Раби Изидор Айзек

29 июля 1898 г. – 11 января 1988 г. Нобелевская премия по физике, 1944.

Американский физик Изидор Айзек Раби родился в Рыманове (бывшая Австро-Венгерская империя, ныне Польша) и был первым из двух детей разнорабочего Давида Раби и Женни (в девичестве Тейг) Раби. Вскоре после рождения Раби его отец эмигрирует в Соединенные Штаты, а через несколько месяцев присылает вызов жене и сыну. Раби вырос в нижнем Ист-Сайде и в Бруклине (г. Нью-Йорк), где его отец открыл небольшую овощную лавку. Родители Раби были глубоко религиозными евреями-хасидами, и сам он начал посещать религиозную школу, когда ему исполнилось три года. Начальное образование он получил в государственных школах Нью-Йорка. У любознательнейшего читателя публичной библиотеки рано проявляется интерес к науке и технике. В возрасте одиннадцати лет он разрабатывает телеграфную систему связи в местной округе и еще подростком публикует в научно-популярном журнале статью о том, как самому сделать электрические конденсаторы. Хотя родители надеялись, что их сын станет раввином, Раби отдает предпочтение занятиям в Бруклинской школе ремесел и получает Регентскую стипендию штата Нью-Йорк, предусматривающую оплату за обучение в Корнеллском университете в г. Итака (штат Нью-Йорк).

Начав обучение в Корнелле (1916) на факультете электротехники, Раби через три года оканчивает его со степенью бакалавра по химии. В течение следующих трех лет он работает химиком, но обнаруживает, что антисемитизм сужает круг открывающихся для него возможностей. В 1922 г. Раби возвращается в Корнеллский университет уже в качестве аспиранта-химика, но несколько позже приходит к выводу, что его истинное призвание – физика. После перехода в Колумбийский университет (1923) он зарабатывает на жизнь преподаванием в Нью-Йорк-Сити-колледже. В 1926 г. он получает степень доктора по физике за измерения магнитных свойств кристаллов. В ходе работы над диссертацией Раби настолько усовершенствовал метод измерений, что измерения, на которые прежде уходили годы, теперь могли быть выполнены за недели.

Вскоре после защиты докторской диссертации Раби получает стипендию для выполнения постдокторских исследований в Европе. Проведя два года в Германии и Дании, он устанавливает дружеско-деловые связи с Эрвином Шрёдингером, Арнольдом Зоммерфельдом, Нильсом Бором, Вольфгангом Паули и Отто Штерном, которые внесли неоценимый вклад в развитие квантовой теории атомных и субатомных систем. Квантовая теория утверждает, что частицы в атоме могут занимать только вполне определенные энергетические уровни; никакой энергии, располагающейся между этими разрешенными уровнями, никогда не наблюдается. Примерно в то время, когда Раби прибыл в Европу, Шрёдингер, Макс Борн, Вернер Гейзенберг и П.А.М. Дирак развили общий математический подход к квантовым проблемам, получивший название квантовой механики. Совокупность принципов этой новой науки позволила объяснить многие явления, которые не могли быть поняты на основе классической физики. Штерн и Вальтер Герлах осуществили опыт, позволивший создавать пучки атомов или молекул, впуская нагретый пар в вакуум через ряд щелей. Пропуская пучок атомов серебра через магнитное поле, они обнаружили два различных пучка вместо ожидаемого непрерывного гладкого размывания пучка: пучок расщепился! Это означало, что в магнитном поле атомы пучка могли принимать только две ориентации, соответствующие двум дискретным энергетическим уровням. Объяснить такое наблюдение было под силу только квантовой механике. После обсуждения этого эксперимента с Штерном Раби предложил усовершенствованный метод проведения измерений. Затем он встречался с Гейзенбергом, на которого произвел неизгладимое впечатление.

Раби возвращается в Нью-Йорк и в 1929 г. становится лектором (эта должность была предоставлена ему по рекомендации Гейзенберга), в 1930 г. – ассистентом-профессором, а в 1932 г. – адъюнкт-профессором Колумбийского университета. Руководя программой по теоретической физике в Колумбийском университете, Раби начинает собственные экспериментальные исследования атомных и молекулярных пучков на средства, предоставленные Гарольдом К. Юри, который в то время был профессором химии в этом университете. Эксперименты Штерна, обнаружившие ориентированность атомов в сильном магнитном поле, получили объяснение после того, как было открыто, что электроны обладают свойством, названным «спин»: в магнитном поле ось электронного спина может быть ориентирована в любом из двух направлений. Энергии этих двух состояний зависят от магнитного момента, связанного со спином электрона, а также от напряженности магнитного поля. Впоследствии было обнаружено, что атом также взаимодействует с магнитными полями посредством ядерного спина и связанного с ним магнитного момента. Теоретически вычисляя поведение атомов в более слабых магнитных полях, Раби предсказал, что молекулярный пучок расщепится более чем на две части. Число подпучков зависит от взаимодействия ядерных и электронных спинов друг с другом и с приложенным магнитным полем; каждый подпучок состоит из атомов с одинаковыми ядерными и электронными спинами. Ему удалось подтвердить свое предсказание экспериментально, когда он разработал метод измерения ядерного спина путем подсчета расщеплений молекулярного пучка.

В 1937 г. Раби обнаружил, что, прикладывая слабый сигнал на радиочастотах к молекулярному пучку в магнитном поле, можно заставить атомы изменять ориентацию их спинов. Управляя частотой радиосигнала, он получил возможность произвести точные измерения спина ядра и напряженности собственного магнитного поля ядра. Первые же измерения Раби оказались примерно в 10 раз точнее, чем измерения, выполненные существовавшими ранее методами, а последующее усовершенствование позволило довести преимущество в точности до 1000-кратного. Поскольку ядерный спин и связанное с ним ядерное магнитное поле являются фундаментальными свойствами ядра, для понимания особенностей поведения ядра необходимо точное знание их значений. Именно поэтому измерения Раби имели необычайно важное значение для такой развивающейся области, как ядерная физика.

После начала второй мировой войны исследовательская группа Раби в Колумбийском университете распалась. В 1940 г. Раби взял отпуск, чтобы занять пост заместителя директора радиолокационной лаборатории Массачусетского технологического института, где он отвечал за разработку микроволновых источников для их использования в радарных системах. В поисках надежных помощников Раби пригласил многих известных физиков, в том числе Джулиуса С. Швингера, Эдуарда М. Пёрселла, Роберта Х. Дикке и Джорджа Ю. Уленбека. Полагая, что радар способен быстрее обеспечить преимущества союзников в военной технике, чем атомная бомба, и потому отказавшись от участия в Манхэттенском проекте, Раби часто навещал лаборатории проекта в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико) в качестве неофициального консультанта Дж. Роберта Оппенгеймера. Он был среди тех ученых, кто присутствовал при первом испытании атомной бомбы в Аламогордо (штат Нью-Мексико). После войны он принимал участие в успешных попытках установить гражданский контроль над ядерной энергией и ее приложениями.

В 1944 г. Раби был удостоен Нобелевской премии по физике «за резонансный метод измерений магнитных свойств атомных ядер». Церемония вручения премии была отложена из-за войны, и Раби не довелось прочесть Нобелевскую лекцию. Выступая по радио, Эрик Хюльтен, член Шведской королевской академии наук, охарактеризовал предложенное Раби решение проблемы определения реакции атомов в магнитном поле как простое и изящное. «С помощью этого метода, – сказал Хюльтен, – Раби в определенном смысле установил радиосвязь с самыми маленькими частицами вещества, с миром электронов и атомного ядра».

В 1945 г. Раби возвратился в Колумбийский университет, где возглавил физический факультет. Хотя большинство ведущих физиков, вынужденных во время войны покинуть стены университета, не вернулись, Раби удалось возродить в университете физическую школу. Среди выдающихся физиков, работавших в Колумбийском университете в те годы, были Уиллис Ю. Лэмб и Поликарп Куш. На проведение измерений атомных спектров их отчасти натолкнули ранние исследования Раби Как глава факультета он принимал активное участие в создании Брукхейвенской национальной лаборатории в Лонг-Айленде – научно-исследовательского подразделения, проводящего исследования в области мирного использования атомной энергии, осуществляемые объединением университетов по контракту с Комиссией по атомной энергии США. В 1964 г. Раби был удостоен звания университетского профессора Колумбийского университета, а в 1967 г. – почетного профессора того же университета.

В 1926 г. Раби женился на Элен Ньюхаус. У супругов две дочери. Семья жила неподалеку от Колумбийского университета, в котором Раби время от времени читал лекции и участвовал в семинарах. В свободное от работы время он любил совершать прогулки, ходить в театр, а также путешествовать. Скончался он в 1988 г.

Кроме Нобелевской премии, Раби был удостоен медали Эллиота Крессона Франклиновского института (1944), международной золотой медали Нильса Бора Датского общества инженеров-строителей, электриков и механиков (1967), премии «За мирный атом», учрежденной Фондом Форда (1967), золотой медали Папина Колумбийского университета (1981), бразильского ордена Южного креста и французского ордена Почетного легиона. Раби – обладатель многих почетных докторских степеней, а также член и бывший президент (1950) Американского физического общества, член американской Национальной академии наук, Американского философского общества, Американской академии наук и искусств, академий наук Бразилии и Японии. Раби участвовал в работе международных комитетов по контролю над вооружениями и использованию ядерной энергии. В 1985 г. Колумбийский университет в знак признания его заслуг учредил кафедру физики Изидора Айзека Раби.

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…

Чедвик Джеймс

20 октября 1891 г. – 24 июля 1974 г. Нобелевская премия по физике, 1935 г. Английский физик Джеймс Чедвик родился в г. Боллингтоне, вблизи Манчестера. Он был старшим из четырех детей Джона Джозефа Чедвика, владельца прачечной, и Энн Мэри (Ноулс) Чедвик. Окончив местную начальную школу, он поступил в манчестерскую муниципальную среднюю школу, где выделялся успехами…