Милтон Стэнли Ливингстон (25 мая 1905 - 25 августа 1986) был американский ускоритель физик , один из изобретателей циклотрона с Эрнест Лоуренс , и один из открывателей с Эрнестом Куранта и Хартленд Снайдер в сильных фокусировках принципа, что позволило развитию современные крупномасштабные ускорители частиц . Он построил циклотроны в Калифорнийском университете , Корнельском университете и Массачусетском технологическом институте . Во время Второй мировой войны он служил в группе исследования операций вУправление военно-морских исследований .
Милтон Стэнли Ливингстон | |
---|---|
Родившийся | |
Умер | 25 августа 1986 г. | (81 год)
Альма-матер | Помона Колледж Дартмутский колледж Калифорнийского университета, Беркли |
Известен | развитие циклотрона и сильная фокусировка |
Супруг (а) | Лоис Робинсон, Маргарет Хьюз |
Награды | Премия Энрико Ферми (1986) |
Научная карьера | |
Поля | Физика ( физика ускорителей ) |
Учреждения | Калифорнийский университет в Беркли , Корнельский университет , Массачусетский технологический институт , Брукхейвенская национальная лаборатория |
Тезис | Получение высокоскоростных ионов водорода без использования высоких напряжений (1931 г.) |
Докторант | Эрнест Лоуренс |
Влияния | Ганс Бете , Филип М. Морс |
Подпись | |
Ливингстон был председателем ускорительного проекта в Брукхейвенской национальной лаборатории , директор Кембриджского ускорителя электронов, член Национальной академии наук , профессор физики в MIT , и получателем Ферми премии Энрико из департамента Соединенных Штатов Америки Энергия . Он был заместителем директора Национальной ускорительной лаборатории с 1967 по 1970 год.
Ранний период жизни
Милтон Стэнли Ливингстон родился в Бродхеде, штат Висконсин , 25 мая 1905 года, в семье священника Маквортера Ливингстона и его жены Сары Джейн. [1] Сара была членом семьи Тен Эйк , влиятельной нью-йоркской семьи, чье голландское происхождение восходит к 1640-м годам. У него было три сестры. Семья переехала в Калифорнию, когда Ливингстону было пять лет, и он вырос в Бербанке , Помоне и Сан-Димасе . Его отец стал учителем средней школы и директором. Его мать умерла, когда ему было 12 лет, и его отец позже женился во второй раз. Таким образом Ливингстон приобрел пятерых сводных братьев. [2]
После окончания средней школы в 1921 году поступил Ливингстон неподалеку колледжа Помона , намеревавшихся специализироваться в химии , [1] , но он не любил так , что химия была преподается там, и договорился с профессором физики, Роланд Р. Tileston, принять также курсы физики. [2] Он получил степень бакалавра гуманитарных наук (AB) в 1926 году [3], получив двойную специализацию по физике и химии. Тилестон организовал для него поступление в Дартмутский колледж в качестве преподавателя. [2] Он получил степень магистра искусств (MA) в 1928 году [3], изучая дифракцию рентгеновских лучей , [4] [5] и проработал еще год в качестве инструктора. [2]
Циклотроны
В том же году Ливингстон подал заявку в аспирантуру на получение стипендии и был принят Гарвардским и Калифорнийским университетами . Он принял последнее и вернулся в Калифорнию. [2] Он написал доктор философии (PhD) диссертацию на тему «Производство High Velocity ионов водорода без использования высоких напряжений», [6] тема предложена Э. Лоуренс , который заметил , что ионы с массой М и зарядом e, движущиеся в однородном магнитном поле B, циркулируют с постоянной частотой независимо от энергии:
Теоретически, поэтому, если частица пересекла электрод с напряжением VN раз, она приобрела бы энергию NeV. Задача Стэнли заключалась в том, чтобы проверить, сработает ли это. В январе 1931 года Стэнли удалось это сделать, используя напряжение 1 кВ для ускорения ионов водорода до 80 кэВ. По подсказке Лоуренса Стэнли быстро написал свою диссертацию и представил ее в апреле 1931 года, чтобы иметь право на преподавательскую работу в следующем году. [1] Его устный экзамен оказался более трудным. Раймонд Бирдж начал задавать вопросы о ядерной физике, и Ливингстон был вынужден признать, что ничего не знал о работах Эрнеста Резерфорда , Джеймса Чедвика и Чарльза Драммонда Эллиса и не читал их монографию 1930 года « Излучение радиоактивных веществ» . Тем не менее Лоуренсу удалось убедить экзаменаторов присудить Ливингстону докторскую степень. [2]
Как только появились первые признаки успеха, Лоуренс начал проектировать новую, более крупную машину, которая стала известна как циклотрон . Лоуренс и Ливингстон разработали проект 27-дюймового (69 см) циклотрона стоимостью 800 долларов в начале 1932 года с магнитом весом 2 тонны. Затем Лоуренс обнаружил массивный 80-тонный магнит, который изначально был построен для питания трансатлантической радиосвязи во время Первой мировой войны , но теперь ржавел на свалке в Пало-Альто . Это позволило им построить 27-дюймовый циклотрон. [7] [8]
В циклотроне у них был мощный научный инструмент, но это не привело к научному открытию. В апреле 1932 года Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон в Кавендишской лаборатории в Англии объявили , что они засыпали лития с протонами и успешно преобразуя его в гелий . Потребляемая энергия оказалась довольно низкой - вполне в пределах возможностей 11-дюймового циклотрона. Узнав об этом, Лоуренс телеграфировал в Беркли и попросил подтвердить результаты Кокрофта и Уолтона. На это у команды ушло до сентября, в основном из-за отсутствия адекватной аппаратуры обнаружения. [9]
Между 1932 и 1934 годами Ливингстон является автором или соавтором более десятка статей по ядерной физике и циклотрону, но он чувствовал себя омраченным Лоуренсом и не думал, что он получил достаточное признание за свою роль в разработке циклотрона, для чего Лоуренс получил бы Нобелевскую премию по физике в ноябре 1939 года [1] [10] Ливингстон поэтому принял предложение с помощником профессуры из Корнельского университета в 1934 году [3] Он построил 2 МэВ циклотрона в Корнельском грант в $ 800 и помощь аспирантов и ведомственный магазин, первый из которых будет построен за пределами Беркли. [1] Он работал с Робертом Бахером и Хансом Бете , помогая подготовить одну из трех важных статей, появившихся в « Обзоре современной физики», которая стала известна как «Бете Библия». [4] [11] Он также объединился с Бете, чтобы впервые продемонстрировать, что нейтрон обладает магнитным моментом . [1] [12] Ливингстон напомнил, что Бете:
… Дал мне представление об основах физики и о том, что происходит в ядерной физике. С ним я впервые почувствовал, насколько глубока область, насколько она задействована и сколько нам нужно новой информации. Я узнал о многих новых концепциях, таких как магнитные моменты и квантовые аспекты, о которых я никогда не слышал, пока работал с Лоуренсом. Это была другая среда. Теперь я следил за одним ученым и был действительно впечатлен. [2]
Физики из Массачусетского технологического института (MIT) решили, что им тоже нужен циклотрон, и Робли Эванс нанял Ливингстона для строительства 42-дюймового (110 см) циклотрона в 1938 году. Ливингстон стал инструктором в MIT в следующем году, и доцент через год. Циклотрон был завершен в 1940 году. Во время Второй мировой войны он работал с циклотроном Управления медицинских исследований Управления научных исследований и разработок (OSRD), производя радиоактивные изотопы фосфора и железа, которые использовались в качестве индикаторов в медицинских экспериментах. . Результатом этих исследований стали новые методы стабилизации крови, чтобы ее можно было отправлять в войска на удаленных театрах военных действий. [2] В 1944 годе Ливингстон присоединился Филипп Морс «сек исследования операций группы в Управлении военно - морских исследований , и он работал в Вашингтоне, округ Колумбия, и в Лондоне на радарных контрмеры к подводным лодкам . [4]
Более поздняя жизнь
Ливингстон вернулся в Массачусетский технологический институт вскоре после окончания войны, но в 1946 году консорциум университетов, включая Массачусетский технологический институт, объединились, чтобы создать Брукхейвенскую национальную лабораторию на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк , в качестве центра для проведения научных исследований, выходящих за рамки ресурсы одного учебного заведения. Морс был назначен первым директором Брукхейвена и попросил Ливингстона возглавить строительство ускорителя для новой национальной лаборатории. Было решено, что это должен быть новый тип ускорителя, известный как синхротрон , который был предложен Эдвином Макмилланом в 1945 году. Исидор Исаак Раби, в частности, утверждал, что он должен быть более мощным, чем любой из запланированных лабораторией Лоуренса Беркли . [1] [4]
Как выяснилось, Комиссия по атомной энергии (AEC) не желала финансировать два гигантских ускорителя на 10 ГэВ, но была готова профинансировать два меньших на 2,5 ГэВ и 6 ГэВ. На встрече, на которой Брукхейвен был представлен Морсом, Ливингстоном и Лиландом Джоном Хавортом , команда Брукхейвена приняла меньшую из них, надеясь, что они смогут завершить ее первыми и, таким образом, получить преимущество в создании машины на 10 ГэВ. [1] [2] Аппарат, известный как Космотрон , был одобрен AEC в апреле 1948 года и достиг полной мощности 3,3 ГэВ в 1953 году. [13]
Ливингстон не смог остаться в Брукхейвене, чтобы увидеть завершение проекта Cosmotron, потому что он столкнулся с потерей должности в Массачусетском технологическом институте и решил вернуться туда в 1948 году. [2] В Массачусетском технологическом институте он преподавал классы и участвовал в эксперименте 1950 года, проведенном Los Alamos National Лаборатория по исследованию времени жизни короткоживущих продуктов деления. [1] Он все еще думал об ускорителях, и в 1952 году вместе с Эрнестом Курантом , Хартландом Снайдером и Дж. Блюеттом в Брукхейвене разработал сильную фокусировку , принцип, согласно которому суммарное влияние на пучок заряженных частиц, проходящих через переменное поле, градиенты заключается в том, чтобы луч сходился. [4] [14] Затем преимущества сильной фокусировки были быстро реализованы и применены на синхротроне с переменным градиентом, мощность которого достигла 33 ГэВ в 1960 году. [13] План по созданию синхротрона в Массачусетском технологическом институте и Гарварде также был реализован под руководством Ливингстона. В результате был создан Кембриджский ускоритель электронов (CEA), который был введен в действие в 1962 году. [1] CEA взорвался 6 июля 1965 года, ранив восемь человек, один из которых был смертельным. [15]
Национальная ускорительная лаборатория , была переименована в Национальной лаборатории ускорителей Ферми в 1974 году, был создан в Батавии, штате Иллинойс , в 1967 г. [16] Как и Brookhaven, он был запущен консорциумом университетов. [17] Роберт Р. Уилсон был назначен его первым директором, а Ливингстон - его заместителем. [1] Они инициировали разработку того, что стало Тэватроном , ускорителем частиц на 1 ТэВ . [1]
Ливингстон вышел на пенсию в 1970 году и переехал в Санта-Фе, штат Нью-Мексико . Время от времени он продолжал работать консультантом в соседней Лос-Аламосской национальной лаборатории, а иногда выступал в качестве административного судьи Комиссии по ядерному регулированию . [1] Он женился на Лоис Робинсон, когда был аспирантом Беркли в 1930 году. У них было двое детей: дочь Дайан и сын Стивен. Они развелись в 1949 году, и он женился на Маргарет (Пегги) Хьюз в 1952 году. После смерти Пегги он снова женился на Лоис в 1959 году. Он умер в Санта-Фе 25 августа 1986 года от осложнений, вызванных раком простаты . [1] У него остались жена Лоис и дети Дайан и Стивен. [17]
Награды и отличия
- Почетные степени Дартмутского колледжа (1963), Гамбург, Германия (1967), и Помона-колледжа (1971). [1]
- Избран в Национальную академию наук (1970) [18]
- Премия Энрико Ферми от Министерства энергетики США (1986) (посмертно) [19]
Заметки
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о Куранте, ED (1997). «Милтон Стэнли Ливингстон» . Биографические воспоминания . Национальная академия прессы. 72 . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ Б с д е е г ч я J «Стенограмма устной истории - доктор М. Стэнли Ливингстон» . Американский институт физики . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ а б в «М. Стэнли Ливингстон» . Массив современных физиков. Архивировано из оригинального 2 -го августа 2014 года . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ а б в г д Courant, ED ; Ливингстон, MS ; Снайдер, HS (1952). «Синхротрон с сильной фокусировкой - новый ускоритель высоких энергий». Физический обзор . 88 (5): 1190–1196. Полномочный код : 1952PhRv ... 88.1190C . DOI : 10.1103 / PhysRev.88.1190 . hdl : 2027 / mdp.39015086454124 .
