Thomas, Luelin

Luelyn Hillet Thomas
Llewellyn Hilleth Thomas
Födelsedatum 21 oktober 1903( 1903-10-21 ) [1] [2] [3]
Födelseort London
Dödsdatum 20 april 1992( 1992-04-20 ) [2] [3] (88 år)
En plats för döden Raleigh , North Carolina
Land
Vetenskaplig sfär teoretisk fysik
tillämpad matematik
Arbetsplats Ohio State University
Columbia University
University of North Carolina
Alma mater Cambridge universitetet
vetenskaplig rådgivare Ralph Fowler
Studenter Leonard Schiff
Walter McAfee
R.R. Newton
Känd som författare till Thomas-Fermi-teorin , Thomas-algoritmen , idéer om Thomas-precessionen
Utmärkelser och priser medlem av American Physical Society [d] Davisson–Germer-priset i atom- eller ytfysik [d] ( 1982 )
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Llewellyn Hilleth Thomas ( eng.  Llewellyn Hilleth Thomas ; 21 oktober 1903 , London  - 20 april 1992 , Raleigh ) - brittisk och amerikansk teoretisk fysiker och specialist i tillämpad matematik . Thomas vetenskapliga arbete ägnas åt atom- , kärn- och molekylfysik , relativitetsteori , astrofysik , hydrodynamik , teori om elementarpartikelacceleratorer , skapande och användning av beräkningsmetoder för att lösa fysiska problem. Forskarens huvudsakliga prestationer inkluderar användningen av relativistiska effekter för att beräkna spin-omloppsinteraktionen i väteatomen ( Thomas-precession ) och skapandet av en ungefärlig teori om kvantsystem med många partiklar ( Thomas-Fermi-teorin ).

Biografi

London - Cambridge - Köpenhamn (1903-1929)

Lwelyn Hillet Thomas föddes i London , den äldsta av fem barn i en familj med walesiska rötter. Hans far, Charles James Thomas, var en medicinsk officer för hälsa i London . Fram till sju års ålder växte Hillett, som han ofta kallades av släktingar och vänner, upp hemma av sin mor, Winifred Mae Thomas (före sitt äktenskap, Lewis), som lärde sin son att läsa, skriva, aritmetik, elementär geometri och historia. Han gick sedan in i en privat grundskola och från 11 till 18 års ålder gick han på Londons privata skola Merchant Taylor's School , där han studerade latin och grekiska, matematik, fysik och kemi, bland annat från J. J. Thomsons böcker ( Elements of Electricity och Magnetism ), James Jeans ( Mechanics ) och William Osgood ( Calculus ). 1919 klarade Thomas inträdesproven till University of London , och 1921 - proven före finalen ( mellanexamen ), och fick ett stipendium för att studera vid Trinity College, Cambridge University, med tonvikt på ren och tillämpad matematik. I Cambridge deltog han i föreläsningarna av Charles Galton Darwin , John Littlewood , Geoffrey Taylor , Ralph Fowler , Arthur Eddington , Arthur Milne och Joseph Larmor . 1923 fick Thomas ett stipendium för att studera vid en högre högskola ( senior college stipendium ), och ett år senare, efter att ha avslutat en matematisk kurs ( Matematical Tripos ), fick han en Bachelor of Arts-examen i matematik med utmärkelser och en Isaac Newton Studentskap ( Isaac Newton Studentship ) [4] .

Vid denna tidpunkt började Thomas arbeta under ledning av Ralph Fowler med frågor relaterade till kvantteorin om atomens struktur. Kvantmekaniken hade ännu inte skapats vid den tiden, så problemet med passage av laddade partiklar genom materia övervägdes av en nybörjare inom ramen för den så kallade gamla kvantteorin , i synnerhet använde han några av resultaten av Douglas Hartree (en annan elev till Fowler) angående elektronernas banor i Bohr-atomen . Thomas skrev också ett papper om adiabatiska invarianter i kvantteorin och tilldelades Smith's Prize för det . 1925 fick Thomas ett stipendium för en praktikplats ( resande stipendium ) och gick under ett år till Niels Bohr Institutet i Köpenhamn , ett av de viktigaste centra där kvantmekanik skapades vid den tiden [5] . Men enligt hans eget erkännande var Thomas "alltid långsam med att acceptera nya idéer och förstod inte någon av dem på fyra eller fem år" [Komm 1] [6] .

Under sin vistelse i Köpenhamn fick den unge vetenskapsmannen, som arbetade självständigt, flera viktiga resultat. I The  calculation of atomic fields , 1927, utvecklade han en kvasi-klassisk statistisk modell av atomen, där elektroner är likformigt fördelade över fasrymden , och elektrondensiteten är unikt relaterad till den potentiella energin i det elektromagnetiska fältet som skapas av kärnor och andra elektroner. Efter att ha erhållit en självständig ekvation för potentialen och löst den numeriskt kunde Thomas beräkna värdet av den effektiva kärnladdningen som skyddas av elektroner, i tillfredsställande överensstämmelse med data hämtade från andra källor. Teorin utvecklades självständigt 1927 av Enrico Fermi , som tillämpade ny kvantstatistik för dess utveckling, generaliserad 1930 av Paul Dirac , som tog hänsyn till utbytesinteraktionen mellan elektroner, och därför kallas Thomas-Fermi-teorin eller Thomas- Fermi-Dirac teori . Under de följande åren användes Thomas-Fermi-modellen, trots sina begränsningar, i stor utsträckning för att erhålla ungefärliga kvalitativa resultat inom atom- och kärnfysik, plasmafysik, astrofysik och fasta tillståndets fysik och fungerade som en prototyp för den moderna densitetsfunktionsteori som utvecklades i mitten av 1960-talet [7] .

En annan prestation av Thomas under vistelsen i Köpenhamn var förklaringen av omfattningen av splittringen av linjerna i spektrats fina struktur på grund av den så kallade Thomas-precessionen - en relativistisk korrigering av spin-omloppsinteraktionen , som uppstår pga. till icke-kommutativiteten av tillägget av hastigheter och som måste beaktas när man överväger rörelsen hos en partikel med ett spinn (elektron) runt kärnan. Spinnhypotesen, som föreslagits kort tidigare av Goudsmit och Uhlenbeck , var tveksam eftersom den gav ett linjedelningsvärde i väteatomen som var dubbelt så mycket som observerats experimentellt. Redovisning av relativistiska effekter förklarade utseendet i formeln för koefficienten , ofta kallad Thomas-faktorn, och gjorde det således möjligt att erhålla en fin linjestruktur som överensstämmer med experimentella data och deras splittring i den anomala Zeeman-effekten . Senare, 1926, övervägde Thomas det allmänna problemet med rörelsen av en roterande elektron i ett externt elektromagnetiskt fält och fick ekvationer som återupptäcktes 1959 och är kända som Bargmann -Michel-Telegdi-ekvationen . Dessa relationer har använts för att förklara effekterna av spinnpolarisering i elektron-positronlagringsringar och i experiment med myoner [8] . Thomas uppsats "The Motion of the Spinning Electron" ( 1926 ) spelade en avgörande roll i acceptansen av idéer om spinn och övertygade även en sådan skeptiker som Wolfgang Pauli [9] om dess existens .  

När han återvände till Cambridge, valdes Thomas till stipendiat vid Trinity College, 1927 försvarade han sin doktorsavhandling och ett år senare fick han en magisterexamen [10] .

Ohio State University (1929–1946)

År 1929, på rekommendation av Fowler, fick Thomas en position som biträdande professor vid Ohio State University , och 1936 blev han professor i fysik. Här undervisade han i ett antal kurser inom olika grenar av fysik, astrofysik och astronomi. Vid den här tiden täckte hans vetenskapliga intressen ett brett spektrum av ämnen: atom- och kärnfysik, astrofysik, kvantteori för komplexa molekyler och fasta ämnen , acceleratorfysik , kvantfältteori , dynamik hos gaser och vätskor, beräkningsmatematik . Så 1930 skrev han en banbrytande artikel om strålningsviskositet, det vill säga strålningen av elektromagnetiska vågor genom att röra materiaströmmar, till exempel i närheten av stjärnor. I ett annat viktigt arbete, skrivet 1935, övervägde Thomas problemet med interaktionen mellan nukleoner och tillämpade sina resultat på en beskrivning av strukturen hos tritiumkärnan . 1938 visade han att under en viss konfiguration av magnetfältet, förutsatt ett periodiskt beroende av azimutvinkeln, visar sig banorna för laddade partiklar i en cyklotron vara stabila och isokrona . Detta resultat utgjorde grunden för idén om en isokron cyklotron, en anordning som har fått bred tillämpning inom kärnfysik och medicin [11] .

Under andra världskriget , från 1943-1945, arbetade Thomas på Aberdeen Proving Ground , vid Ballistic Research Laboratory . Här var han engagerad i militär forskning inom området ballistik och explosionsfysik, skrev flera interna rapporter och en artikel om chockvågor . Bland hans kollegor fanns Gregory Breit , Subramanyan Chandrasekhar och Edwin Hubble . Efter kriget fortsatte Thomas att samarbeta med detta laboratorium och var medlem i dess vetenskapliga kommitté. Det akademiska året 1945/46 var det sista året han tillbringade vid Ohio State University [12] .

Columbia University och IBM (1946–1968)

År 1946, på rekommendation av Isidor Rabi och John von Neumann , blev Thomas inbjuden att arbeta på det nyinrättade Thomas J. Watson Scientific Computing Laboratory vid Columbia University , som finansierades av IBM . I enlighet med arbetsvillkoren i företaget tog han positionen som "tekniker" ( tekniker ) och behandlade problemen med att använda datorer för vetenskaplig forskning, och föreläste även vid universitetet om metoder för numerisk lösning av differentialekvationer . Redan 1946 var Thomas den första som lade fram idén om minne på magnetiska kärnor , utvecklade senare principerna för informationslagring med hjälp av en elektromagnetisk fördröjningslinje , föreslog en metod för att lösa linjära ekvationssystem, känd som Thomas algoritm , var en av de första som använde datormetoder för att lösa ett antal fysiska problem (till exempel att genom iteration hitta vågfunktionerna för ett system med tre kvantpartiklar, lösa problem med hydrodynamik, teori om elasticitet, beräkna fördelningen av elektroner densitet i atomer). Thomas roll i genomförandet av olika program och forskning i laboratoriet var så stor att dess chef Wallace Eckert gång anmärkte: "Förmodligen borde det finnas en separat cell på organisationsschemat med namnet Thomas" [Komm. 2] . Dessutom fick han 1950 en professur vid universitetets fysikavdelning, där han föreläste om allmän relativitet , gruppteori , kvantmekanik, magnetohydrodynamik . Hans arbete inom fysikområdet under denna period ägnades åt studiet av dynamiken hos relativistiska partiklar, hydrodynamik, beräkningen av laddningsfördelningen i komplexa atomer, etc. Tack vare hans mångsidighet och djupa kunskaper blev Thomas känd inom fysikavdelningen som " vismannen på 116th Street " [13] [14] .

1954, när stora satellitprojekt utvecklades i USA, föreslog Thomas sätt att skydda mot potentiellt fientliga rymdskepp. Detta uppmärksammade honom på McCarthyismens höjdpunkt , eftersom han inte var en amerikansk medborgare och därför var hans verksamhet misstänkt. För att få tillgång till hemligt arbete och bli av med problem fick Thomas 1957 amerikanskt medborgarskap. Förutom Ballistics Laboratory, samarbetade han med Naval Ordnance Laboratory och Atomic Energy Commissions Project Sherwood . 1968 drog Thomas sig tillbaka från sina tjänster vid Watson Laboratory och Columbia University [15] .

Senaste åren (1968-1992). Familj

Efter pensioneringen blev Thomas gästprofessor i fysik och matematik vid University of North Carolina , där han undervisade och forskade fram till 1976. 1980 etablerade fakulteten för fysik vid detta universitet den årliga Thomas-föreläsningen ( LH Thomas Lecture ), som bjöd in framstående forskare att läsa. Thomas dog i Raleigh, North Carolina den 20 april 1992 vid en ålder av 88 [16] .

Med sin blivande fru Naomi Estelle Frech ( Naomi Estelle Frech ) träffades Thomas hösten 1929 vid Ohio State University, där flickan var student. Hon fick sin M.A. i spektroskopi 1932, och de gifte sig ett år senare. Under de följande nio åren fick de fyra barn - två pojkar (en av dem dog vid åtta års ålder) och två flickor. Naomi Estel var lärare i matematik och fysik vid Packer Collegiate Institute och överlevde sin man med nästan 16 år [17] .

Utmärkelser och medlemskap

Stora publikationer

Anteckningar

Kommentarer
  1. ↑ Jag var alltid långsam med att acceptera nya idéer och förstod ingenting av detta på fyra eller fem år.
  2. ↑ Det kanske borde finnas en ruta på organisationsschemat märkt LH Thomas.
Källor
  1. ↑ https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.2808649
  2. ↑ 1 2 Llewellyn Hilleth Thomas // Brockhaus Encyclopedia  (tyskt) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  3. ↑ 1 2 Brozović D. , Ladan T. Llewellyn Hilleth Thomas // Hrvatska enciklopedija  (kroatiska) - LZMK , 1999. - 9272 sid. — ISBN 978-953-6036-31-8
  4. ↑ Jackson, 2009 , s. 4-5.
  5. ↑ Jackson, 2009 , s. 5-6.
  6. ↑ Thomas, 1975 , sid. 3.
  7. ↑ Zangwill, 2013 , s. 339-342.
  8. ↑ Jackson, 2009 , s. 6-7, 14.
  9. ↑ Jammer M. Utveckling av begreppen kvantmekanik. - M . : Nauka, 1985. - S. 155.
  10. ↑ 12 Jackson , 2009 , sid. åtta.
  11. ↑ Jackson, 2009 , s. 8-9.
  12. ↑ Jackson, 2009 , sid. 9.
  13. ↑ Jackson, 2009 , s. 9-10.
  14. ↑ Brennan JF IBM Watson-laboratoriet vid Columbia University: A History . - NY: International Business Machines Corporation, 1971. - S. 40-41. Arkiverad 15 mars 2016 på Wayback Machine
  15. ↑ Jackson, 2009 , s. 10-11.
  16. ↑ Jackson, 2009 , s. elva.
  17. ↑ 1 2 3 4 5 Jackson, 2009 , sid. 12.
  18. ↑ Jackson, 2009 , sid. 6.

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger