Известные люди

»

Уильям Фаулер

Поступив в аспирантуру Калифорнийского технологического института (Калтех), Ф. занимался в Келлоговской радиационной лаборатории под руководством датского физика Чарлза Лауритсена, у которого он научился, как он сам говорил, тому, как действовать физику и обретать блаженство от своей работы. В 1936 г. он стал доктором, защитив диссертацию под названием Радиоактивные элементы с малым атомным весом ("Radioactive Elements of Low Atomic Number"). С этого времени Ф. работник Келлоговской лаборатории, где в 1970 г. он стал первым институтским профессором физики (высшее научное знание в институте).

Во время второй важный войны Келлоговская лаборатория занималась военными исследованиями, и Ф., оставаясь штатским человеком, помогал разрабатывать взрыватели, реактивные и торпедные орудия и атомное оружие. За эту работу он получил от правительства Соединенных Штатов в 1948 г. медаль За заслуги. В конце войны Ф., Лауритсен и наследник Лауритсена Томас продолжили ядерные исследования, сосредоточившись главным образом на ядерных реакциях в звездах.

В 1939 г. физик-теоретик, эксперт по ядерной физике Ханс Бете открыл источник энергии звезд, установив, что эта энергия образуется в результате ядерной реакции, ведущей к превращению ядер водорода в ядра гелия. Имеется немного разновидностей, или изотопов, водорода у каждой из которых единственный протон (несущий позитивный электрический заряд) в ядре и, значит, ядерный номер равен 1. Наиболее распространенная форма содержит в ядре только протон, оттого ее массовое цифра кроме того одинаково 1. Однако в ядре тяжелого водорода, или дейтерия, единственный протон и единственный нейтрон, так что его массовое цифра одинаково 2. А ядро трития содержит единственный протон и два нейтрона, в силу чего его массовое цифра одинаково 3.

Каждое ядро гелия содержит два протона (ядерный номер 2), и у его наиболее распространенной формы в ядре содержатся ещё и два нейтрона (массовое цифра 4). Однако другие изотопы гелия обладают большим или меньшим числом нейтронов и, стало быть, другими массовыми числами. В ядерные реакции могут вовлекаться различные изотопы, многие из которых нестабильны (радиоактивны). Изотопы, встречающиеся в обычных условиях, как правило, принадлежат к числу наиболее стабильных; другие перешли с течением времени в больше стабильные типы в результате распадов и излучения. Бете экстраполировал результаты лабораторных измерений ядерных реакций и подсчитал вероятные скорости реакции в условиях, существующих предположительно в центре звезд, что и привело его к открытию источника их энергии.

Специалист по космологии Георгий Гамов в своей концепции происхождения Вселенной, известной как концепция большого взрыва, выдвинул предположение, что атомные ядра тяжелее гелия могли создаться с помощью добавления нейтронов, по одной единичной массе за единственный раз. Однако Ханс Штауб и Уильям Стивенс установили, что ни одно устойчивое ядро не обладает массой 5, а Ф. с коллегами выяснили, что никакое устойчивое ядро не имеет массы 8. Эти две бреши опровергали схему Гамова в двух отношениях. Во-первых, добавление одного нейтрона к ядру гелия массы 4 не может привести к атомам больше тяжелых элементов, так как нестабильное ядро массы 5 распадается в свое время, чем дополнительные нейтроны смогут с ним вступить во взаимодействие. Во-вторых, слияние двух ядер гелия массы 4 (наподобие двух ядер водорода) кроме того не сможет привести к атомам больше тяжелых элементов, потому как нестабильное ядро массы 8 распадается в прошлом, чем ядерные реакции смогут привосокупить дополнительные нейтроны (Более тяжелые элементы обладают кроме того и большим числом протонов, но нейтроны могут перебегать в протоны, чтобы восполнить их минус, так что тут не возникает препятствий).

В 1951 г. в Келлоговскую лабораторию пришел физик Е.Е. Салпетер, и ему удалось аргументировать, что три ядра гелия (каждое с массой 4) могли бы образовать ядро углерода (масса 12) при условиях, какие имеются в гигантских красных звездах (звезды в промежуточной стадии эволюции, с большим объемом и сравнительно низкой температурой поверхности), но не при тех, которые сопровождали здоровый взрыв. Два года через британский астроном Фред Хойл привел Уорда Вейлинга в Келлоговскую лабораторию, чтобы посгавить опыт, тот, что дал бы количественное подтверждение тому, что гелий может, сгорая, обернуться в углерод при той температуре и плотности, которые характерны для красных гигантов.

В результате работы с Хойлом, а кроме того с Маргарет и Джоффри Бербидж во время творческого отпуска 1954...1955 гг. в Англии, где он находился в качестве фулбрайтовского стипендиата Кембриджского университета, Ф. сформулировал исчерпывающую теорию, которая суммировала ядерные реакции, ведущие к синтезу всех встречающихся в природе элементов, и объясняла относительные величины их распространенности, наблюдаемые астрономами. В их статье 1957 г. Синтез элементов в звездах ("Sunthesis of the Elements in Star"), которая появилась в журнале Обозрение современной физики ("Reviews of Modern Physics"), показывалось, что образовавшиеся при большом взрыве водород и гелий могли быть основой ядерного синтеза в звездах всех элементов от углерода до урана. Эти элементы после этого могли быть выброшены в пространство в результате взрыва сверхновых звезд, появляющихся в результате эволюции тяжелых звезд. Физик А. Камерон независимо от них выложил те же основные идеи в то же самое время.

