Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эдвин Мэттисон Макмиллан (18 сентября 1907 - 7 сентября 1991) был американским физиком и лауреатом Нобелевской премии, которому приписывают то, что он первым произвел трансурановый элемент , нептуний . За это он разделил Нобелевскую премию по химии с Гленном Сиборгом в 1951 году.

Выпускник Калифорнийского технологического института , он получил докторскую степень в Принстонском университете в 1933 году и поступил в Радиационную лабораторию Беркли , где открыл кислород-15 и бериллий-10 . Во время Второй мировой войны он работал над микроволновым радаром в Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института и над сонаром в Лаборатории радио и звука ВМФ . В 1942 году он присоединился к Манхэттенскому проекту , усилиям военного времени по созданию атомных бомб , и помог создать лабораторию проекта в Лос-Аламосе.где были сконструированы бомбы. Он возглавлял группы, работавшие над конструкцией ядерного оружия пушечного типа , а также участвовал в разработке ядерного оружия имплозивного типа .

Макмиллан изобрел синхротрон вместе с Владимиром Векслером . Он вернулся в радиационную лабораторию Беркли после войны и построил их. В 1954 году он был назначен заместителем директора Радиационной лаборатории, а в 1958 году стал заместителем директора. После смерти основателя лаборатории Эрнеста Лоуренса в том же году он стал директором и оставался на этой должности до выхода на пенсию в 1973 году.

Ранняя жизнь [ править ]

Макмиллан родился в Редондо-Бич, Калифорния , 18 сентября 1907 года, в семье Эдвина Харбо Макмиллана и его жены Анны Мари Макмиллан, урожденной Мэттисон. [1] У него была младшая сестра Екатерина Елена. Его отец был врачом , как и брат-близнец его отца и трое братьев его матери. 18 октября 1908 года семья переехала в Пасадену, Калифорния , где он учился в начальной школе Мак-Кинли с 1913 по 1918 год, Грант-школе с 1918 по 1920 год, а затем в средней школе Пасадены , которую он окончил в 1924 году [2].

Калифорнийский технологический институт (Caltech) находился всего в миле от его дома, и он посетил там некоторые публичные лекции. [3] Он вошел в Калифорнийский технологический институт в 1924 году он сделал исследовательский проект с Лайнус Полинг как студент и получил степень бакалавра наук степень в 1928 году и его магистра наук степень в 1929 году [1] писать неопубликованный диссертацию на «улучшенный метод для определения содержания радия в горных породах ». [4] Он взял доктор философии из Принстонского университетав 1933 году написал диссертацию на тему «Отклонение пучка молекул HCI в неоднородном электрическом поле» под руководством Эдварда Кондона . [5] [6]

Лаборатория Лоуренса Беркли [ править ]

Макмиллан (слева) с Эрнестом Лоуренсом (справа) .

В 1932 году Макмиллану была присуждена стипендия Национального исследовательского совета , что позволило ему поступить в выбранный им университет для получения докторской степени. Получив докторскую степень, хотя формально она не была принята до 12 января 1933 года [2], он принял предложение Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета в Беркли присоединиться к Радиационной лаборатории Беркли , которую Лоуренс основал годом ранее. [7] начальная работу Макмиллана там участвует попытку измерить магнитный момент от протона , но Отто Штерн и Иммануил Эстерманн  [ де ]смогли провести эти измерения первыми. [2] [8]

Основным направлением деятельности Радиационной лаборатории в то время была разработка циклотрона , и Макмиллан, который был назначен на факультет в Беркли инструктором в 1935 году, вскоре включился в эту работу. Его навыки работы с приборами вышли на первый план, и он внес свой вклад в усовершенствование циклотрона. В частности, он помог разработать процесс « шиммирования », регулируя циклотрон для создания однородного магнитного поля. [6] Работая с М. Стэнли Ливингстоном , он открыл кислород-15 , изотоп кислорода, который испускает позитроны . Для того, чтобы произвести его, они бомбардировке азота газа с дейтронов. Его смешивали с водородом и кислородом для получения воды, которую затем собирали гигроскопичным хлоридом кальция . Было обнаружено, что в нем сконцентрирована радиоактивность, что доказывает, что это был кислород. За этим последовало исследование поглощения гамма-лучей, возникающих при бомбардировке фтора протонами. [8]