- ^ Blewett, John P .; Курант, Эрнест Д. (июнь 1987 г.). «Некролог: М. Стэнли Ливингстон» . Физика сегодня . 40 (7): 88–92. Bibcode : 1987PhT .... 40f..88B . DOI : 10.1063 / 1.2820097 .
- ^ «Получение высокоскоростных ионов водорода без использования высоких напряжений» . Inspire, информационная система по физике высоких энергий . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ Herken 2002 , стр. 5-7.
- ^ «Радиолаборатория - Эрнест Лоуренс и циклотрон» . Американский институт физики . Проверено 22 сентября 2013 года .
- ^ Heilbron & Зайдель 1989 , стр. 137-141.
- ^ «Эрнест Лоуренс и М. Стэнли Ливингстон» . Калифорнийский университет в Беркли . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ Ливингстон, М. Стэнли; Бете, штат Гавайи (июль 1937 г.). "Ядерная физика C. Ядерная динамика, экспериментальная". Обзоры современной физики . Американское физическое общество. 9 (3): 245–390. Bibcode : 1937RvMP .... 9..245L . DOI : 10.1103 / RevModPhys.9.245 .
- ^ Хоффман, JG; Ливингстон, М. Стэнли ; Бете, HA (февраль 1937 г.). «Некоторые прямые доказательства магнитного момента нейтрона». Физический обзор . 51 (3): 214–215. Полномочный код : 1937PhRv ... 51..214H . DOI : 10.1103 / PhysRev.51.214 .
- ^ а б «История лидерства в разработке ускорителей частиц» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ Блюетт, JP (1952). «Радиальная фокусировка в линейном ускорителе». Физический обзор . 88 (5): 1197–1199. Полномочный код : 1952PhRv ... 88.1197B . DOI : 10.1103 / PhysRev.88.1197 .
- ^ «Взрыв CEA: хронология» . Гарвардский малиновый . 29 сентября 1965 . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ «Посвящение НАЛ» . Фермилаб . Проверено 15 февраля 2014 года .
- ^ а б "М. Стэнли Ливингстон; строитель атомных бомб" . Нью-Йорк Таймс . 20 сентября 1986 . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ «Академия наук добавляет 50 членов; выборы в Capital Honors Research Achievements» . Нью-Йорк Таймс . 3 мая 1970 . Проверено 28 сентября 2014 года .
- ^ «Курант и Ливингстон выиграли премию Ферми 1986 года» (PDF) . Бюллетень Брукхейвена . 40 (47). 5 декабря 1986 . Проверено 28 сентября 2014 года .
Рекомендации
- Херкен, Грегг (2002). Братство бомбы: запутанные жизни и верность Роберта Оппенгеймера, Эрнеста Лоуренса и Эдварда Теллера . Холт в мягкой обложке. ISBN 978-0-8050-6589-3.
- Heilbron, JL ; Зайдель, Роберт В. (1989). Лоуренс и его лаборатория: история лаборатории Лоуренса Беркли . Беркли: Калифорнийский университет Press . ISBN 978-0-520-06426-3.