Комбинируя данные ядерной астрофизики и теории строения звезд, Ф. сыграл главную образ в создании основополагающей модели звездного развития. В соответствии с этой моделью облачко газа (в основном водорода и гелия) сжимается под действием собственных гравитационных сил. Когда облачко становится довольно плотным и горячим, водород превращается в гелий и облачко становится звездой. По мере выгорания водорода в центре звезды она сжимается ещё больше. Если звездочка довольно массивна, ядро ещё раз становится довольно плотным и горячим, что позволяет гелию перейти в углерод. Затем звездочка очень расширяется и становится красным гигантом. Если звездочка обладает достаточной массой, ее ядро проходит повторяющиеся циклы истощения ядерного топлива, сжатия ядра и нового ядерного возгорания продуктов предыдущих ядерных реакций до тех пор, покуда образующееся в результате ядро не будет состоять в основном из железа (атомная масса 56). Если железное ядро становится чрезмерно массивным, оно взрывает звездную атмосферу, становясь сверхновой, и сжимается до плотности, подобной плотности атомных ядер. Если звездочка мало массивна, чтобы образовать железное ядро, она просто теряет свою атмосферу следом того, как становится красным гигантом.

Ф. с соавторами предположили, что элементы тяжелее железа образуются путем последовательного захвата нейтронов ядрами тяжелых звезд либо до, либо во время образования сверхновой. В результате этих процессов количество синтезированных тяжелых элементов рассеивается в пространстве, где они могут зайти в состав будущих звездных систем.

Ф. получил в 1983 г. Нобелевскую премию по физике, за теоретическое и экспериментальное изыскание ядерных реакций, имеющих важное значимость для образования химических элементов Вселенной. Он поделил премию с астрофизиком Субрахманьяном Чандрасекаром. В своей речи Свен Йоханссон из Шведской королевской академии наук определил работу Ф. как исчерпывающую теорию образования химических элементов во Вселенной и отметил, что эта доктрина до сих пор служит основой наших знаний в этой области. В ответной речи Ф. сказал, что он пришел в Калтех молодым аспирантом 50 лет тому вспять, а ныне известен как старейший аспирант Калтеха. И добавил Великая притягательность процесса познания содержится в том, что, делая свой мелкий вклад в тот самый ход, мы при этом продолжаем обучаться и обретать блаженство от этой учебы. В своей Нобелевской лекции Ф. сделал обзор экспериментальных и теоретических аспектов работы по созданию теории образования элементов. В заключение он напомнил слушателям, что их тела, помимо водорода и кислорода, состоят в основном их тяжелых элементов. Таким образом, не возбраняется заявить, что вы, и ваш сосед, и я, произвольный из нас и все мы сообща представляем собой на самом деле и практически кучку звездной пыли.

В 1940 г. Ф. женился на Ардийэн Фой Олмстед; у них две дочери. Наиболее бросающейся в глаза чертой Ф. является его влюбленность к людям, один раз написал Ханс Бете. Он полон юмора и доброжелательности и заражает этим других. Ф. любит заниматься альпинизмом, активно болеет за питсбургские профессиональные бейсбольную и футбольную команды, помимо того, он с детства сберег влюбленность к паровозам.

Ф. член Национальной академии наук США, почетный член Королевского общества искусств в Лондоне, член-корреспондент Королевского астрономического общества. Он был президентом Американского физического общества, работал в Национальном научном совете и в Совете по космическим наукам. Среди его наград есть награда в честь успешного запуска корабля Аполлон от организации НАСА (1969), премия Тома Боннера Американского физического общества (1970), национальная медаль За научные достижения. Национального научного фонда (1974), медаль Эддингтона Королевского астрономического общества (1978) и золотая Брюсовская медаль Тихоокеанского астрономического общества (1979). Он обладает почетными степенями Чикагского и Льежского университетов, университета штата Огайо и Университета Денисона, одинаково как и Парижской обсерватории.

Так же читайте биографии известных людей:

Уильям Шокли William Bredford Chockley

В 1945 г. Шокли возвращается в лабораторию Белл в качестве директора программы научных исследований по физике твердого тела.
читать далее →

Уильям Джиок William Giauque

Американский химик Уильям Фрэнсис Джиок родился в г. Ниагара-Фоле, штат Онтарио, Канада, и был старшим из трех сыновей Изабеллы Джейн Джиок (в..
читать далее →

Уильям Липскомб Uiliam Nann Lipskomb

Американский физикохимик Уильям Нанн Липскомб родился в Кливленде (штат Огайо), в семье Эдны (Портер) Липскомб и Уильяма Н. Липскомба. Через год..
читать далее →

Уильям Рамзай Wiliam Ramsay

В 1894 Рамзай, совместно с Дж. Рэлеем, открыл аргон; в 1895 получил гелий; в 1898, совместно с М. Траверсом, открыл криптон, ксенон и неон.
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий