Goudsmit, Samuel Abraham

Samuel Abraham Goudsmit
Samuel Abraham Goudsmit
Födelsedatum 11 juli 1902( 1902-07-11 ) [1] [2] [3] […]
Födelseort Haag , Nederländerna
Dödsdatum 4 december 1978( 1978-12-04 ) [1] [2] [3] […] (76 år)
En plats för döden
Land
Vetenskaplig sfär Teoretisk fysik
Arbetsplats
Alma mater Leidens universitet
vetenskaplig rådgivare Paul Ehrenfest
Studenter Robert Bacher
Känd som en av författarna till konceptet " spin ", chef för uppdraget "Alsos"
Utmärkelser och priser
Wikiquote logotyp Citat på Wikiquote
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Samuel Abraham Goudsmit  ( född  Samuel Abraham Goudsmit ; 11 juli 1902 , Haag  - 4 december 1978 , Reno , Nevada ) var en amerikansk teoretisk fysiker av holländskt ursprung. Medlem av US National Academy of Sciences ( 1947 ). Vetenskapliga arbeten ägnas åt kvantmekanik , atom- och kärnfysik , frågor om spektroskopi . Han fick den största berömmelsen tack vare upptäckten av elektronens spinn, som gjordes tillsammans med George Uhlenbeck . Under många år var han redaktör för American Physical Societys tidskrifter .

Biografi

Utbildning och tidig vetenskaplig karriär

Samuel Goudsmit föddes i Haag av judiska affärsmän: hans far, Isaac, var en badrumsinredningshandlare, och hans mor, Marianne Gompers, ägde en fashionabel hattbutik för damer . Samuel blev intresserad av fysik vid elva års ålder, när han någonstans läste att man med hjälp av spektroskopiska metoder kan bestämma sammansättningen av solen och andra stjärnor. Efter att ha lämnat skolan 1919 gick han in på universitetet i Leiden , där Paul Ehrenfest snart blev hans ledare [5] . I början av 1920 följde Goudsmit med sin far på en affärsresa till Reutlingen och på Ehrenfests rekommendation besökte han närliggande Tübingen , där han träffade Friedrich Paschen , som intresserade den unge mannen i de olösta problemen med spektroskopi. Sommaren 1921 kom Goudsmit åter till Paschen, som introducerade honom för de tekniska detaljerna i spektroskopiska studier [6] .

Redan 1921, vid 19 års ålder, publicerade Goudsmit sitt första verk i den prestigefyllda tidskriften Die Naturwissenschaften , ägnad åt ett försök till en relativistisk förklaring av alkalimetalldubletter . Under de närmaste åren fortsatte han att fokusera på egenskaperna hos komplexa spektra och Zeeman-effekten , och publicerade ett antal artiklar, inklusive medförfattarskap med Dirk Coster och Ralph Kronig . Samtidigt ansåg Ehrenfest, enligt Goudsmit, att han "inte skulle bli en riktig teoretiker", och fick honom ett jobb i Peter Szeemans laboratorium i Amsterdam . Här arbetade Goudsmit halva veckan och tillbringade den andra hälften i Leiden [7] .

Sommaren 1925 återvände George Uhlenbeck från Rom , efter att ha arbetat där i flera år som lärare åt den holländska ambassadörens son. Ehrenfest bjöd in dem att arbeta tillsammans. Gemensamt arbete gav båda unga forskare mycket: Uhlenbeck lärde sig om problemen med kvantteorin om spektra, och Goudsmit kunde se på dem utifrån mer allmänna fysiska överväganden. Som Goudsmit senare kom ihåg,

Öppensinnet och friskheten i Uhlenbecks uppfattning när han tog upp atomproblem, hans många skeptiska kommentarer och smarta frågor ledde oss till ett antal nya betydelsefulla resultat ... <> ... som fysiker liknade Uhlenbeck och jag inte mycket varandra. Detta förklaras bäst med följande förenklade exempel. När jag berättade för honom om Lande- faktorerna frågade han, till min stora förvåning: "Vem är Lande ?" När han nämnde en elektrons fyra frihetsgrader frågade jag honom: "Vad är en frihetsgrad ?" [åtta]

Resultatet av detta samarbete var upptäckten av elektronens spinn av Uhlenbeck och Goudsmit .

Upptäckt av elektronens spinn

I oktober 1925 introducerade Goudsmit, tillsammans med George Uhlenbeck , begreppet spin i fysiken : baserat på analysen av spektroskopiska data föreslog de att betrakta elektronen som en "roterande topp" med sitt eget mekaniska moment lika med och sin egen magnetiska moment lika med Bohr-magneten . Liknande idéer förekom för många fysiker, men formulerades inte med tillräcklig tydlighet. Så redan 1921 uttryckte Arthur Compton , som försökte förklara materiens magnetiska egenskaper, idén om en elektron som roterade "som ett miniatyrgyroskop " . Senare tvingades Wolfgang Pauli, i ett berömt verk om uteslutningsprincipen , att tillskriva elektronen "tvåvärdighet som inte beskrivs klassiskt". I början av 1925 föreslog Ralph Kronig att denna tvetydighet kunde förklaras av elektronens rotation runt dess axel, men han stötte snart på allvarliga svårigheter (enligt beräkningar måste hastigheten på elektronens yta överstiga ljusets hastighet ) . Dessutom mötte denna hypotes en negativ reaktion från Pauli, Hendrik Kramers och Werner Heisenberg , och Kronig beslutade att inte publicera den [9] .

Tydligen var denna tvetydighet (elektronens fjärde frihetsgrad eller kvantnummer ) också utgångspunkten för Uhlenbecks och Goudsmits arbete, och de bestämde sig också för att koppla ihop den med elektronens rotation runt dess axel. De studerade det gamla arbetet av Max Abraham om rotationen av en laddad sfär, men stötte snart på samma svårigheter som Kronig. De rapporterade dock sin gissning till Ehrenfest, som gillade den. Han bjöd in sina elever att skriva en kort lapp för tidningen Die Naturwissenschaften och visa den för Hendrik Lorentz . Lorentz gjorde ett antal beräkningar av de elektromagnetiska egenskaperna hos en roterande elektron och visade det absurda i de slutsatser som denna hypotes leder till [10] . Uhlenbeck och Goudsmit ansåg att det var bäst att inte publicera sin artikel, men det var för sent: Ehrenfest hade redan skickat den till tryck. Om detta anmärkte han:

Ni är båda tillräckligt unga för att tillåta er själva att göra en dum sak! [elva]

Originaltext  (tyska)[ visaDölj] Sie sind båda jung genug um sich eine Dummheit leisten zu konnen!

Uppkomsten av artikeln av Uhlenbeck och Goudsmit gav upphov till en het diskussion om spin-hypotesen i vetenskapliga kretsar. Förutom ovanstående svårigheter, som orsakades av begreppet elektronrotation, förblev problemet med den extra faktorn 2, som dök upp i uttrycket för vätespektrats hyperfina struktur, olöst. Därför var inställningen till snurran till en början väldigt skeptisk. Niels Bohrs position visade sig vara avgörande , som entusiastiskt accepterade uppkomsten av denna hypotes, vilket öppnade för nya möjligheter att beskriva atomen. Bohr bjöd in Uhlenbeck och Goudsmit att återigen framföra sina argument i en artikel för tidskriften Nature och åtföljde den med sina egna kommentarer. Riktigheten av spin - idén blev slutligen tydlig våren 1926 , när beräkningar av spin-omloppsinteraktionen , utförda av Llewellyn Thomas och Yakov Frenkel , med hänsyn till relativistiska effekter (den så kallade Thomas-precessionen ), gjorde det möjligt för att förklara spektrats fina struktur (inklusive att bli av med den extra faktorn) och den anomala Zeeman-effekten [12] .

Idén om spinn var bokstavligen i luften: förutom de redan nämnda forskarna uttrycktes liknande tankar av Harold Urey (för elektronen), Shatyendranath Bose (för fotonen) och samma Pauli (för atomkärnan) . Av denna anledning är det inte möjligt att entydigt bestämma prioritet i frågan om att öppna ett snurr. Tydligen var detta den främsta anledningen till att upptäckten av spinn aldrig belönades med Nobelpriset [13] .

År 1927, när det var dags att skriva sin doktorsavhandling, var Goudsmit redan en erkänd expert inom atomspektroskopi. 1926 fick han ett Rockefeller-stipendium och tillbringade flera månader vid Niels Bohr Institutet i Köpenhamn , och besökte även återigen Tübingen, där han tillsammans med Ernst Back studerade splittringen av spektrallinjer i starka magnetfält ( Paschen-Back). effekt ) [14] . Disputationsförsvaret ägde rum i Leiden den 7 juli 1927 (Uhlenbeck disputerade även samma dag) [15] .

Vid det här laget hade Uhlenbeck och Goudsmit redan accepterat ett erbjudande att ta Oskar Kleins plats vid University of Michigan i Ann Arbor . Tillbaka på våren övertalade Ehrenfest herr Walter Colby, som letade efter lämpliga kandidater i Europa, att ta två personer på en gång till denna plats, "så att de skulle ha någon att prata med." I slutet av augusti seglade de tillsammans med sina fruar från Europa. Oppenheimer träffade dem i New Yorks hamn, och efter några dagars besök hos honom i början av september anlände de med tåg till Ann Arbor [16] . Goudsmit var gift med Jaantje Logher , med vilken han fick dottern Esther, som blev biolog. Många år senare, 1960 , skilde de sig. Goudsmits andra fru var Irene Bejach [17] .

University of Michigan

Trots den provinsiella statusen för University of Michigan hade vid det här laget ett litet sällskap av begåvade unga teoretiker bildats här: förutom de nyanlända Uhlenbeck och Goudsmit, Otto Laporte , en student till Arnold Sommerfeld , och David Dennison , en elev av Klein , arbetade här [18] . Snart blev de årliga sommarskolorna den viktigaste händelsen i universitetets liv : tack vare förbindelserna mellan Uhlenbeck och Goudsmit kom många ledande fysiker (Ehrenfest, Kramers, Fermi, Pauli, Sommerfeld, Dirac, etc.) till Michigan med föreläsningar [19]

På Ann Arbor fortsatte Goudsmit att fokusera på spektroskopiska ämnen och publicerade ett antal artiklar om spektras hyperfina struktur . Tillsammans med sin doktorand Robert Bacher utvecklade han en teknik för att beräkna energinivåerna för okända tillstånd hos en atom baserat på linjära samband mellan kända nivåer av atomer och joner. 1933 publicerade de en monografi där de gjorde det första försöket att generalisera information om energinivåerna hos atomer som erhållits från spektroskopiska studier [20] . Tre år tidigare hade en bok om teorin om linjespektra getts ut, baserad på Goudsmits doktorsavhandling. Boken skrevs tillsammans med Linus Pauling , som Goudsmit träffade under ett av sina besök i Köpenhamn [21] .

Goudsmit var en av de första som insåg att spektroskopiska data kunde användas för att bestämma kärnans spinn och magnetiska moment, och 1933 beräknade han dessa kvantiteter för olika element i det periodiska systemet. Från mitten av 1930-talet deltog han i ett antal teoretiska och experimentella arbeten om det nya problemet med diffusion , spridning och moderering av neutroner . Han studerade också teoretiskt spridningen av elektroner [22] .

Andra världskriget. Alsos Mission

Efter andra världskrigets utbrott och till och med före USA :s inträde i det, flyttade Goudsmit, som var en stark antifascist , till en tillfällig tjänst vid Harvard University , i hopp om att han här kunde vara till större nytta i militära frågor. 1941 gick han med i strålningslaboratoriet vid Massachusetts Institute of Technology , där arbete utfördes på radarämnen [ 22] . Han deltog i samordningen av forskning med brittiska forskare, var ansvarig för att sammanställa viktiga tekniska rapporter och dokumentation [23] .

I maj 1944 utsågs Goudsmit till vetenskaplig chef för det hemliga Alsos-uppdraget , vars syfte var att avgöra hur långt tyska forskare hade kommit i utvecklingen av kärnvapen . Även om han själv medgav att han inte visste varför militären valde honom till denna position, spelade förmodligen hans personliga bekantskap med nästan alla framstående fysiker i Europa en roll. Dessutom, eftersom Goudsmit inte var inblandad i utvecklingen av den amerikanska atombomben , kunde han inte avslöja någon hemligstämplad information i händelse av att han blev tillfångatagen. I uppdraget för Goudsmit och hans personal ingick att besöka tyska forskningslaboratorier under de första timmarna efter befrielsen från nazisterna och att samla in information direkt på plats, exportera dokumentation och utrustning. Slutsatsen av uppdraget var att tyska forskare under ledning av Werner Heisenberg var mycket långt ifrån sitt mål: de lyckades inte ens närma sig de kritiska förutsättningarna för utvecklingen av en kärnkedjereaktion , medan den första fungerande kärnreaktorn i USA var skapad av Enrico Fermi redan 1942 . Goudsmit presenterade resultaten av sin undersökning i populär form i boken Alsos, publicerad 1947 och stod emot flera omtryck [23] [24] .

Efter befrielsen av Haag besökte Goudsmit sin hemstad. Huset han växte upp i var övergivet. Från den nazistiska administrationens dokument fick han veta att hans föräldrar hade dött i ett av koncentrationslägren . Detta var ett hårt slag för honom [25] [26] .

Goudsmit var inblandad i att fastställa en lista över tyska vetenskapsmän som arresterades av hans uppdrag och internerades på Farm Hall nära London , där de hölls i sex månader. Under denna tid ägde atombombningarna av Hiroshima och Nagasaki rum , och Heisenberg och hans kollegor lade fram tesen att deras misslyckande med att bygga en atombomb berodde på deras moraliska motstånd mot nazistregimen. Goudsmit motsatte sig upprepade gånger denna version, eftersom han hade tillräckligt med fullständig information för att underbygga de objektiva orsakerna till misslyckandet med det nazistiska atomprojektet (osenigheten i forskarnas ansträngningar, byråkratiska hinder, brist på material, etc.). Ändå upprätthöll han en vänskap med Heisenberg till sina sista dagar och ansåg honom vara en av vår tids största fysiker [27] [28] .

Administrativ och redaktionell verksamhet. Senaste åren

Efter att ha avslutat sitt uppdrag i Europa accepterade Goudsmit ett erbjudande från Northwestern University , men 1948 gick han med i det nyinrättade Brookhaven National Laboratory och flyttade till Long Island [27] . 1952-1960 ledde han laboratoriets fysikavdelning [29] . Från slutet av 1940-talet var han huvudsakligen engagerad i administrativa och sociala aktiviteter, arbetade en gång som regeringskonsult i sekretessfrågor, var en av organisatörerna av Federation of Atomic Scientists och talade till försvar för Robert Oppenheimer under utfrågningarna om hans fall [30] .

År 1951 utsåg American Physical Society Goudsmit till redaktör för den ledande amerikanska fysiktidskriften Physical Review (liksom dess följeslagare Reviews of Modern Physics ). Redaktionen flyttade från University of Minnesota till Brookhaven, där den fortfarande ligger. År 1958 initierade Goudsmit grundandet av en ny tidskrift, Physical Review Letters , som snabbt blev en av de mest prestigefyllda tidskrifterna inom fysik på grund av den extraordinära publiceringshastigheten som uppnåddes med nya tekniska medel. 1966 , med tanke på tillväxten i redaktionellt arbete (subspecialitetssektioner började gradvis växa fram från Physical Review ), blev Goudsmit den första chefredaktören för hela serien av publikationer från American Physical Society och stannade på denna post tills hans avgång 1974 [31] .

Efter sin avgång bestämde han sig för att lämna Brookhaven och accepterade en inbjudan att bli hedersprofessor vid University of Nevada, Reno . Han ägnade sin energi åt undervisningen. Den 4 december 1978 dog han av en hjärtattack på universitetsområdet [32] .

Personlighetsdrag

Tidigare chefredaktör för American Physical Societys tidskrifter, Benjamin Bederson, sammanfattade Goudsmits personliga egenskaper på följande sätt:

Goudsmit var en ytterst aktiv man; han var känd för sina starka känslor, sin medlidande karaktär, sin extrema avsky för nazistregimen, sin tro på vetenskapens och individens frihet och, med allt detta, sin djupa blygsamhet över allt han hade uppnått. [4] .

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Goudsmit var en intensivt aktiv person; han var känd för sina starka känslor, sin medkännande karaktär, sin intensiva avsky för den nazistiska regimen och sin tro på både akademisk och personlig frihet, och med allt detta, hans djupt kände blygsamhet och ödmjukhet i allt han hade uppnått.

Som många kollegor och samtida noterade, litade Goudsmit, som inte hade stora analytiska förmågor, mer på intuition, stödd av kunskap om empirisk data. Enligt Uhlenbeck,

... han ... kunde spektroskopi anmärkningsvärt ... Hon var hans specialitet. Speciellt när det var nödvändigt att ge en formell matematisk tolkning, titta på experimentmaterialet i termer av siffror och hitta mönster. I detta var han en erkänd mästare [33] .

Isidore Rabi kallade Goudsmit för en "detektiv" och han hade faktiskt en tydlig förkärlek för att reda ut mysterier: han gick en kurs i detektivarbete, var förtjust i egyptologi och lärde sig att läsa hieroglyfer [29] (han publicerade till och med flera artiklar i arkeologiska tidskrifter, även om han ansåg sig vara endast amatör [32] ). Denna undersökande förkärlek för Goudsmit kom väl till pass under hans tid på Alsos-missionen, men den påverkade också hans vetenskapliga arbete. Hans tidigare doktorand och samarbetspartner Robert Bacher mindes:

Bland fysiker var absolut ingen som han. Han var en teoretisk fysiker, men de flesta teoretiker, uppenbarligen matte-benägna och fyllda med kvantmekanik och sånt, skulle vända näsan åt Sam, för om något ska vara svårt, så är detta inte för honom ... Men, han hade många riktigt briljanta idéer [34] .

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Det fanns absolut ingen som han inom fysiken. Han var en teoretisk fysiker, men de flesta teoretiker, mycket matematiskt benägna och fulla av kvantmekanik och så vidare, vänder upp näsan åt Sam, för om något måste vara komplicerat var det inte hans tillvägagångssätt... Men han hade massor av riktigt briljanta idéer.

Men medvetenheten om begränsningarna i hans egen förmåga hade en negativ inverkan på hans sinnestillstånd. Abraham Pais , en student av Uhlenbeck, skrev:

Han upplevde ett mindervärdeskomplex, en känsla av osäkerhet. Jag tror att anledningen var det faktum att han aldrig var stark i teoretisk fysik... han var mer av en "detektiv" inom fysik. Men detta påverkade inte det minsta min respekt och vänliga känslor för honom [29] .

Utmärkelser [35]

Publikationer

Böcker

Huvudartiklar

Vissa artiklar på ryska

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Samuel Abraham Goudsmit // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 12 S.A. _ Goudsmit // Biografisch Portaal - 2009.
  3. ↑ 12 S.A. _ Goudsmit // KNAW Tidigare medlemmar 
  4. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978)  // Biografiska memoarer från National Academy of Sciences. - 2008. - S. 4.
  5. ↑ A. Pais . George Eugene Uhlenbeck // Vetenskapens genier . - M. : IKI, 2002. - S. 374.
  6. ↑ S. Goudsmit. Upptäckt av elektronspinnet (från fysikens historia)  // UFN . - 1967. - T. 93 , nr. 9 . - S. 153 .
  7. ↑ S. Goudsmit. Upptäckten av elektronspinnet. S. 154.
  8. ↑ S. Goudsmit. Upptäckten av elektronspinnet. S. 155.
  9. ↑ M. Jammer . Utveckling av begreppen kvantmekanik. - M . : Nauka, 1985. - S. 149-151.
  10. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. sid. 377-379.
  11. ↑ M. Jammer. Utveckling av begreppen kvantmekanik. s. 152-153.
  12. ↑ M. Jammer. Utveckling av begreppen kvantmekanik. s. 154-155.
  13. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. sid. 382-383.
  14. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 10.
  15. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. sid. 385-386.
  16. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. sid. 387-388.
  17. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P.7.
  18. ↑ GW Ford. George Eugene Uhlenbeck (1900-1988)  // Biografiska memoarer från National Academy of Sciences. - 2009. - S. 12.
  19. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. sid. 392-393.
  20. ↑ Se Bachers memoarer av arbetet med Goudsmit: Mary Terrall. Intervju med Robert F. Bacher.  (engelska) . Muntligt historiskt projekt . California Institute of Technologys arkiv. Tillträdesdatum: 11 maj 2010. Arkiverad från originalet den 28 januari 2012.
  21. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P.9.
  22. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 11.
  23. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 12-13.
  24. ↑ M. Walker. Tysk nationalsocialism och strävan efter kärnkraft, 1939-49 . - Cambridge: University Press, 1993. - S. 153-160.
  25. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 14.
  26. ↑ M. Walker. Tysk nationalsocialism och strävan efter kärnkraft, 1939-49. S. 154.
  27. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 15-16.
  28. ↑ Diskussionen om Goudsmit och Heisenberg ägnas åt kapitlet i boken: M. Walker. Tysk nationalsocialism och strävan efter kärnkraft, 1939-49. s. 204-221.
  29. ↑ 1 2 3 A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. sid. 388-389.
  30. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 17.
  31. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 18-19.
  32. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 20.
  33. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. S. 375.
  34. ↑ Mary Terrall. Intervju med Robert F. Bacher. S. 38-39.
  35. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) S. 22.
  36. ↑ Samuel Goudsmit på webbplatsen för John Simon Guggenheim Memorial Foundation . Hämtad 12 maj 2017. Arkiverad från originalet 29 augusti 2019.

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk