СЛУЖБОМЕР

неделя, май 27, 2018

Нобелови лауреати – 1951 година

Джон Кокрофт (John Cockcroft)

27 май 1897 г. – 18 септември 1967 г.

Нобелова награда за физика, 1951 г. (заедно с Ърнест Уолтън)

(За изследователска му работа по преобразуването на атомните ядра с помощта на изкуствено ускорени атомни частици.)

Английският физик Джон Дъглас Кокрофт е роден в Тодмордън, Йоркшир. Той е най-големият от петимата синове на Джон Артър Кокрофт и Мод (Филдън) Кокрофт. Баща му притежава малка предачна фабрика и трима от неговите братя тръгват по стъпките на баща си, защото семейството им се занимава с този бизнес вече пет поколения наред. Но Джон, блестящ ученик и спортист, получава през 1914 г. стипендия за следване в Манчестърския университет.

В Манчестър Кокрофт започва да учи математика и посещава лекциите на физика Ърнест Ръдърфорд. Ръдърфорд, като получава признание за своите изследвания на радиоактивността и строежа на атома, успява да докаже, че алфа-частиците са хелиеви атомни ядра. Нещо повече, той доказва, че атомите се състоят от положително заредени ядра, около които обикалят по орбити отрицателно заредени електрони. Това е време, когато пред математиците и физиците се изправят множество сериозни проблеми. Радиоактивността е открита от Анри Бекерел преди по-малко от двадесет години, през 1896 г.; теорията за относителността наАлберт Айнщайн, публикувана през 1905 г., е едва в началото на осмислянето си от учените. Но започва Първата световна война и през 1915 г., след едногодишни занимания в университета, Кокрофт се записва в доброволческото формирование „Асоциация на младите християни“. През същата година е призован в армията. До излизането си в запас през 1918 г. воюва на Западния фронт и се издига в службата от сигнализатор до офицер в Кралската полева артилерия.

Като се връща в Манчестър, Кокрофт започва да се занимава с електротехника и за изследванията си получава през 1922 г. степента бакалавър. След това става стипендиант по математика в колежа „Сент Джон“ в Кеймбридж, получава там през 1924 г. степента магистър и постъпва в кеймбриджката лаборатория „Кавендиш“ като младши асистент-изследовател. Четири години по-късно получава докторска степен. В Кеймбридж Кокрофт чете лекции по физика и се занимава с математически и технически разработки. Заедно с руския физик Пьотр Капица разработва трансформаторни намотки за получаване на интензивни магнитни полета. Изследва също така повърхностните слоеве, получени с помощта на атомни снопчета.

Ръдърфорд е директор на лабораторията „Кавендиш“ от 1919 г., идвайки там като известен вече учен, доказал, че атомното ядро може да се разрушава с бомбардиране от субатомни частици. Деленето на ядрото, което Ръдърфорд осъществява, използвайки естествено излъчване на алфа-частици (хелиеви ядра) и превръщайки при това атомите на азота в атоми на кислород, открива ново поле за експериментални изследвания. Следващата най-близка цел е да се осъществи преобразуване на атомите в много по-големи мащаби, отколкото е осъществимо с методите на Ръдърфорд. Някои изследователи смятат, че това може да стане с ускоряване на атомни частици в големи количества. Но тъй като положително заредените частици се отблъскват силно от атомните ядра, които също са заредени положително, трябва да се получат извънредно големи ускорения.

Много учени и в Европа, и в Съединените щати се надпреварват да получат по-голямо ускорение на частиците, използвайки различни подходи. При така наречения пряк метод се получава енергия с помощта на единичен високоволтов електрически импулс. При друг метод частиците се ускоряват, като преминават циклично през низковолтово поле няколко пъти. От двата метода цикличният изглежда за повечето от изследователите по-обнадеждаващ: макар че за него се изисква по-сложно оборудване, напрежението, което се използва, е напълно достъпно, докато при прекия метод необходимото високо напрежение се получава по онова време трудно.

Вдъхновен от теориите на физика с руски произход Георгий Гамов, Кокрофт решава да развие прекия метод. С помощта на квантовата механика Гамов пресмята, че понеже имат вълнови свойства, субатомните частици могат да проникнат понякога през ядрената бариера, дори и когато енергията им не е достатъчна за нейното преодоляване. Уравненията на Гамов обясняват как алфа-частиците могат да напускат ядрата на радиоактивните елементи; но Кокрофт разбира, че същите принципи позволяват на други частици да проникват в ядрото с помощта на енергия, която е съществено по-малка, отколкото се смята преди това.

С Ърнест Уолтън, негов колега от лабораторията „Кавендиш“, Кокрофт разработва основаваща се на прекия метод установка, способна да подава напрежение само от 600 киловолта в тръба, съдържаща водород. (За преодоляване на ядрената бариера са необходими няколко милиона волта.) С помощта на тази установка Кокрофт и Уолтън бомбардират през април 1932 г. литий с водородни ядра (протони). „Почти веднага – спомня си по-късно Кокрофт, - при енергия от 125 киловолта, доктор Уолтън забеляза ядрена сцинтилация, характерна за алфа-частиците“. Те превръщат лития и водорода в хелий, като стават първите учени, които успяват да разделят атома по изкуствен път. Тяхното достижение е също така експериментално потвърждение на теорията на Гамов и доказва, че количеството енергия, освобождаваща се при преобразуването на атомите, съответства точно на основното уравнение от теорията за относителността на Айнщайн: E = mc2.

През 30-те години Кокрофт продължава своите експерименти, използвайки различни бомбардиращи частици и атомни ядра, такива като бор и флуор. След откриването на изкуствените радиоактивни елементи от Фредерик Жолио и Ирен Жолио-Кюри Кокрофт и Уолтън доказват, че също могат да получат такива елементи, облъчвайки бор и въглерод с ядра на водород. През 1934 г. Кокрофт, способен администратор, е назначен за директор на лабораторията „Монд“ на Кралското дружество в Кеймбридж. Една година по-късно заедно с Ръдърфорд се заема да преобразува лабораторията „Кавендиш“, по-специално установения там циклотрон – ускорител, изобретен от Ърнест О. Лорънс. Цикличните ускорители са бързо усъвършенствани и стават общоприети, макар че генераторът на Кокрофт и Уолтън продължава да се използва като източник на протони в редица мощни установки.

През 1939 г. започва Втората световна война и Кокрофт участва във военните разработки на Великобритания. Възложена му е основната отговорност за разработването и прилагането на радарите, решаващ фактор, който осигурява успех на Британия във въздушната война с Германия. През 1940 г. е изпратен в САЩ като вицепрезидент на комисията, която води преговорите за обмен на техническа военна информация с американските учени преди включването на Съединените щати във войната. След като се връща от САЩ, Кокрофт оглавява отдела за научни изследвания на британските ВВС. През 1944 г. заминава за Канада и поема ръководството на отдела за атомна енергия, подчинен на Националния изследователски съвет на Канада; тази групата участва в Манхатънския проект за разработването и производството на първата атомна бомба.

Кокрофт се връща в Англия през 1946 г., за да оглави новото ведомство за изследвания в областта на атомната енергия, резултат от дейността на което е първата създадена в света атомна електроцентрала в комплекса Селафилд, Северна Англия. Активен участник в много области, Кокрофт е член на Британското управление за атомна енергия и на ЦЕРН (Европейския център за ядрени изследвания в Женева, Швейцария). Той основава лабораторията, известна днес като лаборатория за високи енергии „Ръдърфорд“, чието първокласно оборудване е свободно достъпно за всички учени от британските университети.

През 1959 г. Кокрофт оглавява колежа „Чърчил“ в Кеймбридж. По време на смъртта си през 1967 г. той е президент на Пъгуошката конференция и един от лидерите на Лейбъристката партия.

Кокрофт се жени през 1925 г. за Юнис Елизабет Кребтри, семейството има четири дъщери и един син.

Освен с Нобелова награда Кокрофт е удостоен с Кралския медал на Кралското дружество (1954 г.), с международния златен медал Нилс Бор на Датското дружество на строителните инженери, електротехниците и механиците (1958 г.) и с наградата „За мирен атом“, учредена от фонда „Форд“ (1961 г.). Той е член на Кралското дружество, а също така почетен член на Американската академия на науките и изкуствата и на Шведската кралска академия на науките. През 1948 г. Кокрофт получава благородническа титла. Той има почетни степени от Оксфордския университет, Лондонския университет, университета в Торонто и университета в Глазгоу.

Източник: http://n-t.ru/nl/fz/cockcroft.htm

Превод от руски: Павел Б. Николов


ДО ТУК - в „Библиотека на Павел Николов – Нобелови награди“

Няма коментари:

Публикуване на коментар

Анонимни потребители не могат да коментират. Простащини от всякакъв род ги режа като зрели круши! На коментари отговарям рядко поради липса на време за влизане във виртуален разговор, а не от неучтивост. Благодаря за разбирането.