которых он был единственным автором. В 1928 году в возрасте 22 лет он получил докторскую степень в Университет Осло, став самым молодым человеком, когда-либо получившим докторскую степень в Норвегии. Его научным руководителем был известный геохимик. Виктор Мориц Гольдшмидт. В 1928–1929 годах в качестве постдокторанта в Манчестерский университет в лаборатории Сэр Лоуренс Брэгг Захариасен начал свои исследования физической структуры силикатов. Его работа привела к первому реальному пониманию структуры стекла. Он вернулся в Университет Осло, но через год принял предложение нобелевского лауреата. Артур Комптон.

Карьера

В 1930 году Захариасен, в возрасте 24 лет, стал сотрудником физического факультета Чикагский университет. В 1935–1936 годах он был научным сотрудником Гуггенхайма.[3] В 1941 году Захариасен стал гражданином США, а затем, с 1943 по 1945 год, работал на Манхэттенский проект. В 1945 году он опубликовал свою важную монографию. Теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах..[4][5] В 1948–1949 опубликовал 29 статей.[6] С 1945 по 1950 год, а затем с 1955 по 1959 год Захариасен был заведующим кафедрой физики Чикагского университета.[7] В 1963 году Захариасен исследовал хорошо известное несоответствие между рассчитанными и измеренными интенсивностями дифракционных рентгеновских лучей, тщательно измерив дифракционные интенсивности от мишени, состоящей из минерала. Гамбергит. Используя данные своего эксперимента, он пересмотрел преобладающую широко принятую и широко используемую теорию. В статье, опубликованной в 1963 году, он показал, что К. Г. Дарвин Формула для поправки на вторичную экстинкцию содержала ошибку в обработке поляризации рентгеновских лучей.[8] В 1967 г. Захариасен опубликовал общую теорию дифракции рентгеновских лучей в кристаллах, которая дала более точные оценки интенсивности дифракции рентгеновских лучей.[9] В 1968 году он опубликовал теорию, которая учитывала как вымирание, так и Эффект Боррмана для дифракции рентгеновских лучей в мозаичных кристаллах.[10]

Личная жизнь

В 1930 году, перед отъездом из Норвегии, Захариасен женился на Рагни Дурбан-Хансен, внучке геолога. В. К. Брёггер. У Захариасенов было двое детей, Фредрик и Эллен. Как пара, Захариасены были близкими друзьями с четырьмя другими парами, состоящими из четырех мужчин-физиков и их жен. Четыре физика были: Сэмюэл Эллисон, Элмер Дершем (1881–1965), Марсель Шейн и Джон Гарри Уильямс (1908–1966). Эллисон, Уильямс и Захариасен вместе несколько раз отдыхали на каноэ, иногда в сопровождении Рудольфа «Бадди» Торнесса (1909–1969).[11] и, возможно, еще один или два человека. В 1974 году Захариасен ушел из Чикагского университета и переехал с женой в Санта-Фе, Нью-Мексико, где они приобрели свой первый дом в своей собственности. Он продолжал писать научные статьи, часто работая со своими друзьями Финли Х. Эллингером и Робертом А. Пеннеманом, оба из Лос-Аламосская национальная лаборатория. Захариасен также работал с Бернд Матиас, профессор Калифорнийский университет в Сан-Диего. Сын Захариасена, Фредрик «Зак» Захариасен (1931–1999), был физиком-теоретиком, специализирующимся на взаимодействии элементарных частиц при высоких энергиях. Фредрик Захариасен был профессором физики в Калифорнийском технологическом институте и соавтором двух книг по физике высоких энергий и еще одной книги, связанной с акустикой противолодочной войны.[12]

