Goudsmit, Samuel Abraham

Samuel Abraham Goudsmit
Samuel Abraham Goudsmit
Data nașterii 11 iulie 1902( 11.07.1902 ) [1] [2] [3] […]
Locul nașterii Haga , Țările de Jos
Data mortii 4 decembrie 1978( 04.12.1978 ) [1] [2] [3] […] (în vârstă de 76 de ani)
Un loc al morții
Țară
Sfera științifică Fizica teoretica
Loc de munca
Alma Mater Universitatea Leiden
consilier științific Paul Ehrenfest
Elevi Robert Bacher
Cunoscut ca unul dintre autorii conceptului de „ spin ”, șeful misiunii „Alsos”
Premii și premii
Sigla Wikiquote Citate pe Wikiquote
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Samuel Abraham Goudsmit  ( n.  Samuel Abraham Goudsmit ; 11 iulie 1902 , Haga  - 4 decembrie 1978 , Reno , Nevada ) a fost un fizician teoretician american de origine olandeză. Membru al Academiei Naționale de Științe din SUA ( 1947 ). Lucrările științifice sunt dedicate mecanicii cuantice , fizicii atomice și nucleare , problemelor de spectroscopie . A câștigat cea mai mare faimă datorită descoperirii spinului electronului, realizată împreună cu George Uhlenbeck . Timp de mulți ani a fost redactor al revistelor Societății Americane de Fizică .

Biografie

Educație și carieră științifică timpurie

Samuel Goudsmit s-a născut la Haga din oameni de afaceri evrei: tatăl său, Isaac, era comerciant de articole de toaletă, iar mama sa, Marianne Gompers, deținea un magazin la modă de pălării pentru femei . Samuel a devenit interesat de fizică la vârsta de unsprezece ani, când a citit undeva că folosind metode spectroscopice este posibil să se determine compoziția Soarelui și a altor stele. După ce a părăsit școala în 1919, a intrat la Universitatea din Leiden , unde Paul Ehrenfest a devenit curând liderul său [5] . La începutul anului 1920, Goudsmit și-a însoțit tatăl într-o călătorie de afaceri la Reutlingen și, la recomandarea lui Ehrenfest, a vizitat Tübingen , în apropiere, unde l-a întâlnit pe Friedrich Paschen , care l-a interesat pe tânăr de problemele nerezolvate ale spectroscopiei. În vara anului 1921, Goudsmit a venit din nou la Paschen, care l-a introdus în detaliile tehnice ale studiilor spectroscopice [6] .

Deja în 1921, la vârsta de 19 ani, Goudsmit a publicat prima sa lucrare în prestigioasa revistă Die Naturwissenschaften , dedicată unei încercări de explicație relativistă a dubletelor de metale alcaline . În următorii câțiva ani, el a continuat să se concentreze asupra trăsăturilor spectrelor complexe și a efectului Zeeman , publicând o serie de lucrări, inclusiv co-autori cu Dirk Coster și Ralph Kronig . Între timp, Ehrenfest, potrivit lui Goudsmit, a considerat că „nu ar fi un adevărat teoretician” și i-a găsit un loc de muncă în laboratorul lui Peter Szeeman din Amsterdam . Aici Goudsmit a lucrat jumătate din săptămână, iar cealaltă jumătate a petrecut-o în Leiden [7] .

În vara anului 1925, George Uhlenbeck s-a întors de la Roma , după ce a lucrat acolo câțiva ani ca profesor pentru fiul ambasadorului olandez. Ehrenfest i-a invitat să lucreze împreună. Munca în comun le-a oferit ambilor tineri oameni de știință multe: Uhlenbeck a aflat despre problemele teoriei cuantice a spectrelor, iar Goudsmit a putut să le privească din punctul de vedere al unor considerații fizice mai generale. După cum și-a amintit mai târziu Goudsmit,

Mintea deschisă și prospețimea percepției lui Uhlenbeck atunci când a abordat problemele atomice, numeroasele sale remarci sceptice și întrebări inteligente ne-au condus la o serie de noi rezultate semnificative ... <> ... ca fizicieni, Uhlenbeck și cu mine nu semănam prea mult reciproc. Acest lucru este explicat cel mai bine cu următorul exemplu simplificat. Când i-am spus despre factorii Lande , el a întrebat, spre marea mea surprindere: „Cine este Lande ?” Când a menționat cele patru grade de libertate ale unui electron, l-am întrebat: „Ce este un grad de libertate ?” [opt]

Rezultatul acestei colaborări a fost descoperirea spinului electronului de către Uhlenbeck și Goudsmit .

Descoperirea spinului electronului

În octombrie 1925, Goudsmit, împreună cu George Uhlenbeck , au introdus conceptul de spin în fizică : pe baza analizei datelor spectroscopice , ei au propus să considere electronul ca un „vârf rotativ” cu propriul său moment mecanic egal și propriul său magnetic . moment egal cu magnetonul Bohr . Idei similare le-au aparut multor fizicieni, dar nu au fost formulate cu suficienta claritate. Deci, în 1921, Arthur Compton , încercând să explice proprietățile magnetice ale materiei, a exprimat ideea unui electron care se rotește „ca un giroscop miniatural ”. Mai târziu, Wolfgang Pauli, într-o lucrare celebră despre principiul excluderii , a fost forțat să atribuie electronului „două valoare nedescrisă clasic”. La începutul anului 1925, Ralph Kronig a sugerat că această ambiguitate ar putea fi explicată prin rotația electronului în jurul axei sale, dar în curând a întâmpinat dificultăți serioase (conform calculelor, viteza de pe suprafața electronului trebuie să depășească viteza luminii ). . În plus, această ipoteză a întâlnit o reacție negativă din partea lui Pauli, Hendrik Kramers și Werner Heisenberg , iar Kronig a decis să nu o publice [9] .

Aparent, această ambiguitate (al patrulea grad de libertate sau număr cuantic al electronului) a fost, de asemenea, punctul de plecare al lucrării lui Uhlenbeck și Goudsmit și, de asemenea, au decis să o conecteze cu rotația electronului în jurul axei sale. Ei au studiat vechea lucrare a lui Max Abraham privind rotația unei sfere încărcate, dar în curând s-au confruntat cu aceleași dificultăți ca și Kronig. Cu toate acestea, ei și-au raportat conjectura lui Ehrenfest, căruia i-a plăcut. Și-a invitat studenții să scrie o scurtă notă pentru revista Die Naturwissenschaften și să i-o arate lui Hendrik Lorentz . Lorentz a făcut o serie de calcule ale proprietăților electromagnetice ale unui electron în rotație și a demonstrat absurditatea concluziilor la care duce această ipoteză [10] . Uhlenbeck și Goudsmit au considerat că este mai bine să nu-și publice articolul, dar era prea târziu: Ehrenfest îl trimisese deja la tipărire. Despre aceasta el a remarcat:

Amândoi sunteți suficient de tineri încât să vă permiteți să faceți o prostie! [unsprezece]

Text original  (germană)[ arataascunde] Sie sind beide jung genug um sich eine Dummheit leisten zu know!

Apariția articolului lui Uhlenbeck și Goudsmit a dat naștere unei discuții aprinse despre ipoteza spinului în cercurile științifice. Pe lângă dificultățile de mai sus, care au fost cauzate de conceptul de rotație a electronilor, problema factorului suplimentar 2, care a apărut în expresia pentru structura hiperfină a spectrului de hidrogen, a rămas nerezolvată. Prin urmare, la început, atitudinea față de spin a fost foarte sceptică. Poziția lui Niels Bohr s-a dovedit a fi decisivă , care a acceptat cu entuziasm apariția acestei ipoteze, care a deschis noi posibilități de descriere a atomului. Bohr i-a invitat pe Uhlenbeck și Goudsmit să își expună din nou argumentele într-un articol pentru revista Nature și l-a însoțit de propriile sale observații. Corectitudinea ideii de spin a devenit în cele din urmă clară în primăvara anului 1926 , când calculele interacțiunii spin-orbită , efectuate de Llewellyn Thomas și Yakov Frenkel , ținând cont de efectele relativiste (așa-numita precesie Thomas ), au făcut posibilă pentru a explica structura fină a spectrelor (inclusiv eliminarea factorului suplimentar) și efectul Zeeman anormal [12] .

