Семюел Абрахам Гаудсмит: біографія

Біографія

Освіта та початок наукової кар'єри

Семюел Гаудсмит народився в Гаазі в родині єврейських бізнесменів: його батько Ісак торгував обладнанням для ванних кімнат, а мати Маріанна Гомперс володіла модний магазин дамських капелюхів. Семюел захопився фізикою в одинадцятирічному віці, коли вичитав десь, що за допомогою спектроскопічних методів можна визначати склад Сонця та інших зірок. Після закінчення школи у 1919 році він поступив в Лейденський університет, де його керівником незабаром став Пауль Еренфест. На початку 1920 року Гаудсмит супроводжував свого батька в діловій поїздці в Ройтлінген і за рекомендацією Еренфеста відвідав сусідній Тюбінген, де зустрівся з Фрідріхом Пашеном, який зацікавив молодої людини невирішеними проблемами спектроскопії. Влітку 1921 року Гаудсмит знову приїхав до орного, який познайомив його з технічними подробицями спектроскопічних досліджень.

Вже в 1921 році, в 19-річному віці, Гаудсмит опублікував у престижному журналіDie Naturwissenschaftenсвою першу роботу, присвячену спробі релятивістського пояснення дублетів лужних металів. У наступні кілька років він продовжував займатися особливостями складних спектрів та ефекту Зеемана, опублікувавши ряд статей, у тому числі в співавторстві з Дірком Костером і Ральфом Кроніга. Між тим Еренфест, за словами Гаудсмитом, порахував, що з нього «не вийде цього теоретика», і влаштував його в лабораторію Пітера Зеемана в Амстердамі. Тут Гаудсмит працював половину тижня, а другу половину проводив у Лейдені.

Влітку 1925 року з Рима повернувся Джордж Уленбек, що працював там кілька років учителем сина голландського посла. Еренфест запропонував їм попрацювати разом. Спільна робота багато дала обом молодим ученим: Уленбек дізнався про проблеми квантової теорії спектрів, а Гаудсмит зміг поглянути на них з точки зору більш загальних фізичних міркувань. Як згадував згодом сам Гаудсмит,

n

n

Неупередженість і свіжість сприйняття Уленбека, коли він зайнявся атомними проблемами, безліч його скептичних зауважень і розумних питань привели нас до ряду нових суттєвих результатів ...<>... як фізики ми з Уленбеком мало були схожі один на одного. Це краще за все пояснити на наступному спрощеному прикладі. Коли я йому розповів проG-факторах Ланде, то він запитав, на мій превеликий подив: «Хто такий Ланде?» Коли ж він згадав чотири ступені свободи електрона, то я запитав його: «А що таке ступінь свободи?»

n

n

Підсумком цієї співпраці стало відкриття Уленбеком і Гаудсмитом спина електрона.

Відкриття спина електрона

У жовтні 1925 року Гаудсмит спільно з Джорджем Уленбеком ввів у фізику концепцію спина: на основі аналізу спектроскопічних даних вони запропонували розглядати електрон як «обертається дзига», що володіє власним механічним моментом, рівним, і власним магнітним моментом, рівним магнетону Бора. Схожі ідеї приходили в голову багатьом фізикам, проте не були сформульовані з достатньою виразністю. Так, ще в 1921 році Артур Комптон, намагаючись пояснити магнітні властивості речовини, висловив думку про електрон, що обертається «подібно мініатюрному гіроскопа». Пізніше Вольфганг Паулі в знаменитій праці, присвяченій принципу заборони, був змушений приписати електрону «двозначність, не описувану класично». На початку 1925 року Ральф Кроніга припустив, що цю двозначність можна пояснити обертанням електрона навколо осі, проте незабаром він зіткнувся з серйозними труднощами (згідно з розрахунками, швидкість на поверхні електрона повинна перевищувати швидкість світла). Крім того, ця гіпотеза зустріла негативну реакцію з боку Паулі, Хендріка Крамерса і Вернера Гейзенберга, і Кроніга вирішив не публікувати її.

Комментарии