Поделиться:

О знаменитости

Роберт Оппенгеймер: биография


В 1930 году Оппенгеймер написал статью, которая, по существу, предсказывала существование позитрона. Эта идея была основана на работе Поля Дирака 1928 года, в которой предполагалось, что электроны могут иметь положительный заряд, но при этом отрицательную энергию. Для объяснения эффекта Зеемана в этой статье было получено так называемое уравнение Дирака, объединявшее квантовую механику, специальную теорию относительности и новое тогда понятие спина электрона. Оппенгеймер, пользуясь надёжными экспериментальными свидетельствами, отвергал первоначальное предположение Дирака о том, что положительно заряженные электроны могли быть протонами. Из соображений симметрии он утверждал, что эти частицы должны иметь ту же массу, что и электроны, в то время как протоны гораздо тяжелее. Кроме того, согласно его расчётам, если бы положительно заряженные электроны являлись протонами, наблюдаемое вещество должно было бы аннигилировать в течение очень короткого промежутка времени (менее наносекунды). Аргументы Оппенгеймера, а также Германа Вейля и Игоря Тамма заставили Дирака отказаться от отождествления положительных электронов и протонов и явным образом постулировать существование новой частицы, которую он назвал антиэлектроном. В 1932 году эта частица, называемая обычно позитроном, была обнаружена в космических лучах Карлом Андерсоном, который был награждён за это открытие Нобелевской премией по физике за 1936 год.

После открытия позитрона Оппенгеймер совместно с учениками Мильтоном Плессетом () и Лео Недельским (Leo Nedelsky) провёл расчёты сечений рождения новых частиц при рассеянии энергичных гамма-квантов в поле атомного ядра. Позже он применил свои результаты, касающиеся рождения электрон-позитронных пар, к теории ливней космических лучей, которой уделял большое внимание и в последующие годы (в 1937 году вместе с Франклином Карлсоном им была разработана каскадная теория ливней). В 1934 году Оппенгеймер вместе с Венделлом Фёрри () обобщил дираковскую теорию электрона, включив в неё позитроны и получив в качестве одного из следствий эффект поляризации вакуума (аналогичные идеи высказывали одновременно и другие учёные). Впрочем, эта теория также была не свободна от расходимостей, что порождало скептическое отношение Оппенгеймера к будущему квантовой электродинамики. В 1937 году, после открытия мезонов, Оппенгеймер предположил, что новая частица тождественна предложенной за несколько лет до того Хидэки Юкавой, и вместе с учениками рассчитал некоторые её свойства.

Со своим первым аспирантом — точнее, аспиранткой, Мельбой Филлипс () — Оппенгеймер работал над расчётом искусственной радиоактивности элементов, подвергаемых бомбардировке дейтронами. Ранее при облучении ядер атомов дейтронами Эрнест Лоуренс и Эдвин Макмиллан обнаружили, что результаты хорошо описываются вычислениями Георгия Гамова, но когда в эксперименте были задействованы более массивные ядра и частицы с более высокими энергиями, результат стал расходиться с теорией. Оппенгеймер и Филлипс разработали новую теорию для объяснения этих результатов в 1935 году. Она получила известность как процесс Оппенгеймера — Филлипс и используется до сих пор. Суть этого процесса состоит в том, что дейтрон при столкновении с тяжёлым ядром распадается на протон и нейтрон, причём одна из этих частиц оказывается захваченной ядром, тогда как другая покидает его. К другим результатам Оппенгеймера в области ядерной физики относятся расчёты плотности энергетических уровней ядер, ядерного фотоэффекта, свойств ядерных резонансов, объяснение рождения электронных пар при облучении фтора протонами, развитие мезонной теории ядерных сил и некоторые другие.

В конце 1930-х годов Оппенгеймер, вероятно под влиянием своего друга Ричарда Толмена, заинтересовался астрофизикой, что вылилось в серию статей. В первой из них, написанной в соавторстве с Робертом Сербером в 1938 году и озаглавленной «Об устойчивости нейтронных сердцевин звёзд», Оппенгеймер исследовал свойства белых карликов, получив оценку минимальной массы нейтронной сердцевины такой звезды с учётом обменных взаимодействий между нейтронами. За ней последовала другая статья, «О массивных нейтронных сердцевинах», написанная в соавторстве с его учеником Джорджем Волковым. В этой работе авторы, отталкиваясь от уравнения состояния для вырожденного газа фермионов в условиях гравитационного взаимодействия, описываемого общей теорией относительности, показали, что существует предел масс звёзд, называемый сейчас пределом Толмена — Оппенгеймера — Волкова, выше которого они теряют стабильность, присущую нейтронным звёздам, и переживают гравитационный коллапс. Наконец, в 1939 году Оппенгеймер и другой его ученик Хартлэнд Снайдер () написали работу «О безграничном гравитационном сжатии», в которой было предсказано существование объектов, которые сейчас называются чёрными дырами. Авторы развили модель эволюции массивной звезды (с массой, превышающей предел) и получили, что для наблюдателя, движущегося вместе со звёздным веществом, время коллапса будет конечным, тогда как для стороннего наблюдателя размеры звезды будут асимптотически приближаться к гравитационному радиусу. Не считая статьи о приближении Борна — Оппенгеймера, работы по астрофизике остаются самыми цитируемыми публикациями Оппенгеймера; они сыграли ключевую роль в возобновлении астрофизических исследований в Соединённых Штатах в 1950-х годах, в основном благодаря работам Джона Уилера.

Комментарии

Комментарии

Добавить комментарий
Комментарий
Отправить

Истории

Оппенгеймер стреляет по Венере

Никола Тесла Никола Тесла

физик, инженер, великий изобретатель

Альберт Эйнштейн Альберт Эйнштейн

автор теории относительности, физик-теоретик

Галилео Галилей Галилео Галилей

великий ученый Возрождения, философ, математик, астроном, изобретатель

Яценко, Леонид Петрович Яценко, Леонид Петрович

член-корреспондент Академии наук Украины, директор Института физики АН Украины

Войцех Ястшембовский Войцех Ястшембовский

польский учёный-естествоиспытатель, изобретатель

Карл Гуте Янский Карл Гуте Янский

американский физик и радиоинженер, основоположник радиоастрономии

Янг Чжэньнин Янг Чжэньнин

китайский и американский физик

Лола Григорьевна Яковлева Лола Григорьевна Яковлева

российская, ранее советская, шахматистка, международный мастер ИКЧФ среди женщин

Новая эпоха для целой индустрии: как компания Армена Саркисяна изменила лотерейный бизнес в РФ

Новая эпоха для целой индустрии: как компания Армена Саркисяна изменила лотерейный бизнес в РФ

Алексей Тайчер — создатель группы «ТФМ». Биография и активы предпринимателя.

Алексей Тайчер — создатель группы «ТФМ». Биография и активы предпринимателя.

Карьерный путь Бориса Листова

Карьерный путь Бориса Листова