Ideea de spin era literalmente în aer: pe lângă oamenii de știință deja menționați, gânduri similare au fost exprimate de Harold Urey (pentru electron), Shatyendranath Bose (pentru foton) și același Pauli (pentru nucleul atomic) . Din acest motiv, nu este posibil să se determine fără echivoc prioritatea în problema deschiderii unei rotiri. Aparent, acesta a fost principalul motiv pentru care descoperirea spin-ului nu a fost niciodată distins cu Premiul Nobel [13] .

Până în 1927, când a venit timpul să-și scrie teza de doctorat, Goudsmit era deja un expert recunoscut în domeniul spectroscopiei atomice. În 1926, a primit o bursă Rockefeller și a petrecut câteva luni la Institutul Niels Bohr din Copenhaga și, de asemenea, a vizitat din nou Tübingen, unde, împreună cu Ernst Back , a studiat scindarea liniilor spectrale în câmpuri magnetice puternice ( Paschen-Back). efect ) [14] . Susținerea disertației a avut loc la Leiden pe 7 iulie 1927 (Uhlenbeck și-a susținut și teza în aceeași zi) [15] .

Până atunci, Uhlenbeck și Goudsmit acceptaseră deja o ofertă de a ocupa locul lui Oskar Klein la Universitatea din Michigan din Ann Arbor . În primăvară, Ehrenfest l-a convins pe domnul Walter Colby, care căuta candidați potriviți în Europa, să ducă doi oameni deodată în acest loc, „ca să aibă cu cine să vorbească”. La sfârșitul lunii august, împreună cu soțiile lor, au plecat din Europa. Oppenheimer i-a întâlnit în portul din New York , iar după câteva zile în care l-au vizitat la începutul lunii septembrie, au ajuns cu trenul în Ann Arbor [16] . Goudsmit a fost căsătorit cu Jaantje Logher , cu care a avut o fiică, Esther, care a devenit biolog. Mulți ani mai târziu, în 1960 , au divorțat. A doua soție a lui Goudsmit a fost Irene Bejach [17] .

Universitatea din Michigan

În ciuda statutului de provincie al Universității din Michigan , până atunci s-a format aici o mică companie de tineri teoreticieni talentați: pe lângă proaspătul sosiți Uhlenbeck și Goudsmit, Otto Laporte , un student al lui Arnold Sommerfeld , și David Dennison , un student la Klein , a lucrat aici [18] . Curând, școlile anuale de vară au devenit cel mai important eveniment din viața universității : datorită legăturilor dintre Uhlenbeck și Goudsmit, mulți fizicieni de seamă (Ehrenfest, Kramers, Fermi, Pauli, Sommerfeld, Dirac etc.) au venit în Michigan cu prelegeri [19]

La Ann Arbor, Goudsmit a continuat să se concentreze pe subiecte spectroscopice, publicând o serie de lucrări despre structura hiperfină a spectrelor . Împreună cu studentul său absolvent Robert Bacher , el a dezvoltat o tehnică pentru calcularea nivelurilor de energie ale stărilor necunoscute ale unui atom bazată pe relații liniare între nivelurile cunoscute de atomi și ioni. În 1933 au publicat o monografie în care au făcut prima încercare de a generaliza informații despre nivelurile de energie ale atomilor obținute din studii spectroscopice [20] . Cu trei ani mai devreme, fusese publicată o carte despre teoria spectrelor de linii, bazată pe teza de doctorat a lui Goudsmit. Cartea a fost scrisă împreună cu Linus Pauling , pe care Goudsmit l-a întâlnit în timpul uneia dintre vizitele sale la Copenhaga [21] .

Goudsmit a fost unul dintre primii care a realizat că datele spectroscopice ar putea fi folosite pentru a determina rotațiile și momentele magnetice ale nucleelor, iar în 1933 a calculat aceste cantități pentru diferite elemente ale tabelului periodic. De la mijlocul anilor 1930, a participat la o serie de lucrări teoretice și experimentale privind noua problemă a difuziei , împrăștierii și moderarii neutronilor . De asemenea, a studiat teoretic împrăștierea electronilor [22] .

Al doilea razboi mondial. Alsos Mission

După izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial și chiar înainte de intrarea Statelor Unite în acesta, Goudsmit, fiind un antifascist convins , s-a mutat într-o funcție temporară la Universitatea Harvard , în speranța că aici ar putea fi de mai mult folos în chestiuni militare. În 1941, s-a alăturat Laboratorului de Radiații de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts , unde s-a lucrat pe teme radar [22] . A participat la coordonarea cercetărilor cu oamenii de știință britanici, s-a ocupat de întocmirea de rapoarte tehnice și de documentație importante [23] .

În mai 1944, Goudsmit a fost numit director științific al misiunii secrete Alsos , al cărei scop era acela de a determina cât de departe au progresat oamenii de știință germani în dezvoltarea armelor nucleare . Deși el însuși a recunoscut că nu știe de ce l-a ales armata pentru această funcție, cunoștințele sale personale cu aproape toți fizicienii de seamă din Europa a jucat probabil un rol. În plus, întrucât Goudsmit nu a fost implicat în dezvoltarea bombei atomice americane , nu a putut divulga nicio informație clasificată în cazul în care ar fi fost capturat. Sarcina lui Goudsmit și a personalului său a inclus vizitarea laboratoarelor de cercetare germane în primele ore după eliberarea de sub naziști și colectarea informațiilor direct la fața locului, exportul de documentație și echipament. Concluzia la care a ajuns misiune a fost că oamenii de știință germani conduși de Werner Heisenberg erau foarte departe de obiectivul lor: nici măcar nu au reușit să abordeze condițiile critice pentru dezvoltarea unei reacții nucleare în lanț , în timp ce în SUA a fost primul reactor nuclear în funcțiune. creat de Enrico Fermi în 1942 . Goudsmit a prezentat rezultatele investigației sale într-o formă populară în cartea Alsos, publicată în 1947 și a rezistat la mai multe retipăriri [23] [24] .

După eliberarea Haga, Goudsmit și-a vizitat orașul natal. Casa în care a crescut a fost abandonată. Din documentele administrației naziste, a aflat că părinții lui au murit într-unul dintre lagărele de concentrare . Aceasta a fost o lovitură puternică pentru el [25] [26] .

Goudsmit a fost implicat în stabilirea unei liste de oameni de știință germani care au fost arestați de misiunea sa și internați la Farm Hall, lângă Londra , unde au fost deținuți timp de șase luni. În acest timp, au avut loc bombardamentele atomice de la Hiroshima și Nagasaki , iar Heisenberg și colegii săi au prezentat teza că eșecul lor de a construi o bombă atomică s-a datorat opoziției lor morale față de regimul nazist. Goudsmit s-a opus în repetate rânduri acestei versiuni, deoarece avea suficiente informații complete pentru a fundamenta motivele obiective ale eșecului proiectului atomic nazist (dezbinarea eforturilor oamenilor de știință, obstacole birocratice, lipsa materialelor etc.). Cu toate acestea, el a menținut o prietenie cu Heisenberg până în ultimele sale zile și l-a considerat unul dintre cei mai mari fizicieni ai timpului nostru [27] [28] .

