Ганс Альбрехт Бете ForMemRS ( немецкий: [ˈhans ˈbeːtə] ; 2 июля 1906 — 6 марта 2005) был немецко-американскимфизиком-теоретиком внесшим значительный вклад вядерную физику,астрофизику,квантовую электродинамикуифизику твёрдого тела, и который получилНобелевскую премию по физикеза свою работу по теориизвёздного нуклеосинтеза.[1][2]Большую часть своей карьеры Бете был профессоромКорнеллского университета.[3]
Во время Второй мировой войны он был главой Теоретического отдела в секретной лаборатории в Лос-Аламосе , где были разработаны первые атомные бомбы . Там он сыграл ключевую роль в расчете критической массы оружия и разработке теории, лежащей в основе метода имплозии, который использовался как в испытании «Тринити» , так и в оружии « Толстяк », сброшенном на Нагасаки в августе 1945 года .
После войны Бете также сыграл важную роль в разработке водородной бомбы , хотя изначально он присоединился к проекту в надежде доказать, что ее невозможно создать. Позже Бете вел кампанию вместе с Альбертом Эйнштейном и Чрезвычайным комитетом ученых-атомщиков против ядерных испытаний и гонки ядерных вооружений . Он помог убедить администрации Кеннеди и Никсона подписать, соответственно, Договор о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года и Договор о противоракетной обороне 1972 года ( ОСВ-1 ).
Его научные исследования никогда не прекращались, и он публиковал статьи даже в свои девяносто, что сделало его одним из немногих ученых, которые опубликовали по крайней мере одну крупную статью в своей области в течение каждого десятилетия своей карьеры, которая в случае Бете охватывала почти семьдесят лет. Фримен Дайсон , когда-то его аспирант, назвал его «величайшим решателем проблем 20-го века». [4]
Бете родился в Страсбурге , который в то время был частью Рейхсланд -Лотрингии , Германия , 2 июля 1906 года. Он был единственным ребенком Анны (урожденной Кун) и Альбрехта Бете, приват-доцента физиологии в Страсбургском университете . [5] Хотя его мать, дочь Авраама Куна , профессора Страсбургского университета, имела еврейское происхождение, [6] Бете был воспитан протестантом , как и его отец; [7] [8] и позже стал атеистом . [9]
Его отец принял должность профессора и директора Института физиологии в Кильском университете в 1912 году, и семья переехала в квартиру директора в институте. Первоначально он обучался в частном порядке у профессионального учителя в составе группы из восьми девочек и мальчиков. [10] Семья снова переехала в 1915 году, когда его отец стал главой нового Института физиологии в Университете Гёте во Франкфурте . [7]
Бете посещал гимназию Гёте во Франкфурте , Германия. Его образование было прервано в 1916 году, когда он заболел туберкулёзом , и его отправили в Бад-Кройцнах на восстановление. К 1917 году он достаточно поправился, чтобы посещать местную реальную школу , а в следующем году его отправили в Оденвальдскую школу , частную школу-интернат совместного обучения . [11] Он снова посещал гимназию Гёте в течение последних трёх лет обучения в средней школе, с 1922 по 1924 год. [12]
Получив аттестат зрелости , Бете поступил в Франкфуртский университет в 1924 году. Он решил специализироваться на химии . Обучение физике было плохим, и хотя во Франкфурте были такие выдающиеся математики, как Карл Людвиг Зигель и Отто Сас , Бете не нравились их подходы, которые представляли математику безотносительно к другим наукам. [13] Бете обнаружил, что он плохой экспериментатор, который испортил свой лабораторный халат, пролив на него серную кислоту , но он нашел более интересной передовую физику, которую преподавал доцент Вальтер Герлах . [13] [14] Герлах ушел в 1925 году и был заменен Карлом Мейсснером , который посоветовал Бете поступить в университет с лучшей школой теоретической физики, а именно в Мюнхенский университет , где он мог бы учиться у Арнольда Зоммерфельда . [15] [16]
Бете поступил в Мюнхенский университет в апреле 1926 года, где Зоммерфельд взял его в качестве студента по рекомендации Мейсснера. [17] Зоммерфельд преподавал продвинутый курс по дифференциальным уравнениям в физике, который нравился Бете. Поскольку он был таким известным ученым, Зоммерфельд часто получал предварительные копии научных статей, которые он выносил для обсуждения на еженедельных вечерних семинарах. Когда Бете прибыл, Зоммерфельд только что получил статьи Эрвина Шредингера по волновой механике . [18]
Для своей докторской диссертации Зоммерфельд предложил Бете изучить дифракцию электронов в кристаллах . В качестве отправной точки Зоммерфельд предложил статью Пауля Эвальда 1914 года о дифракции рентгеновских лучей в кристаллах. Позже Бете вспоминал, что он стал слишком амбициозен, и в погоне за большей точностью его вычисления стали неоправданно сложными. [19] Когда он впервые встретился с Вольфгангом Паули , Паули сказал ему: «После рассказов Зоммерфельда о вас я ожидал от вас гораздо большего, чем ваша диссертация». [20] «Я думаю, со стороны Паули», — вспоминал позже Бете, «это был комплимент». [20]
После того, как Бете получил докторскую степень, Эрвин Маделунг предложил ему должность ассистента во Франкфурте, и в сентябре 1928 года Бете переехал к своему отцу, который недавно развелся с его матерью. Его отец встретил Веру Конгель ранее в том же году и женился на ней в 1929 году. У них было двое детей, Дорис, родившаяся в 1933 году, и Клаус, родившийся в 1934 году. [21]
Бете не нашел работу во Франкфурте особенно стимулирующей, и в 1929 году он принял предложение Эвальда в Технической высшей школе в Штутгарте . Там он написал, как он считал, свою величайшую работу [22] Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie («Теория прохождения быстрых корпускулярных лучей через вещество»). [23] Отталкиваясь от интерпретации уравнения Шредингера Максом Борном , Бете вывел упрощенную формулу для задач со столкновениями, используя преобразование Фурье , которая сегодня известна как формула Бете . Он представил эту работу на защиту своей диссертации в 1930 году. [22] [24] [25]
В 1929 году Зоммерфельд рекомендовал Бете на стипендию Фонда Рокфеллера для путешествий. Она обеспечивала 150 долларов в месяц (около 3000 долларов в долларах 2023 года [A] ) для обучения за границей. В 1930 году Бете решил заняться постдокторской работой в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в Англии, где он работал под руководством Ральфа Фаулера . [26] По просьбе Патрика Блэкетта , который работал с камерами Вильсона , Бете создал релятивистскую версию формулы Бете. [27]
Бете был известен своим чувством юмора, и вместе с Гвидо Беком и Вольфгангом Рицлером , двумя другими научными сотрудниками , получившими докторскую степень , создал мистификационную статью «О квантовой теории температуры абсолютного нуля» , в которой он вычислил постоянную тонкой структуры из температуры абсолютного нуля в градусах Цельсия. [28] Статья высмеивала определенный класс статей по теоретической физике того времени, которые были чисто спекулятивными и основывались на ложных числовых аргументах, таких как попытки Артура Эддингтона объяснить значение постоянной тонкой структуры из фундаментальных величин в более ранней статье. Они были вынуждены принести извинения. [29]
Для второй половины своей стипендии Бете решил отправиться в лабораторию Энрико Ферми в Риме в феврале 1931 года. Он был очень впечатлен Ферми и сожалел, что не отправился в Рим сначала. [30] Бете разработал анзац Бете , метод нахождения точных решений для собственных значений и собственных векторов некоторых одномерных квантовых многочастичных моделей. [31] На него повлияли простота Ферми и строгость Зоммерфельда в подходе к проблемам, и эти качества повлияли на его собственные последующие исследования. [32]
Фонд Рокфеллера предложил Бете продление стипендии, что позволило ему вернуться в Италию в 1932 году. [33] Тем временем Бете работал у Зоммерфельда в Мюнхене в качестве приват-доцента . Поскольку Бете свободно говорил по-английски, Зоммерфельд поручил Бете курировать всех своих англоговорящих постдокторантов, включая Ллойда П. Смита из Корнелльского университета . [34] Бете принял просьбу Карла Шееля написать статью для Handbuch der Physik о квантовой механике водорода и гелия. Рецензируя статью десятилетия спустя, Роберт Бахер и Виктор Вайскопф отметили, что она была необычной по глубине и широте рассмотрения предмета, который требовал очень небольшого обновления для издания 1959 года. Затем Зоммерфельд попросил Бете помочь ему со статьей в Handbuch об электронах в металлах. Статья охватывала основы того, что сейчас называется физикой твердого тела . Бете взял совершенно новую область и дал ее четкое, связное и полное освещение. [33] Его работа над статьями справочника заняла большую часть его времени в Риме, но он также написал статью совместно с Ферми по другой новой области, квантовой электродинамике , описывающей релятивистские взаимодействия заряженных частиц. [35]
В 1932 году Бете принял назначение на должность доцента в Тюбингенском университете , где Ганс Гейгер был профессором экспериментальной физики. [36] [37] Одним из первых законов, принятых новым нацистским правительством, был Закон о восстановлении профессиональной гражданской службы . Из-за своего еврейского происхождения Бете был уволен с работы в университете, которая была государственной должностью. Гейгер отказался помочь, но Зоммерфельд немедленно вернул Бете его стипендию в Мюнхене. Зоммерфельд провел большую часть летнего семестра 1933 года, подыскивая места для еврейских студентов и коллег. [38]
Бете покинул Германию в 1933 году, переехав в Англию после того, как получил предложение о должности лектора в Манчестерском университете на год благодаря связям Зоммерфельда с Уильямом Лоуренсом Брэггом . [38] Он переехал к своему другу Рудольфу Пайерлсу и жене Пайерлса Джении. Пайерлс был немецким физиком, которому также запретили занимать академические должности в Германии, потому что он был евреем. Это означало, что у Бете был кто-то, с кем можно было поговорить на немецком языке, и ему не приходилось есть английскую еду. [39] Их отношения были как профессиональными, так и личными. Пайерлс пробудил интерес Бете к ядерной физике . [40] После того, как Джеймс Чедвик и Морис Гольдхабер открыли фотораспад дейтерия , [41] Чедвик бросил вызов Бете и Пайерлсу, чтобы они предложили теоретическое объяснение этого явления. Они сделали это во время четырехчасовой поездки на поезде из Кембриджа обратно в Манчестер. [42] Бете будет продолжать исследования в последующие годы. [40]
В 1933 году физический факультет Корнеллского университета , Нью-Йорк , искал нового физика-теоретика, и Ллойд Смит настоятельно рекомендовал Бете. Его поддержал Брэгг, который в то время был в Корнелле. В августе 1934 года Корнелл предложил Бете должность исполняющего обязанности доцента. Бете уже принял стипендию на год, чтобы поработать с Невиллом Моттом в Бристольском университете в течение семестра, но Корнелл согласился позволить ему начать весной 1935 года. [43] Перед отъездом в Соединенные Штаты он посетил Институт Нильса Бора в Копенгагене в сентябре 1934 года, где сделал предложение Хильде Леви , которая согласилась. Против этого брака выступила мать Бете, которая, несмотря на еврейское происхождение, не хотела, чтобы он женился на еврейке. [44] За несколько дней до даты их свадьбы в декабре Бете разорвал помолвку. [45] Нильс Бор и Джеймс Франк были настолько потрясены этим поступком Бете, что его больше не приглашали в институт до окончания Второй мировой войны . [44]
Бете прибыл в Соединенные Штаты в феврале 1935 года и присоединился к преподавательскому составу Корнеллского университета с зарплатой в 3000 долларов. [46] Назначение Бете было частью преднамеренных усилий со стороны нового главы физического факультета, Розуэлла Клифтона Гиббса , по переходу в ядерную физику. [47] Гиббс нанял Стэнли Ливингстона , который работал с Эрнестом Лоуренсом , для строительства циклотрона в Корнелле. [47] Чтобы завершить команду, Корнеллу нужен был экспериментатор, и, по совету Бете и Ливингстона, они наняли Роберта Бахера . Бете получил запросы на посещение Колумбийского университета от Исидора Айзека Раби , Принстонского университета от Эдварда Кондона , Рочестерского университета от Ли Дюбриджа , Университета Пердью от Карла Ларка-Горовица , Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне от Фрэнсиса Уиллера Лумиса и Гарвардского университета от Джона Хасбрука Ван Флека . Гиббс принял меры, чтобы предотвратить переманивание Бете, назначив его постоянным доцентом в 1936 году, с заверениями, что вскоре последует повышение до профессора. [48]
Вместе с Бахером и Ливингстоном Бете опубликовал серию из трех статей, [49] [50] [51] , в которых суммировалась большая часть того, что было известно по теме ядерной физики к тому времени, отчет, который стал неофициально известен как «Библия Бете». Он оставался стандартной работой по этой теме в течение многих лет. В этом отчете он также продолжил то, на чем остановились другие, заполняя пробелы в старой литературе. [52] Лумис предложил Бете должность полного профессора в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне, но Корнелл сравнялся с предложенной должностью и зарплатой в 6000 долларов. [53] Он написал своей матери:
Я почти ведущий теоретик в Америке. Это не значит лучший. Вигнер , конечно, лучше, а Оппенгеймер и Теллер, вероятно, так же хороши. Но я больше делаю и больше говорю, и это тоже имеет значение. [54]
17 марта 1938 года Бете посетил четвертую ежегодную Вашингтонскую конференцию по теоретической физике Института Карнеги и Университета Джорджа Вашингтона . Было всего 34 приглашенных участника, но среди них были Грегори Брейт , Субраманьян Чандрасекар , Джордж Гамов , Дональд Менцель , Джон фон Нейман , Бенгт Стрёмгрен , Эдвард Теллер и Мерл Туве . Бете изначально отклонил приглашение, потому что тема конференции, генерация звездной энергии , его не интересовала, но Теллер убедил его пойти. На конференции Стрёмгрен подробно рассказал о том, что было известно о температуре, плотности и химическом составе Солнца, и бросил вызов физикам, чтобы они нашли объяснение. Гамов и Карл Фридрих фон Вайцзеккер в своей статье 1937 года предположили, что энергия Солнца является результатом цепной реакции протон-протон : [55] [56]
Но это не объясняло наблюдения элементов тяжелее гелия. К концу конференции Бете, работая в сотрудничестве с Чарльзом Кричфилдом , придумал ряд последующих ядерных реакций, которые объяснили, как светит Солнце: [57]
То, что это не объясняло процессы в более тяжелых звездах, не было упущено из виду. В то время были сомнения относительно того, описывает ли протон-протонный цикл процессы на Солнце, но более поздние измерения температуры ядра Солнца и светимости показывают, что это так. [55] Вернувшись в Корнелл, Бете изучал соответствующие ядерные реакции и сечения реакций , что привело его к открытию цикла углерод-азот-кислород (цикл CNO) : [58] [59]
Две статьи, одна по протон-протонному циклу, написанная в соавторстве с Кричфилдом, и другая по углеродно-кислородно-азотному (CNO) циклу, были отправлены в Physical Review для публикации. [60]
После Хрустальной ночи мать Бете боялась оставаться в Германии. Воспользовавшись своим происхождением из Страсбурга, она смогла эмигрировать в США в июне 1939 года по французской квоте, а не по немецкой, которая была заполнена. [61] Аспирант Бете Роберт Маршак заметил, что Нью-Йоркская академия наук предлагала премию в размере 500 долларов за лучшую неопубликованную статью по теме солнечной и звездной энергии. Поэтому Бете, которому требовалось 250 долларов для выдачи мебели своей матери, отозвал статью цикла CNO и отправил ее в Нью-Йоркскую академию наук. Она выиграла премию, и Бете дала Маршаку 50 долларов в качестве гонорара за находку и использовала 250 долларов для выдачи мебели своей матери. Впоследствии статья была опубликована в Physical Review в марте. Это был прорыв в понимании звезд, и в 1967 году Бете получил Нобелевскую премию по физике. [62] [60] В 2002 году, в возрасте 96 лет, Бете отправил рукописную записку Джону Н. Бакалу, поздравляя его с использованием наблюдений солнечных нейтрино, чтобы показать, что цикл CNO составляет приблизительно 7% энергии Солнца; наблюдения нейтрино начались с Рэймонда Дэвиса-младшего , чей эксперимент был основан на расчетах и поддержке Бакала, и эта записка привела к тому, что Дэвис получил долю Нобелевской премии 2002 года. [63]
Бете женился на Роуз Эвальд, дочери Пола Эвальда , 13 сентября 1939 года на простой гражданской церемонии. [64] Она эмигрировала в Соединенные Штаты и была студенткой Университета Дьюка, и они познакомились, когда Бете читала там лекции в 1937 году. У них было двое детей, Генри и Моника. [65] (Генри был экспертом по бриджу и бывшим мужем Китти Мансон Купер .) [66]
Бете стал натурализованным гражданином Соединенных Штатов в марте 1941 года. [67] В письме Зоммерфельду в 1947 году Бете признался, что «в Америке я чувствую себя гораздо более дома, чем когда-либо в Германии. Как будто я родился в Германии только по ошибке и приехал на свою настоящую родину только в 28 лет». [68]
Когда началась Вторая мировая война, Бете хотел внести свой вклад в военные усилия, [69] но не мог работать над секретными проектами, пока не стал гражданином. Следуя совету аэродинамика Калтеха Теодора фон Кармана , Бете сотрудничал со своим другом Эдвардом Теллером в теории ударных волн, которые генерируются при прохождении снаряда через газ. [70] Бете считал это одной из своих самых влиятельных работ. [ необходима цитата ] Он также работал над теорией бронепробиваемости, которая была немедленно засекречена армией, что сделало невозможным для Бете (который в то время не был гражданином США) доступ к дальнейшим исследованиям по этой теории. [70]
Получив допуск к секретной информации в декабре 1941 года, Бете присоединился к Лаборатории радиации Массачусетского технологического института , где он изобрел направленный ответвитель Бете-дырки , который используется в микроволновых волноводах , таких как те, которые используются в радарных установках. [71] В Чикаго в июне 1942 года, а затем в июле в Калифорнийском университете в Беркли , он принял участие в серии совещаний по приглашению Роберта Оппенгеймера, на которых обсуждались первые проекты атомной бомбы . Они рассмотрели предварительные расчеты Роберта Сербера , Стэна Франкеля и других и обсудили возможности использования урана-235 и плутония . (Затем Теллер поднял вопрос о возможности создания термоядерного устройства, «супер»-бомбы Теллера . В какой-то момент Теллер спросил, можно ли поджечь азот в атмосфере. Бете и Эмилю Конопински пришлось выполнить расчеты, демонстрирующие фактическую невозможность такого события. [72] ) «Бомбу деления пришлось сделать», — вспоминал он позже, — «потому что немцы, по-видимому, уже делали это». [73]
Когда Оппенгеймер был назначен ответственным за формирование секретной лаборатории по разработке оружия в Лос-Аламосе , он назначил Бете директором Теоретического (T) отдела, самого маленького, но самого престижного отдела лаборатории. Этот шаг вызвал раздражение у столь же квалифицированных, но более сложных в управлении Теллера и Феликса Блоха , которые жаждали этой работы. [74] [75] Ряд разногласий между Бете и Теллером между февралем и июнем 1944 года по поводу относительного приоритета исследований «Супер» привел к тому, что группа Теллера была исключена из T отдела и помещена непосредственно под начало Оппенгеймера. В сентябре она стала частью нового F отдела Ферми. [76]
Работа Бете в Лос-Аламосе включала расчет критической массы и эффективности урана-235 и размножение ядерного деления во взрывающейся атомной бомбе. Вместе с Ричардом Фейнманом он разработал формулу для расчета взрывной мощности бомбы. [77] После августа 1944 года, когда лаборатория была реорганизована и переориентирована на решение проблемы имплозии плутониевой бомбы , Бете проводил большую часть своего времени, изучая гидродинамические аспекты имплозии, работу, которую он продолжал в 1944 году. [78] В 1945 году он работал над нейтронным инициатором, а позже над распространением излучения от взрывающейся атомной бомбы. [79] Ядерное испытание Trinity подтвердило точность результатов T Division. [80] Когда она была взорвана в пустыне Нью-Мексико 16 июля 1945 года, Бете в первую очередь беспокоилась об ее эффективной работе, а не о ее моральных последствиях. Сообщается, что он заметил: «Я не философ». [81]
После войны Бете утверждал, что не следует пытаться осуществить проект по созданию водородной бомбы , [82] хотя после того, как президент Гарри Трумэн объявил о начале такого проекта и начале Корейской войны , Бете подписался и сыграл ключевую роль в разработке оружия. Хотя он довел проект до конца, Бете надеялся, что создать водородную бомбу будет невозможно. [83] Позже, в 1968 году, он заметил явное противоречие в своей позиции, сначала выступая против разработки оружия, а затем помогая его создавать:
