Моттельсон Бенжамин Рой

Род. 9 июля 1926 г. Нобелевская премия по физике, 1975 г. совместно с Оге Бором и Джеймсом Рейнуотером

Американо-датский физик Бенжамин Рой Моттельсон родился в Чикаго в семье Гудмена Моттельсона, инженера, и Джорджии (в девичестве Блум) Моттельсон. Второй из трех детей, мальчик рос в живой интеллектуальной атмосфере, царившей в семье. Он ходил в школу в Ла-Гранже (штат Иллинойс) и закончил ее в годы второй мировой войны. Будучи приписанным к флоту, он прошел офицерскую подготовку в Университете Пердью, в который и вернулся после окончания войны. Став бакалавром в 1947 г., он поступил в Гарвардский университет, где выполнил диссертационную работу по физике под руководством Джулиуса С. Швингера и в 1950 г. получил докторскую степень.

В этом же году Гарвард наградил Моттельсон стипендией для поездки за границу, что позволило ему проводить исследования в Институте теоретической физики в Копенгагене. Он продолжил свою работу в этом институте в последующем, получая стипендию вначале от Комиссии по атомной энергии США, а затем от ЦЕРНа (Европейской организации ядерных исследовании). В 1957 г., с момента основания Нордического института теоретической атомной физики (Нордита) в Копенгагене, он стал в нем профессором, а в 1981 г. сменил Оге Бора на посту директора Нордита.

С самого начала работы в Институте теоретической физики М. тесно сотрудничал с Оге Бором в разработке проблем ядерной теории. Бор (один из шести сыновей Нильса Бора) незадолго до этого вернулся из Колумбийского университета, где работал вместе с Джеймсом Рейнуотером. Последний к тому времени уже внес существенный вклад в теорию строения атомного ядра, причем многие проблемы он интенсивно обсуждал с Бором. Используя новые идеи. Бор и М. разработали всестороннюю теорию поведения ядра, которую они назвали коллективной моделью.

В то время ученые пытались объяснить поведение большого числа протонов и нейтронов (известных под общим названием нуклонов) в большом ядре с помощью двух теоретических моделей Согласно капельной модели, предложенной Нильсом Бором в 1936 г., ядро во многом похоже на каплю жидкости, которая колеблется и изменяет форму. Капельная модель позволяла объяснить деление ядра, но заводила в тупик при объяснении других его свойств. Согласно оболочечной модели, предложенной в 1949 г. Марией Гепперт-Майер и И. Хансом Д. Йенсеном, предполагается, что нуклоны движутся внутри ядра по независимым концентрическим орбитам, или оболочкам, во многом подобно тому, как электроны движутся в атоме. Согласно их теории, сила, действующая на один нуклон, равна сумме сил, порожденных всеми нуклонами ядра. Гепперт-Майер и Йенсен выдвинули гипотезу, согласно которой поле этой коллективной силы сферически симметрично. Однако экспериментальные данные показали, что распределение электрического заряда некоторых ядер не имеет той сферической конфигурации, которую оно должно было бы иметь согласно оболочечной модели.

Рейнуотеру пришла в голову идея, что центробежные силы могли бы вызывать деформацию орбит, так что вся конфигурация приняла бы дынеобразную форму, он опубликовал эту идею в 1950 г. Гипотеза Рейнуотера хорошо согласовывалась с тем, над чем размышлял Оге Бор, и по возвращении в Копенгаген в конце этого же года Бор начал разрабатывать обстоятельную теорию поведения ядра. Два года спустя он опубликовал вместе с М. совместную модель ядра, базировавшуюся на идее Рейнуотера. В этой модели был осуществлен синтез жидкообразного поведения ядра, описанного капельной моделью, и орбитальнонуклонных свойств, присущих оболочечной модели.

Согласно модели Бора – Моттельсона, совместное воздействие нуклонов приводит к тому, что поверхность ядра ведет себя подобно поверхности капли жидкости. В то же время орбитальная структура ядра допускает деформации, что приводит к колебаниям и вращениям поверхности. Если внешняя оболочка ядра обладает полным комплектом нуклонов, то, согласно Бору и М., ядро имеет сферическую форму, когда же внешняя оболочка не заполнена, ядро принимает дынеобразную форму. Они обнаружили, что деформированные ядра обладают рядом новых мод колебаний и вращении, включая поверхностные волны и моды «дыхания», при которых происходят колебания размеров ядра. Предыдущие модели не сумели предсказать эти явления, поскольку они не принимали в расчет взаимодействие между нуклонами.

Коллективная модель позволила Бору и М. предсказать свойства деформированных ядер и подтвердить эти предсказания экспериментально. Когда же эксперименты, проделанные другими физиками, также подтвердили их теорию, оба ученых сообщили о своих открытиях в 1953 г. После опубликования коллективной модели М. и Бор продолжали и дальше развивать свою ядерную теорию.

В 1975 г. Моттельсон разделил Нобелевскую премию по физике с Бором и Рейнуотером «за открытие связи между коллективным движением и движением одной частицы в атомных ядрах и создание на основе этой связи теории строения атомного ядра». Выдвинув коллективную теорию, сказал при презентации лауреатов Свен Йоханссон, член Шведской королевской академии наук, М. и Бор «дали стимул новым теоретическим исследованиям, но, что самое главное, они способствовали проведению многочисленных экспериментов для проверки их теоретических предсказаний». Результатом, сказал Йоханссон, явилось «углубленное понимание структуры атомного ядра. Например, они показали… что нуклоны имеют тенденцию образовывать пары. Вследствие этого ядерное вещество обладает свойствами, напоминающими свойства сверхпроводников».

В 1948 г.Моттельсон женился на Нэнси Джэйн Рено; у них трое детей. В 1971 г. все они приняли датское гражданство. Жена М. умерла от рака в 1975 г., незадолго перед тем, как М. был награжден Нобелевской премией. Известный как человек исключительного интеллекта и способностей, М. в свободное время ездит на велосипеде, занимается плаванием и музыкой; однако большую часть своей жизни он посвящает размышлениям над атомным ядром и его поведением. Кроме Нобелевской премии, М. имеет почетные ученые степени Университета Пердью и Гейдельбергского университета.

www.library.by

Бор Оге Нильс

Род. 19 июня 1922 г. Нобелевская премия по физике, 1975 г. совместно с Бенжамином Р. Моттельсоном и Джеймсом Рейнуотером Датский физик Оге Нильс Бор родился в Копенгагене и был четвертым из шести сыновей Маргарет (в девичестве Норлунд) Бор и Нильса Бора. Воспитываясь в атмосфере Института теоретической физики (ныне Институт Нильса Бора) в Копенгагене, который возглавлял…

Хьюиш Энтони

Род. 11 мая 1924 г. Нобелевская премия по физике, 1974 г. совместно с Мартином Райлом Английский радиоастроном Энтони Хьюиш, младший из трех сыновей банкира Эрнеста Уильяма Хьюиша и урожденной Фрэнсис Грейс Лэнвон Пинч, родился в г. Фой (Корнуолл). Детские годы он провел в Ньюкэе на северном побережье Корнуолла. С 1935 по 1942 г. Хьюиш учился…

Юкава Хидэки

23 января 1907 г. – 8 сентября 1981 г. Нобелевская премия по физике, 1949 г. Японский физик Хидэки Юкава родился под именем Хидэки Огава в Токио, но после женитьбы принял фамилию своей жены – Юкава; он был пятым из семи детей Такудзи и Коюки Огава. Через год после его рождения семья переехала в Киото, где…