В 1935 году Макмиллан, Лоуренс и Роберт Торнтон провели циклотронные эксперименты с пучками дейтронов, которые дали ряд неожиданных результатов. Дейтроны сливались с ядрами мишени , превращая мишень в более тяжелый изотоп, выбрасывая протон. Их эксперименты показали ядерное взаимодействие при более низких энергиях, чем можно было бы ожидать из простого расчета кулоновского барьера между дейтроном и ядром-мишенью. Физик-теоретик из Беркли Роберт Оппенгеймер и его аспирант Мелба Филлипс разработали процесс Оппенгеймера-Филлипса для объяснения этого явления. [9] Макмиллан стал доцентом в 1936 г. идоцент в 1941 году. [1] Вместе с Сэмюэлем Рубеном он также открыл изотоп бериллий-10 в 1940 году. [6] Это было одновременно интересно и трудно выделить из-за его чрезвычайно длительного периода полураспада , около 1,39 миллиона лет. [10]

Открытие нептуния [ править ]

После открытия ядерного деления в уране по Отто Ганом и Фрицем Штрассманом в 1939 году Макмиллан начал экспериментировать с ураном. Он бомбардировал его нейтронами, произведенными в 37-дюймовом (94 см) циклотроне Радиационной лаборатории, бомбардируя бериллий дейтронами. В дополнение к продуктам ядерного деления, о которых сообщили Хан и Штрассманн, они обнаружили два необычных радиоактивных изотопа, один с периодом полураспада около 2,3 суток, а другой с периодом полураспада около 23 минут. Макмиллан идентифицировал короткоживущий изотоп как уран-239., о чем сообщили Хан и Штрассманн. Макмиллан подозревал, что второй был изотопом нового, неоткрытого элемента с атомным номером 93. [11]

В то время считалось, что химический состав элемента 93 будет аналогичен рению , поэтому он начал работать с Эмилио Сегре , экспертом по этому элементу после открытия его гомолога технеция . Оба ученых начали свою работу, используя преобладающую теорию, но Сегре быстро пришел к выводу, что образец Макмиллана совсем не похож на рений. Вместо этого, когда он реагировал с фтористым водородом (HF) с присутствующим сильным окислителем , он вел себя как члены редкоземельных элементов . [12]Поскольку они составляют большой процент продуктов деления, Сегре и Макмиллан решили, что период полураспада должен был быть просто еще одним продуктом деления, озаглавив статью «Неудачный поиск трансурановых элементов». [13]

Макмиллан понял, что его работа с Сегре в 1939 году не смогла с достаточной тщательностью проверить химические реакции радиоактивного источника. В новом эксперименте Макмиллан попытался подвергнуть неизвестное вещество воздействию HF в присутствии восстановителя , чего он раньше не делал. Эта реакция привела к осаждению образца с HF, действие, которое окончательно исключило возможность того, что неизвестное вещество было редкоземельным элементом. В мае 1940 года Филип Абельсон из Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия., которые независимо друг от друга также пытались разделить изотоп с периодом полураспада 2,3 дня, посетили Беркли в течение короткого отпуска, и они начали сотрудничать. Абельсон заметил, что изотоп с периодом полураспада 2,3 дня не имеет химического состава, как любой известный элемент, но больше похож на уран, чем на редкоземельный элемент. Это позволило изолировать источник, а позже, в 1945 году, привело к классификации актинидного ряда . В качестве заключительного шага Макмиллан и Абельсон приготовили гораздо больший образец бомбардируемого урана, который имел заметный 23-минутный период полураспада от 239 U и убедительно продемонстрировал, что неизвестный 2,3-дневный период полураспада увеличивается вместе с уменьшением 23-минутное действие через следующую реакцию:

Это доказало, что неизвестный радиоактивный источник возник в результате распада урана, и в сочетании с предыдущим наблюдением, что источник химически отличался от всех известных элементов, вне всяких сомнений доказал, что был открыт новый элемент. Макмиллан и Абельсон опубликовали свои результаты в статье под названием Radioactive Element 93 в Physical Review от 27 мая 1940 года. [12] [14] Они не предложили название для элемента в статье, но вскоре выбрали «нептуний». , поскольку уран был назван в честь планеты Уран , а Нептун - следующая планета за пределами нашей Солнечной системы. [15] Макмиллан внезапно ушел, оставивГленн Сиборг продолжил это направление исследований, которое привело ко второму трансурановому элементу, плутонию . В 1951 году Макмиллан разделил Нобелевскую премию по химии с Сиборгом «за открытия в химии трансурановых элементов». [16]

Вторая мировая война [ править ]

Внезапный уход Макмиллана был вызван началом Второй мировой войны в Европе. В ноябре 1940 года он начал работать в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института в Кембридже, штат Массачусетс , где он участвовал в разработке и испытании бортового микроволнового радара во время Второй мировой войны . [7] В апреле 1941 года он провел испытания радара, работающего от старого среднего бомбардировщика Douglas B-18 Bolo . Пролетая над военно-морской базой подводных лодок Нью-Лондон с Луисом Вальтером Альваресом и главнокомандующим авиации Хью Даудингом , они показали, что радар может обнаруживать боевая рубка частично затопленной подводной лодки. [17] Макмиллан женился на Элси Уолфорд Блумер в Нью-Хейвене, штат Коннектикут , 7 июня 1941 года. [18] [17] Ее отцом был Джордж Блумер, почетный декан Йельской медицинской школы . [1] Ее сестра Мэри была женой Лоуренса. [19] У Макмилланов было трое детей: Энн Брэдфорд, Дэвид Мэттисон и Стивен Уокер. [1] [20]

Макмиллан присоединился к Военно-морской радио и звуковой лаборатории недалеко от Сан-Диего в августе 1941 года. Там он работал над устройством, называемым полископом. Идея, которая пришла от Лоуренса, заключалась в использовании сонара для создания визуального изображения окружающей воды. Это оказалось намного сложнее, чем с помощью радара, из-за объектов в воде и колебаний температуры воды, вызывающих колебания скорости звука. Полископ оказался непрактичным, и от него отказались. Однако он также разработал гидроакустический тренажер для подводников, на который получил патент. [17] [21] [15]

Оппенгеймер завербовал Макмиллана для участия в Манхэттенском проекте во время войны по созданию атомных бомб в сентябре 1942 года. Первоначально он ездил туда и обратно между Сан-Диего, где была его семья, и Беркли. [17] В ноябре он сопровождал Оппенгеймера в поездке в Нью-Мексико, во время которой школа-ранчо Лос-Аламоса была выбрана местом расположения лаборатории исследования оружия проекта, которая стала лабораторией Лос-Аламоса . [22] Вместе с Оппенгеймером и Джоном Х. Мэнли он разработал спецификации для технических зданий новой лаборатории. [23] Он нанял персонал для лаборатории, в том числеРичард Фейнман и Роберт Р. Уилсон создали испытательную площадку, известную как «Якорное ранчо», и осмотрели всю страну в поисках технического оборудования от станков до циклотрона. [24]

Когда лаборатория обрела форму, Макмиллан стал заместителем начальника отдела ядерных вооружений пушечного типа под руководством капитана ВМС Уильяма С. Парсонса , эксперта по боеприпасам. [24] Плутоний пушка, под кодовым названием Тонкий человек , [25] , требуется скорость пули , по меньшей мере 3000 футов (910 м) в секунду, которую они рассчитывали достичь с помощью модифицированного ВМС 3-дюймовый зенитной пушки . Альтернативой было создание ядерного оружия взрывного типа . Макмиллан рано заинтересовался этим, наблюдая за испытаниями этой концепции, проведенными Сетом Неддермейером . Результаты не обнадеживают. Простые взрывы приводили к искажению форм.[26] Джон фон Нейман рассмотрел программу имплозии в сентябре 1943 года и предложил радикальное решение, связанное с использованием взрывных линз . Для этого потребовались бы знания о взрывчатых веществах, и Макмиллан убедил Оппенгеймера пригласить Джорджа Кистяковского . [27] Кистяковский присоединился к лаборатории 16 февраля 1944 года, и подразделение Парсонса E (взрывчатые вещества) было разделено на две части: Макмиллан был заместителем по оружию, а Кистяковский - заместителем по взрыву. [28]

В апреле 1944 года Макмиллан услышал тревожные новости и поехал в каньон Пахарито, чтобы посовещаться с Сегре. Группа Сегре проверила образцы плутония, выращенного в ядерных реакторах Манхэттенского проекта, и обнаружила, что в нем содержится некоторое количество плутония-240 , изотопа, который вызывает спонтанное деление, что делает «Тонкого человека» непрактичным. [29] В июле 1944 года Оппенгеймер реорганизовал лабораторию, чтобы предпринять тотальные усилия по взрыву. Макмиллан оставался ответственным за оружие пушечного типа [30], которое теперь будет использоваться только с ураном-235 . В этом случае Thin Man был заменен новым, уменьшенным дизайном под названием Little Boy . [31]Макмиллан также участвовал во взрыве в качестве главы группы G-3 в подразделении G (Gadget), которое отвечало за получение измерений и таймингов имплозии [32], и служил связующим звеном лаборатории с Project Camel , воздушным программа испытаний, проводимая Калтехом. 16 июля 1945 года он присутствовал на ядерных испытаниях Тринити , когда была успешно взорвана первая имплозивная бомба. [33]

Более поздняя жизнь [ править ]

В июне 1945 года мысли Макмиллана начали возвращаться к циклотронам. Со временем они становились все больше и больше. 184-дюймовый циклотрон строился в Радиационной лаборатории, но он понял, что можно более эффективно использовать энергию, используемую для ускорения частиц. Изменяя используемое магнитное поле, частицы можно было заставить двигаться по стабильным орбитам, а более высокие энергии были достигнуты при том же вложении энергии. Он назвал это «принципом фазовой стабильности», а новую конструкцию - « синхротроном ». [34] [35] Макмиллан не знал, что принцип синхротрона уже был изобретен Владимиром Векслером , опубликовавшим свое предложение в 1944 году. [36] Макмиллан узнал о статье Векслера в октябре 1945 года.[17] Они начали переписку и в конце концов стали друзьями. В 1963 году они разделили премию « Атом во имя мира» за изобретение синхротрона. [37] В 1964 году Макмиллан получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений . [38]

Принцип фазовой стабильности был протестирован на старом 37-дюймовом циклотроне в Беркли после того, как Макмиллан вернулся в Радиационную лабораторию в сентябре 1945 года. Когда было обнаружено, что он работает, 184-дюймовый циклотрон был аналогичным образом модифицирован. [34] [17] Он стал профессором в 1946 году. В 1954 году он был назначен заместителем директора Радиационной лаборатории. В 1958 году он был назначен заместителем директора. После смерти Лоуренса в том же году он стал директором и оставался на этой должности до выхода на пенсию в 1973 году. В 1958 году лаборатория была переименована в Радиационную лабораторию Лоуренса. В 1970 году она разделилась на Лаборатория Лоуренса Беркли и Лаборатория Лоуренса Ливермора, и Макмиллан стал директором первой. [1] [37] [39]

Макмиллан был избран в Национальную академию наук в 1947 году и занимал пост ее председателя с 1968 по 1971 год. С 1954 по 1958 год он входил в состав влиятельного Общего консультативного комитета (GAC) Комиссии по атомной энергии и Комиссии по физике высоких энергий. Международный союз теоретической и прикладной физики с 1960 по 1967 г. [40] После его ухода из факультета в Беркли в 1974 году, он провел 1974-75 в ЦЕРН , где он работал на г минус 2 эксперимента по измерению магнитного момента в мюонов . Он был награжден Национальной медалью науки в 1990 году. [37]

Макмиллан перенес первый из серии инсультов в 1984 году. [37] Он умер в своем доме в Эль-Серрито, Калифорния , от осложнений диабета 7 сентября 1991 года. У него остались жена и трое детей. [20] Его золотая медаль Нобелевской премии находится в Национальном музее американской истории , подразделении Смитсоновского института , в Вашингтоне. [41]

Публикации [ править ]

  • Макмиллан, Е.М. «Фокусировка в линейных ускорителях» , Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (24 августа 1950 г.).
  • Макмиллан, Э.М. «Толстая мишень для синхротронов и бетатронов» , Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (19 сентября 1950 г.).
  • Макмиллан, Э.М. «Трансурановые элементы: ранняя история (Нобелевская лекция)» , Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (12 декабря 1951 г.).
  • Макмиллан, Е.М. «Заметки о квадрупольной фокусировке» , Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ), (9 февраля 1956 г.).
  • Макмиллан, Е.М. «Некоторые мысли о стабильности нелинейных периодических фокусирующих систем» , Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (5 сентября 1967 г.).

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Нобелевский фонд. "Эдвин М. Макмиллан - Биографический" . Проверено 16 июля 2015 года .
  2. ^ a b c «Эдвин Макмиллан - Сессия I» . Американский институт физики . Проверено 16 июля 2015 года .
  3. Перейти ↑ Seaborg 1993 , p. 287.
  4. ^ Макмиллан, Эдвин. «Усовершенствованный метод определения содержания радия в горных породах» . Калифорнийский технологический институт . Проверено 16 июля 2015 года .
  5. ^ Макмиллан, Эдвин Mattisox (1933). Отклонение пучка молекул хлористого водорода в неоднородном электрическом поле (кандидатская диссертация). Принстонский университет . OCLC 77699392 - через ProQuest . 
  6. ^ a b c Сиборг 1993 , стр. 288.
  7. ^ a b Lofgren, Abelson & Helmolz 1992 , стр. 118–119.
  8. ^ a b Джексон и Панофски 1996 , стр. 217–218.
  9. Перейти ↑ Jackson & Panofsky 1996 , pp. 218–219.
  10. ^ «Таблица нуклидов: 10 Будьте информацией» . Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 18 июля 2015 года .
  11. Перейти ↑ Jackson & Panofsky 1996 , pp. 221–222.
  12. ^ a b Джексон и Панофски 1996 , стр. 221–223.
  13. ^ Сегре, Эмилио (1939). «Неудачный поиск трансурановых элементов». Физический обзор . 55 (11): 1104–5. Полномочный код : 1939PhRv ... 55.1104S . DOI : 10.1103 / PhysRev.55.1104 .
  14. ^ Макмиллан, Эдвин; Абельсон, Филипп (1940). «Радиоактивный элемент 93». Физический обзор . 57 (12): 1185–1186. Полномочный код : 1940PhRv ... 57.1185M . DOI : 10.1103 / PhysRev.57.1185.2 .
  15. ^ а б Сиборг 1993 , стр. 289.
  16. ^ Нобелевский фонд. «Нобелевская премия по химии 1951 года» . Проверено 16 июля 2015 года .
  17. ^ a b c d e f "Эдвин Макмиллан - Сессия IIII" . Американский институт физики . Проверено 16 июля 2015 года .
  18. Перейти ↑ Seaborg 1993 , p. 291.
  19. Перейти ↑ Jackson & Panofsky 1996 , p. 216.
  20. ^ a b Ламберт, Брюс (9 сентября 1991 г.). «Эдвин Макмиллан, лауреат Нобелевской премии и пионер химии, умер в возрасте 83 лет» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 16 июля 2015 года .
  21. ^ Патент США 2694868
  22. ^ Rhodes 1986 , стр. 449-451.
  23. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 62.
  24. ^ a b Hoddeson et al. 1993 , стр. 84.
  25. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 114.
  26. ^ Rhodes 1986 , стр. 477-479, 541.
  27. ^ Hoddeson et al. 1993 , с. 130–133.
  28. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 139.
  29. ^ Hoddeson et al. 1993 , с. 238–239.
  30. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 245.
  31. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 256–257.
  32. ^ Hoddeson et al. 1993 , с. 272–273.
  33. Перейти ↑ Jackson & Panofsky 1996 , p. 225.
  34. ^ a b Джексон и Панофски 1996 , стр. 226–227.
  35. Макмиллан, Эдвин М. (1 сентября 1945 г.). «Синхротрон - предлагаемый ускоритель частиц высокой энергии». Физический обзор . 68 (5–6): 143. Bibcode : 1945PhRv ... 68..143M . DOI : 10.1103 / PhysRev.68.143 .
  36. Векслер, В.И. (1944). «Новый метод ускорения релятивистских частиц» . Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de l'URSS . 43 (8): 329–331.
  37. ^ a b c d Лофгрен, Эдвард Дж. «Эдвин Макмиллан, биографический очерк» (PDF) . Лаборатория Лоуренса Беркли . Архивировано из оригинального (PDF) 23 июля 2015 года . Проверено 18 июля 2015 года .
  38. ^ "Золотые медали Американской академии достижений" . www.achievement.org . Американская академия достижений .
  39. Перейти ↑ Jackson & Panofsky 1996 , p. 230.
  40. Перейти ↑ Seaborg 1993 , pp. 290–291.
  41. ^ "Медаль Нобелевской премии по химии для Эдвина Макмиллана" . Национальный музей американской истории, Смитсоновский институт . Проверено 18 июля 2015 года .