Всего за несколько месяцев до этого разразилась Корейская война, и я впервые увидел прямую конфронтацию с коммунистами . Это было слишком тревожно. Холодная война выглядела так, как будто она вот-вот станет горячей. Я понял, что мне нужно изменить свою прежнюю позицию. Если я не буду работать над бомбой, это сделает кто-то другой, и я думал, что если я буду в Лос-Аламосе, я все еще смогу быть силой для разоружения. Поэтому я согласился принять участие в разработке водородной бомбы . Это казалось вполне логичным. Но иногда мне хотелось бы быть более последовательным идеалистом . [84]
Что касается его собственной роли в проекте и ее связи со спором о том, кто отвечал за дизайн , Бете позже сказал, что:
После того, как была создана водородная бомба, репортеры начали называть Теллера отцом водородной бомбы. Ради истории, я думаю, точнее будет сказать, что Улам — отец, потому что он предоставил семя, а Теллер — мать, потому что он остался с ребенком. Что касается меня, то я, наверное, акушерка . [ 84]
В 1954 году Бете свидетельствовал от имени Дж. Роберта Оппенгеймера во время слушаний по делу Оппенгеймера . В частности, Бете утверждал, что позиция Оппенгеймера против разработки водородной бомбы в конце 1940-х годов не помешала ее разработке, что рассматривалось как ключевой мотивирующий фактор слушаний. Бете утверждал, что разработки, которые привели к успешному проекту Теллера-Улама, были делом счастливой случайности, а не вопросом рабочей силы или логического развития ранее существовавших идей. Во время слушаний Бете и его жена также изо всех сил пытались убедить Эдварда Теллера не давать показаний. Однако Теллер не согласился, и его показания сыграли важную роль в аннулировании допуска Оппенгеймера к секретной информации . Хотя Бете и Теллер были в очень хороших отношениях в предвоенные годы, конфликт между ними во время Манхэттенского проекта , и особенно во время эпизода с Оппенгеймером, навсегда омрачил их отношения. [85]
После окончания войны Бете вернулся в Корнелл. В июне 1947 года он принял участие в конференции Shelter Island . Спонсируемая Национальной академией наук и проведенная в гостинице Ram's Head Inn на острове Шелтер, штат Нью-Йорк , конференция «Основы квантовой механики» стала первой крупной физической конференцией, проведенной после войны. Это был шанс для американских физиков собраться вместе, продолжить то, на чем они остановились до войны, и определить направление послевоенных исследований. [86] [87]
Главной темой обсуждения на конференции стало открытие Уиллиса Лэмба и его аспиранта Роберта Резерфорда незадолго до начала конференции, что одно из двух возможных квантовых состояний атомов водорода имеет немного больше энергии, чем предсказывала теория Поля Дирака ; это стало известно как сдвиг Лэмба . Оппенгеймер и Вайскопф предположили, что это было результатом квантовых флуктуаций электромагнитного поля, которые давали электрону больше энергии. Согласно довоенной квантовой электродинамике (КЭД), энергия электрона состояла из голой энергии, которую он имел, когда был отсоединен от электромагнитного поля, и собственной энергии, возникающей в результате электромагнитной связи, но обе были ненаблюдаемы, поскольку электромагнитное поле нельзя отключить. КЭД дала бесконечные значения для собственных энергий; но сдвиг Лэмба показал, что они оба были действительными и конечными. Ганс Крамерс предложил перенормировку в качестве решения, но никто не знал, как выполнить расчет. [86] [88]
Бете удалось выполнить расчет в поезде из Нью-Йорка в Скенектади , где он работал в General Electric . Он сделал это, поняв, что это был нерелятивистский процесс, что значительно упростило расчет. Голая энергия была легко удалена, поскольку она уже была включена в наблюдаемую массу электрона. Член собственной энергии теперь увеличивался логарифмически, а не линейно, делая его математически сходящимся. Бете пришел к значению для сдвига Лэмба 1040 МГц, чрезвычайно близкому к значению, полученному экспериментально Лэмбом и Резерфордом. Его статья, опубликованная в Physical Review в августе 1947 года, была длиной всего в три страницы и содержала всего двенадцать математических уравнений, но имела огромное влияние. Предполагалось, что бесконечности указывают на то, что КЭД в корне ошибочна, и что требуется новая, радикальная теория; Бете продемонстрировал, что в этом нет необходимости. [88] [89]
Одна из самых известных статей Бете — та, которую он никогда не писал: статья Альфера–Бете–Гамова 1948 года . [90] Джордж Гамов добавил имя Бете (заочно), не посоветовавшись с ним, зная, что Бете не будет возражать, и вопреки желанию Ральфа Альфера . Это, по-видимому, было отражением чувства юмора Гамова, который хотел, чтобы название статьи звучало как первые три буквы греческого алфавита. Будучи одним из рецензентов Physical Review , Бете увидел рукопись и вычеркнул слова «заочно». [91]
Бете считал, что атомное ядро похоже на каплю квантовой жидкости . Он исследовал проблему ядерной материи , рассматривая работу, проведённую Кейтом Брукнером по теории возмущений . Работая с Джеффри Голдстоуном , он выработал решение для случая, когда имелся бесконечный потенциал жёсткого ядра. Затем, работая с Бэрдом Брандоу и Альбертом Петчеком, он придумал приближение, которое преобразовало уравнение рассеяния в легко решаемое дифференциальное уравнение . Это затем привело его к уравнению Бете-Фаддеева, обобщению подхода Людвига Фаддеева к трёхчастичному рассеянию. Затем он использовал эти методы для исследования нейтронных звёзд , которые имеют плотности, близкие к плотности ядер. [92]
Бете продолжал заниматься исследованиями сверхновых , нейтронных звезд, черных дыр и других проблем теоретической астрофизики до конца своих девяностых. При этом он сотрудничал с Джеральдом Э. Брауном из Университета Стоуни-Брук . В 1978 году Браун предложил им совместно работать над сверхновыми. К тому времени они были достаточно хорошо изучены, но расчеты все еще оставались проблемой. Используя методы, отточенные за десятилетия работы с ядерной физикой, и некоторый опыт расчетов, связанных с ядерными взрывами, Бете занялся проблемами, связанными со звездным гравитационным коллапсом , и тем, как различные факторы влияют на взрыв сверхновой. И снова он смог свести проблему к набору дифференциальных уравнений и решить их. [93] [94]
В возрасте 85 лет Бете написал важную статью о проблеме солнечных нейтрино , в которой он помог установить механизм преобразования электронных нейтрино в мюонные нейтрино, предложенный Станиславом Михеевым , Алексеем Смирновым и Линкольном Вольфенштейном для объяснения досадного расхождения между теорией и экспериментом. Бете утверждал, что для понимания проблемы солнечных нейтрино необходима физика за пределами Стандартной модели , поскольку она предполагает, что нейтрино не имеют массы и, следовательно, не могут превращаться друг в друга; тогда как эффект MSW требовал, чтобы это произошло. Бете надеялся, что подтверждающие доказательства будут найдены Нейтринной обсерваторией Садбери (SNO) в Онтарио к его 90-летию, но он не получил звонка от SNO до июня 2001 года, когда ему было почти 95. [95] [96]
В 1996 году Кип Торн обратился к Бете и Брауну по поводу LIGO , лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, предназначенной для обнаружения гравитационных волн от слияния нейтронных звезд и черных дыр. Поскольку Бете и Браун были хороши в расчетах того, что нельзя было увидеть, могли ли они посмотреть на слияния? 90-летний Бете быстро воодушевился и вскоре приступил к необходимым расчетам. Результатом стала статья 1998 года «Эволюция двойных компактных объектов, которые сливаются», которую Браун считал лучшим из того, что они создали вместе. [97] [98]
.jpg/1280px-Hans_Albrecht_Bethe_(1906-2005).jpg)
В 1968 году Бете вместе с физиком из IBM Ричардом Гарвином опубликовали статью, в которой подробно критиковали систему защиты от МБР, предложенную Министерством обороны . В статье два физика описали, что практически любая мера, предпринятая Соединенными Штатами, будет легко сорвана развертыванием относительно простых ложных целей. [99] Бете был одним из главных голосов в научном сообществе, стоявших за подписанием Договора о частичном запрещении испытаний ядерного оружия 1963 года , запрещающего дальнейшие испытания ядерного оружия в атмосфере. [100]
В 1980-х и 1990-х годах Бете выступал за мирное использование ядерной энергии . После Чернобыльской катастрофы Бете вошел в состав комитета экспертов, который анализировал инцидент. Они пришли к выводу, что реактор пострадал от принципиально ошибочной конструкции, а также что человеческая ошибка внесла значительный вклад в аварию. «Мои коллеги и я установили», — объяснил он, — «что Чернобыльская катастрофа говорит нам о недостатках советской политической и административной системы, а не о проблемах с ядерной энергетикой». [101] На протяжении всей своей жизни Бете оставался ярым сторонником электроэнергии из ядерной энергии, которую он описал в 1977 году как «необходимость, а не просто вариант». [102]
В 1980-х годах он и другие физики выступили против системы ракет Стратегической оборонной инициативы, задуманной администрацией Рональда Рейгана . [103] В 1995 году, в возрасте 88 лет, Бете написал открытое письмо, призывающее всех ученых «прекратить и воздержаться» от работы над любым аспектом разработки и производства ядерного оружия. [104] В 2004 году он присоединился к 47 другим лауреатам Нобелевской премии , подписав письмо в поддержку Джона Керри на пост президента Соединенных Штатов как человека, который «вернет науке ее надлежащее место в правительстве». [105]
Историк Грегг Херкен писал:
Когда Оппенгеймер умер, давний друг Оппи, Ганс Бете, принял на себя мантию ученого совести в этой стране. Как Джефферсон и Адамс, Теллер и Бете продолжат жить в новом веке, для формирования которого они и их коллеги сделали так много. [106]
Среди увлечений Бете была страсть к коллекционированию марок. [107] Он любил природу и всю жизнь был энтузиастом походов, исследовал Альпы и Скалистые горы . [108] Он умер в своем доме в Итаке, штат Нью-Йорк , 6 марта 2005 года от застойной сердечной недостаточности. [73] У него остались жена, Роуз Эвальд Бете, и двое детей. [109] На момент смерти он был почетным профессором физики имени Джона Венделла Андерсона в Корнеллском университете . [110]
Бете получил многочисленные почести и награды при жизни и после. Он стал членом Американской академии искусств и наук в 1947 году [111] и в том же году он также получил медаль Генри Дрейпера Национальной академии наук [112] и был избран в Американское философское общество . [113] Он был награжден медалью Макса Планка в 1955 году, медалью Франклина в 1959 году, медалью Эддингтона Королевского астрономического общества и премией Энрико Ферми Комиссии по атомной энергии США в 1961 году, [114] премией Рамфорда в 1963 году, [115] Нобелевской премией по физике в 1967 году, [65] Национальной медалью науки в 1975 году, [116] медалью Эрстеда в 1993 году, [117] медалью Брюса в 2001 году, [118] и посмертно в 2005 году медалью Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в области науки от Американского философского общества . [119]
В 1957 году Бете был избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRS) [1] , а в 1993 году он прочитал в Королевском обществе лекцию Бейкера о механизме сверхновых. [120] В 1978 году он был избран членом Немецкой академии наук Леопольдина . [121]
Корнелл назвал третий из пяти новых жилых колледжей , каждый из которых назван в честь выдающегося бывшего члена факультета Корнелла, как, например, Hans Bethe House в его честь. [122] Аналогично в его честь назван Hans Bethe Center, 322 Fourth Street NE, Washington, DC, где находится Council for a Livable World , где Bethe был давним членом правления, [123] а также Bethe Center for Theoretical Physics в Боннском университете в Германии. [124] Астероид , 30828 Bethe , который был открыт в 1990 году , был назван в его честь. [125] Премия Американского физического общества имени Ганса Бете также была названа в его честь. [126]
В телевизионном мини-сериале 1980 года «Оппенгеймер» Бете сыграл Мэтью Гиннесс , а в фильме 2023 года «Оппенгеймер » — Густаф Скарсгард . В научно-фантастическом сериале 1950–1962 годов Джеймса Блиша «Города в полете » в честь Бете названо мощное оружие под названием «Бластер Бете».
Когда Чарльз Вайнер спросил его, была ли религия в его доме, Бете ответил: "Нет. Мой отец был, я думаю, немного религиозным. Меня учили молиться вечером перед сном, и я посещал протестантские религиозные наставления, которые давались в школах Германии. Я также был конфирмован, и наставления, которые я получил в этой связи, полностью вытеснили религию из моей системы. Раньше она никогда не была очень сильной, и конфирмация имела следствием то, что я просто не верил".
Медиа, связанные с Гансом Бете на Wikimedia Commons