Влияние на науку о стекле

В 1932 г. У. Х. Захариасен опубликовал «Атомное устройство в стекле»,[13] классическая статья, оказавшая огромное влияние на материаловедов той эпохи. Эта статья, возможно, оказала большее влияние, чем любая другая опубликованная работа по науке о стекле. Стекло имеет аморфную структуру, тогда как кристалл имеет структуру дальнего порядка; однако и очки, и кристаллы имеют одинаковые строительные блоки, т.е. многогранники состоящий из катионы и анионы связаны вместе. Кристаллограф Захариасен обычно считается величайшим пионером в понимании структуры стекла в его 1932 году. теория случайных сетей из стекла. Согласно этой теории, природа соединения в стекле такая же, как и в кристалле, но основные структурные единицы в стекле связаны случайным образом, в отличие от периодического расположения в кристаллическом материале. Работа Захариасена заложила основу для развития понимания структуры стекла и взаимосвязи структуры с его химическим составом. По словам профессора Ричарда Л. Лемана из Университета Рутгерса, «Захариасен рассмотрел относительную стеклообразующую способность оксидов и пришел к выводу, что конечным условием для образования стекла является то, что вещество может образовывать протяженные трехмерные сети без периодичности, но с энергией, сравнимой с этой. соответствующих кристаллических сеток. Из этого условия он вывел четыре правила для структуры оксидов, которые позволяют выбирать те оксиды, которые имеют тенденцию к образованию стекол ... В целом, несмотря на посредственные результаты предсказаний Захариасена, он получил большое признание как первый систематически рассматривать взаимосвязь между атомной структурой и стеклообразующей способностью ».[14]

Предположить, что представляет собой атом металла, т.е. катион. Четыре правила формирования стекла из оксида находятся:

  • Атом кислорода связан не более чем с двумя стеклообразующими атомами A.
  • Число атомов кислорода вокруг каждого стеклообразующего атома A невелико, возможно, 3 или 4.
  • Среди кислородсодержащих многогранников катион многогранника A имеет общие углы, но не имеет сторон или граней.
  • Для трехмерной сети кислородсодержащих многогранников должно быть не менее трех углов.

Работа над элементами 5f

По словам Роберта Пеннемана из Лос-Аламосская национальная лаборатория «Ни один другой кристаллограф не сделал так много для расширения наших знаний о химии тяжелых элементов и не играл столь важную роль в развитии атомной энергии». На ранних этапах Манхэттенского проекта только микрограммы трансурановые элементы были произведены. Химики, которые проводили микрохимию этих образцов трансурановых элементов, отправили образцы в капиллярах Захариасену, чтобы выяснить, из чего они состоят. Рентгеноструктурный анализ Захариасена явился важной основой для экспериментального доказательства того, что трансурановые элементы образуют 5f-серию, аналогичную 4f-серии редкоземельные элементы. Его рентгеновские исследования трансурановых элементов были важны для развития металлургии трансурановых элементов, особенно плутоний. В 1948 г. он опубликовал работу о новых типах строения соединений элементов 5f-ряда.[15]

Физический факультет Чикагского университета

В соответствии с Марк Ингрэм «Захариасен совершенно не использовал притворство или титулы. Его друзья и соратники всегда называли его одним из двух его прозвищ,« Вилли »или« Зак ». В конце 1945 года Уилли впервые взял на себя административные обязанности. Его влияние и эффективность на этих должностях положительно повлиял на многие жизни. В 1928 году, всего за два года до того, как Вилли поступил в Чикагский университет, национальное исследование поставило кафедру физики на первое место в стране. Это во многом было связано с присутствием в то время Михельсон, Милликен,[16] и Комптон, трое лауреатов Нобелевской премии. В течение 1930-х годов под руководством Гейл и Комптон, это звание сильно упало. По словам Уилли, это произошло в первую очередь из-за автократического правления внутри кафедры, а также из-за того, что кафедра наняла собственных студентов в качестве младших преподавателей, в основном для оказания помощи преподавателю, под руководством которого этот студент получил докторскую степень. степень.

Изменения, которые внес Вилли, были важными и долгосрочными. Он немедленно положил конец господству над отделом решительных управляющих двигателей Майкельсона, отдав их одному Бауш и Ломб, и один в Массачусетский Институт Технологий. Он немедленно превратил департамент из автократического в демократический. Состоявшиеся тогда преподаватели встретились впервые за много лет, чтобы обсудить дела кафедры.

Захариасен при поддержке факультета физики привез Энрико Ферми, Эдвард Теллер, Роберт Ф. Кристи, Уолтер Х. Зинн, Мария Гепперт-Майер, Грегор Вентцель и других выдающихся физиков Чикагского университета в качестве профессоров физики. К 1949 году кафедра вернула себе высший рейтинг. Среди физиков, получивших докторскую степень в Чикагском университете в период с 1945 по 1950 год, было пятеро, получивших впоследствии Нобелевские премии в своей карьере.[2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Марезио, Массимо; Матиас, Бернд; Пеннеман, Роберт (август 1980). "В. Х. Захариасен". Физика сегодня. 33 (8): 70. Bibcode:1980ФТ .... 33Р..70М. Дои:10.1063/1.2914234.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  2. ^ а б Марк Г. Ингрэм (1992). "Ф. В. Х. Захариасен". Биографические воспоминания: Национальная академия наук. т. 61. Издательство национальных академий. С. 516–556.
  3. ^ Уильям Холдер Захариасен - Мемориальный фонд Джона Саймона Гуггехейма
  4. ^ Захариасен, В. Х. (2004). Теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах.. Минеола, Нью-Йорк: Дувр. ISBN  9780486495675. В 1945 году Уайли опубликовал Теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах.. Dover опубликовал полное переиздание в 1967 году, а затем снова в 2004 году.
  5. ^ Хаггинс, Морис Л. (1945). "Рассмотрение: Теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах. В. Х. Захариасена ". J. Chem. Образовательный. 22 (7): 364. Дои:10.1021 / ed022p364.1.
  6. ^ Роберт А. Пеннеман (лето 1980 г.). "Мемориал профессору (Фредрику) Уильяму Х. Захариасену" (PDF). Лос-Аламос Сайенс: 146–152.
  7. ^ Пол Б. Мур (1981). "Мемориал Фредрика Уильяма Холдера Захариасена" (PDF). Американский минералог. 66: 1097–1098.
  8. ^ W.H. Захариасен (1963). «Коррекция вторичного вымирания». Acta Crystallogr. 16 (11): 1139–1144. Дои:10.1107 / S0365110X63002991. OSTI  4875506.
  9. ^ W.H. Захариасен (1967). «Общая теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах». Acta Crystallogr. 23 (4): 558–564. Дои:10.1107 / S0365110X67003202.
  10. ^ W.H. Захариасен (1968). «Затухание и эффект Бормана в мозаичных кристаллах». Acta Crystallogr. А. 24 (4): 421–422. Bibcode:1968AcCrA..24..421Z. Дои:10.1107 / S0567739468000847.
  11. ^ Рудольф Бернхард Торнесс, известный как «Бадди», был мастером Лаборатории физических исследований в Университет Миннесоты, где он работал с Альфред О. К. Ниер по созданию масс-спектрометров.
  12. ^ "Фредрик Захариасен (1931–1999)" (PDF). Научно-технический журнал Ассоциации выпускников Калифорнийского технологического института. # 4: 41–42. 1999.
  13. ^ W.H. Захариасен (1932). «Атомное устройство в стекле». Варенье. Chem. Soc. 54 (10): 3841. Дои:10.1021 / ja01349a006.
  14. ^ Стеклообразование в оксидах - Правила Захариасена - RCI Rutgers
  15. ^ В. Х. Захариасен (1948). «Кристаллохимические исследования элементов 5f-ряда. I. Новые типы структур». Acta Crystallogr. 1 (5): 265–268. Дои:10.1107 / S0365110X48000703.
  16. ^ В исходном тексте написано с ошибкой «Милликен».