Ссылки [ править ]

  • Ходдесон, Лилиан ; Хенриксен, Пол В .; Мид, Роджер А .; Вестфол, Кэтрин Л. (1993). Критическая сборка: техническая история Лос-Аламоса в годы Оппенгеймера, 1943–1945 . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-44132-3. OCLC  26764320 .
  • Джексон, Дэвид Дж .; Панофски, WKH (1996). «Биографические воспоминания: Эдвин Мэттисон Макмиллан (18 сентября 1907 - 7 сентября 1991)» (PDF) . Биографические воспоминания . Национальная академия прессы. 69 : 215–241 . Проверено 16 июля 2015 года .
  • Лофгрен, Эдвард Дж .; Абельсон, Филип Х .; Гельмольц, А. Карл (февраль 1992 г.). «Некролог: Эдвин М. Макмиллан» . Физика сегодня . 45 (2): 118–119. Bibcode : 1992PhT .... 45b.118L . DOI : 10.1063 / 1.2809550 .
  • Родс, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Лондон: Саймон и Шустер. ISBN 0-671-44133-7.
  • Сиборг, Гленн (1993). «Биографические воспоминания: Эдвин Мэттисон Макмиллан (18 сентября 1907 - 7 сентября 1991)». Труды Американского философского общества . 137 (2): 286–291. JSTOR  986736 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Аудиолекция Эдвина Макмиллана в Национальной лаборатории Лос-Аламоса Голоса Манхэттенского проекта
  • Аудиолекция Элси Макмиллан в Национальной лаборатории Лос-Аламоса Голоса Манхэттенского проекта
  • Нобелевская лекция Макмиллана: Трансурановые элементы: ранняя история
  • Эдвин М. Макмиллан на сайте Nobelprize.org, включая Нобелевскую лекцию 12 декабря 1951 г. Трансурановые элементы: ранняя история