Activitati administrative si editoriale. Ultimii ani

După ce și-a încheiat misiunea în Europa, Goudsmit a acceptat o ofertă de la Universitatea Northwestern , dar în 1948 s-a alăturat noului laborator național Brookhaven și s-a mutat la Long Island [27] . În 1952-1960 a condus departamentul de fizică al laboratorului [29] . De la sfârșitul anilor 1940, el a fost implicat în principal în activități administrative și sociale, a lucrat la un moment dat ca consultant guvernamental în domeniul secretului, a fost unul dintre organizatorii Federației Oamenilor de Știință Atomiști și a vorbit în apărarea lui Robert Oppenheimer în timpul audierilor privind secretul său. cazul [30] .

În 1951, Societatea Americană de Fizică l-a numit pe Goudsmit editor al principalului jurnal american de fizică, Physical Review (precum și însoțitorul său Reviews of Modern Physics ). Redacția sa mutat de la Universitatea din Minnesota la Brookhaven, unde se află încă. În 1958, Goudsmit a inițiat înființarea unei noi reviste, Physical Review Letters , care a devenit rapid una dintre cele mai prestigioase reviste de fizică datorită vitezei extraordinare de publicare atinsă prin noi mijloace tehnice. În 1966, având în vedere creșterea activității editoriale (secțiunile de subspecialitate au început treptat să apară din Physical Review ), Goudsmit a devenit primul redactor-șef al întregii serii de publicații a Societății Americane de Fizică și a rămas în acest post până la demisia sa în 1974 [ 31] .

După demisia sa, a decis să părăsească Brookhaven și a acceptat o invitație pentru a deveni profesor onorific la Universitatea din Nevada, Reno . Și-a dedicat energiile predării. La 4 decembrie 1978, a murit în urma unui atac de cord în campusul universitar [32] .

Trăsături de personalitate

Fostul redactor-șef al revistelor Societății Americane de Fizică, Benjamin Bederson, a rezumat calitățile personale ale lui Goudsmit după cum urmează:

Goudsmit era un om extrem de activ; era cunoscut pentru sentimentele sale puternice, caracterul său plin de compasiune, dezgustul său extrem față de regimul nazist, credința în libertatea științei și a individului și, cu toate acestea, modestia sa profundă față de tot ceea ce a realizat. [4] .

Text original  (engleză)[ arataascunde] Goudsmit a fost o persoană intens activă; era cunoscut pentru sentimentele sale puternice, caracterul său plin de compasiune, detestarea sa intensă față de regimul nazist și credința în libertatea academică și personală și, cu toate acestea, modestia și umilința sa profund resimțite în tot ceea ce a realizat.

După cum au remarcat mulți colegi și contemporani, Goudsmit, nedeținând mari abilități analitice, s-a bazat mai mult pe intuiție, susținută de cunoașterea datelor empirice. Potrivit lui Uhlenbeck,

... el... cunoștea remarcabil spectroscopia... Ea era specialitatea lui. Mai ales când a fost necesar să se dea o interpretare matematică formală, să se uite la materialul experimental în termeni de numere și să se găsească modele. În aceasta era un maestru recunoscut [33] .

Isidore Rabi l-a numit pe Goudsmit „detectiv” și într-adevăr avea o înclinație distinctă pentru dezvăluirea misterelor: a urmat un curs de muncă de detectiv, a fost pasionat de egiptologie și a învățat să citească hieroglife [29] (a publicat chiar mai multe articole în reviste de arheologie, deși se considera doar amator [32] ). Această tendință de investigație pentru Goudsmit i-a fost utilă în timpul misiunii Alsos, dar i-a afectat și munca științifică. Fostul său student și colaborator Robert Bacher și-a amintit:

Printre fizicieni, absolut nimeni nu era ca el. Era un fizician teoretician, dar majoritatea teoreticienilor, evident înclinați spre matematică și plini de mecanică cuantică și chestii, își întorceau nasul la Sam, pentru că dacă ceva ar trebui să fie dificil, atunci asta nu este pentru el... Cu toate acestea, a avut o mulțime de idei cu adevărat geniale [34] .

Text original  (engleză)[ arataascunde] Nu era absolut nimeni ca el în fizică. Era un fizician teoretician, dar cei mai mulți teoreticieni, foarte înclinați din punct de vedere matematic și plini de mecanică cuantică și așa mai departe, își închideau nasul la Sam, pentru că dacă ceva trebuia să fie complicat, aceasta nu era abordarea lui... Dar avea multe idei cu adevărat geniale.

Cu toate acestea, conștientizarea limitărilor propriilor capacități a avut un impact negativ asupra stării sale de spirit. Abraham Pais , un student al lui Uhlenbeck, a scris:

A experimentat un complex de inferioritate, un sentiment de nesiguranță. Cred că motivul a fost faptul că nu a fost niciodată puternic în fizica teoretică... era mai degrabă un „detectiv” în fizică. Dar acest lucru nu mi-a afectat deloc respectul și sentimentele prietenești față de el [29] .

Premii [35]

Publicații

Cărți

Articole principale

Câteva articole în limba rusă

Note

  1. ↑ 1 2 Samuel Abraham Goudsmit // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 12 S.A. _ Goudsmit // Biografisch Portaal - 2009.
  3. ↑ 12 S.A. _ Goudsmit // KNAW Fosti membri 
  4. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978)  // Memorii biografice ale Academiei Naționale de Științe. - 2008. - P. 4.
  5. ↑ A. Pais . George Eugene Uhlenbeck // Genii ale științei . - M. : IKI, 2002. - S. 374.
  6. ↑ S. Goudsmit. Descoperirea spinului electronului (din istoria fizicii)  // UFN . - 1967. - T. 93 , nr. 9 . - S. 153 .
  7. ↑ S. Goudsmit. Descoperirea spinului electronilor. S. 154.
  8. ↑ S. Goudsmit. Descoperirea spinului electronilor. S. 155.
  9. ↑ M. Jammer . Evoluția conceptelor de mecanică cuantică. - M . : Nauka, 1985. - S. 149-151.
  10. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. p. 377-379.
  11. ↑ M. Jammer. Evoluția conceptelor de mecanică cuantică. p. 152-153.
  12. ↑ M. Jammer. Evoluția conceptelor de mecanică cuantică. pp. 154-155.
  13. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. p. 382-383.
  14. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) p. 10.
  15. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. p. 385-386.
  16. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. p. 387-388.
  17. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P.7.
  18. ↑ GW Ford. George Eugene Uhlenbeck (1900-1988)  // Memorii biografice ale Academiei Naționale de Științe. - 2009. - P. 12.
  19. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. p. 392-393.
  20. ↑ Vezi memoriile lui Bacher despre lucrul cu Goudsmit: Mary Terrall. Interviu cu Robert F. Bacher.  (engleză) . Proiect de istorie orală . Arhivele Institutului de Tehnologie din California. Data accesului: 11 mai 2010. Arhivat din original la 28 ianuarie 2012.
  21. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P.9.
  22. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P. 11.
  23. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P. 12-13.
  24. ↑ M. Walker. Național-socialismul german și căutarea energiei nucleare, 1939-1949 . - Cambridge: University Press, 1993. - P. 153-160.
  25. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) p. 14.
  26. ↑ M. Walker. Național-socialismul german și căutarea energiei nucleare, 1939-1949. p. 154.
  27. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P. 15-16.
  28. ↑ Discuția lui Goudsmit și Heisenberg este dedicată capitolului cărții: M. Walker. Național-socialismul german și căutarea energiei nucleare, 1939-1949. P. 204-221.
  29. ↑ 1 2 3 A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. p. 388-389.
  30. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) p. 17.
  31. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P. 18-19.
  32. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) p. 20.
  33. ↑ A. Pais. George Eugene Uhlenbeck. S. 375.
  34. ↑ Mary Terrall. Interviu cu Robert F. Bacher. P. 38-39.
  35. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) p. 22.
  36. ^ Samuel Goudsmit pe site-ul John Simon Guggenheim Memorial Foundation . Preluat la 12 mai 2017. Arhivat din original la 29 august 2019.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii