Вальтер Вильгельм Георг Боте ( немецкое произношение: [ˈvaltɐ ˈboːtə] ; 8 января 1891 г. – 8 февраля 1957 г.)[2]был немецким физиком-ядерщиком, известным разработкойметодов совпаденийдля изученияфизики элементарных частиц.
С 1914 года он служил в армии во время Первой мировой войны , был военнопленным в России и вернулся в Германию в 1920 году. Вернувшись в лабораторию, он разработал и применил схемы совпадений для изучения ядерных реакций, таких как эффект Комптона , космические лучи и корпускулярно-волновой дуализм излучения, за что в 1954 году получил часть Нобелевской премии по физике .
В 1930 году он стал профессором и директором физического факультета Гиссенского университета . В 1932 году он стал директором Физического и радиологического института Гейдельбергского университета . Он был вытеснен с этой должности представителями движения Deutsche Physik . Чтобы предотвратить его эмиграцию из Германии, он был назначен директором Физического института Института медицинских исследований кайзера Вильгельма (KWImF) в Гейдельберге . Там он построил первый действующий циклотрон в Германии. Кроме того, он стал руководителем немецкого проекта по ядерной энергетике, также известного как Uranverein (Урановый клуб), который был начат в 1939 году под руководством Управления вооружений армии.
В 1946 году, в дополнение к своей должности директора Физического института в KWImf, он был восстановлен в должности профессора Гейдельбергского университета. С 1956 по 1957 год он был членом Рабочей группы по ядерной физике в Германии.
Через год после смерти Боте его Физический институт в KWImF был повышен до статуса нового института при Обществе Макса Планка и стал Институтом ядерной физики Макса Планка . Его главное здание позже было названо Лабораторией Боте.
Ботэ родился в семье Фридриха Ботэ и Шарлотты Хартунг. С 1908 по 1912 год Ботэ учился в Университете Фридриха Вильгельма (сегодня Университет Гумбольдта в Берлине ). В 1913 году он был ассистентом Макса Планка . В 1914 году он получил докторскую степень под руководством Планка. [3] [4]
В 1913 году Боте присоединился к Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR, Имперский физико-технический институт; сегодня Physikalisch-Technische Bundesanstalt ), где он оставался до 1930 года. Ганс Гейгер был назначен директором новой Лаборатории радиоактивности там в 1912 году. В PTR Боте был помощником Гейгера с 1913 по 1920 год, научным членом штата Гейгера с 1920 по 1927 год, а с 1927 по 1930 год он сменил Гейгера на посту директора Лаборатории радиоактивности. [3] [4] [5] [6]
В мае 1914 года Боте добровольно пошел на службу в немецкую кавалерию. Он был взят в плен русскими и заключен в России на пять лет. Там он выучил русский язык и работал над проблемами теоретической физики, связанными с его докторской диссертацией. Он вернулся в Германию в 1920 году с русской невестой. [5]
По возвращении из России Боте продолжил свою работу в PTR под руководством Ганса Гейгера в Лаборатории радиоактивности. В 1924 году Боте опубликовал работу о своем методе совпадений. Эксперимент Боте–Гейгера по совпадениям изучал эффект Комптона и корпускулярно-волновой дуализм света. Метод совпадений Боте и его применение принесли ему Нобелевскую премию по физике в 1954 году. [6] [7] [8] [9]
В 1925 году, все еще работая в PTR, Боте стал приват-доцентом Берлинского университета, что означало, что он получил степень доктора наук , а в 1929 году он стал там же профессором высшей категории . [3] [4]
В 1927 году Боте начал изучать трансмутацию легких элементов посредством бомбардировки альфа-частицами . В ходе совместного исследования с Х. Френцем и Хайнцем Позе в 1928 году Боте и Френц связали продукты реакции ядерных взаимодействий с уровнями ядерной энергии. [5] [6] [9]
В 1929 году в сотрудничестве с Вернером Кольхёрстером и Бруно Росси , которые были гостями в лаборатории Боте в PTR, Боте начал изучать космические лучи . [10] Изучением космической радиации Боте будет заниматься до конца своей жизни. [6] [9]
В 1930 году он стал профессором-ординарием и директором физического факультета в Университете имени Юстуса Либиха в Гиссене . В том же году Боте и его коллега Герберт Беккер бомбардировали бериллий , бор и литий альфа-частицами полония и наблюдали новую форму проникающего излучения. [11] В 1932 году Джеймс Чедвик идентифицировал это излучение как нейтрон . [3] [4] [5]
В 1932 году Боте сменил Филиппа Ленарда на посту директора Physikalische und Radiologische Institut (Физического и радиологического института) в Гейдельбергском университете. Именно тогда Рудольф Флейшман стал ассистентом преподавателя Боте. Когда 30 января 1933 года Адольф Гитлер стал канцлером Германии, концепция Deutsche Physik приобрела большую популярность и пыл; она была антисемитской и направленной против теоретической физики, особенно против современной физики, включая квантовую механику , а также атомную и ядерную физику. При применении в университетской среде политические факторы имели приоритет над исторически применяемой концепцией научных способностей [12], хотя двумя ее наиболее выдающимися сторонниками были лауреаты Нобелевской премии по физике Филипп Ленард [13] и Иоганнес Штарк [14] . Сторонники Deutsche Physik начали яростные атаки на ведущих физиков-теоретиков. Хотя Ленард вышел на пенсию из Гейдельбергского университета, он все еще имел там значительное влияние. В 1934 году Ленарду удалось освободить Боте от должности директора Физического и радиологического института в Гейдельбергском университете, после чего Боте смог стать директором Institut für Physik (Института физики) Института медицинских исследований кайзера Вильгельма (KWImF, Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research; сегодня Институт медицинских исследований Макса Планка ) в Гейдельберге , заменив Карла В. Хаузера, который недавно умер. Людольф фон Крель , директор KWImF, и Макс Планк , президент Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society, сегодня Общество Макса Планка ), предложили Боте должность директора, чтобы предотвратить его эмиграцию. Боте занимал пост директора Института физики в KWImF до своей смерти в 1957 году. Во время работы в KWImF Боте занимал почетную должность профессора в Гейдельбергском университете, которую он занимал до 1946 года. Флейшман поехал с Боте и работал с ним там до 1941 года. В свой штат Боте набирал таких ученых, как Вольфганг Гентнер (1936–1945), Хайнц Майер-Лейбниц (1936 – ?) – который защитил докторскую диссертацию вместе с лауреатом Нобелевской премии Джеймсом Франком и был настоятельно рекомендован Робертом Полем и Георгом Йосом , а также Арнольдом Фламмерсфельдом.(1939–1941). В его штат также входили Петер Йенсен и Эрвин Фюнфер. [3] [4] [5] [15] [16] [17] [18]
В 1938 году Боте и Гентнер опубликовали работу об энергетической зависимости ядерного фотоэффекта. Это было первое четкое доказательство того, что спектры ядерного поглощения являются накопительными и непрерывными, эффект, известный как дипольный гигантский ядерный резонанс. Это было теоретически объяснено десятилетием позже физиками Й. Гансом Д. Йенсеном , Хельмутом Штайнведелем, Петером Йенсеном, Михаэлем Гольдхабером и Эдвардом Теллером . [5]
Также в 1938 году Майер-Лейбниц построил камеру Вильсона . Изображения из камеры Вильсона были использованы Боте, Гентнером и Майером-Лейбницем для публикации в 1940 году Атласа типичных изображений камеры Вильсона , который стал стандартным справочником для идентификации рассеянных частиц. [5] [9]
К концу 1937 года быстрые успехи, достигнутые Боте и Гентнером в строительстве и исследовательском использовании генератора Ван де Граафа, побудили их рассмотреть возможность строительства циклотрона . К ноябрю отчет уже был отправлен президенту Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Общество кайзера Вильгельма; сегодня Общество Макса Планка ), и Боте начал получать финансирование от Helmholtz-Gesellschaft (Общество Гельмгольца; сегодня Ассоциация немецких исследовательских центров Гельмгольца ), Badischen Kultusministerium (Министерство культуры Бадена), IG Farben , KWG и различных других ориентированных на исследования агентств. Первоначальные обещания привели к заказу магнита у Siemens в сентябре 1938 года, однако дальнейшее финансирование затем стало проблематичным. В это время Гентнер продолжал свои исследования ядерного фотоэффекта с помощью генератора Ван де Граафа, который был модернизирован для получения энергии чуть ниже 1 МэВ. Когда его линия исследований была завершена с реакциями 7 Li (p, gamma) и 11 B (p, gamma), а также с ядерным изомером 80 Br, Гентнер посвятил все свои усилия строительству запланированного циклотрона. [19]
Чтобы облегчить строительство циклотрона, в конце 1938 и в 1939 году, с помощью стипендии от Helmholtz-Gesellschaft , Гентнер был направлен в Радиационную лабораторию Калифорнийского университета (сегодня Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли ) в Беркли, Калифорния. В результате визита Гентнер сформировал отношения сотрудничества с Эмилио Г. Сегре и Дональдом Кукси . [19]
После перемирия между Францией и Германией летом 1940 года Боте и Гентнер получили приказ осмотреть циклотрон, построенный Фредериком Жолио-Кюри в Париже. Хотя он был построен, он еще не был введен в эксплуатацию. В сентябре 1940 года Гентнер получил приказ сформировать группу для ввода циклотрона в эксплуатацию. Герман Данцер из Франкфуртского университета принимал участие в этих усилиях. Находясь в Париже, Гентнер смог освободить как Фредерика Жолио-Кюри, так и Поля Ланжевена , которые были арестованы и заключены под стражу. В конце зимы 1941/1942 года циклотрон был готов к работе с пучком дейтронов с энергией 7 МэВ . Уран и торий облучались пучком, а побочные продукты отправлялись Отто Гану в Институт химии кайзера Вильгельма (KWIC, Институт химии кайзера Вильгельма, сегодня Институт химии Макса Планка ) в Берлине. В середине 1942 года преемником Гентнера в Париже стал Вольфганг Рицлер из Бонна . [19] [20] [21]
В 1941 году Боте получил все необходимое финансирование для завершения строительства циклотрона. Магнит был доставлен в марте 1943 года, а первый пучок дейтронов был испущен в декабре. Церемония открытия циклотрона состоялась 2 июня 1944 года. Хотя в стадии строительства находились и другие циклотроны, циклотрон Боте был первым действующим циклотроном в Германии. [4] [19]
Немецкий проект по атомной энергии , также известный как Uranverein (Урановый клуб), начался весной 1939 года под эгидой Reichsforschungsrat ( RFR, Рейхссовет по исследованиям) Reichserziehungsministerium ( REM, Рейхсминистерство образования). К 1 сентября Heereswaffenamt (HWA, Управление вооружений армии) вытеснило RFR и взяло на себя эту работу. Под контролем HWA Uranverein провел свое первое заседание 16 сентября. Заседание было организовано Куртом Дибнером , советником HWA, и состоялось в Берлине. Среди приглашенных были Вальтер Боте, Зигфрид Флюгге , Ганс Гейгер , Отто Ган , Пауль Хартек , Герхард Хоффман , Йозеф Маттаух и Георг Штеттер . Вскоре после этого состоялась вторая встреча, в которой приняли участие Клаус Клузиус , Роберт Дёпель , Вернер Гейзенберг и Карл Фридрих фон Вайцзеккер . Поскольку Боте был одним из руководителей, Вольфганг Гентнер , Арнольд Фламмерсфельд , Рудольф Флейшман , Эрвин Фюнфер и Петер Йенсен вскоре были привлечены к работе в Uranverein . Их исследование было опубликовано в Kernphysicalische Forschungsberichte ( Отчеты об исследованиях в области ядерной физики ); см. ниже раздел «Внутренние отчеты» .
Для Uranverein , Боте и до 6 членов его команды к 1942 году работали над экспериментальным определением атомных констант, распределением энергии осколков деления и ядерными сечениями. Ошибочные экспериментальные результаты Боте по поглощению нейтронов в графите сыграли центральную роль в решении Германии отдать предпочтение тяжелой воде в качестве замедлителя нейтронов . Его значение было слишком высоким; одно из предположений состояло в том, что это было связано с воздухом между кусками графита, а азот имел высокое поглощение нейтронов. Однако экспериментальная установка включала сферу из электрографита Siemens, погруженную в воду, без воздуха. Ошибка в сечении быстрых нейтронов была вызвана примесями в продукте Siemens: «даже электрографит Siemens содержал барий и кадмий, оба — прожорливые поглотители нейтронов». [22] В любом случае, было так мало сотрудников или групп, что они не могли повторить эксперименты для проверки результатов, [23] [24] [25] [26] хотя на самом деле отдельная группа в Гёттингене под руководством Вильгельма Ханле определила причину ошибки Боте: «Собственные измерения Ханле показали бы, что углерод, должным образом подготовленный, на самом деле будет отлично работать в качестве замедлителя, но при стоимости производства в промышленных количествах, которая была бы запрещена [немецким] Управлением вооружения армии». [27]
К концу 1941 года стало очевидно, что проект ядерной энергетики не внесет решающего вклада в прекращение военных действий в ближайшей перспективе. Контроль HWA над Uranverein был передан RFR в июле 1942 года. После этого проект ядерной энергетики сохранил свое обозначение kriegswichtig (важный для войны), и финансирование продолжилось со стороны военных. Однако немецкий проект ядерной энергетики затем был разбит на следующие основные области: производство урана и тяжелой воды , разделение изотопов урана и Uranmaschine (урановая машина, т. е. ядерный реактор). Кроме того, проект был затем по существу разделен между девятью институтами, где директора доминировали в исследованиях и устанавливали свои собственные исследовательские программы. Institut für Physik Боте был одним из девяти институтов. Другие восемь институтов или учреждений: Институт физической химии в Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана , HWA Versuchsstelle (испытательная станция) в Готтове, Институт химии кайзера Вильгельма , Физический химический факультет Гамбургского университета , Институт физики кайзера Вильгельма , Второй институт экспериментальной физики в Геттингенском университете Георга-Августа , Auergesellschaft и II Физический институт в Венском университете . [25] [28] [29] [30]
С 1946 по 1957 год, в дополнение к своей должности в KWImF, Боте был профессором Гейдельбергского университета. [3] [4]
В конце Второй мировой войны союзники захватили циклотрон в Гейдельберге. В 1949 году контроль над ним был возвращен Боте. [3]
В 1956 и 1957 годах Боте был членом Arbeitskreis Kernphysik (Рабочая группа по ядерной физике) Fachkommission II «Forschung und Nachwuchs» (Комиссия II «Исследования и рост») Немецкой атомной комиссии (DAtK, Немецкая комиссия по атомной энергии). Другими членами Рабочей группы по ядерной физике в 1956 и 1957 годах были: Вернер Гейзенберг (председатель), Ханс Копферманн (заместитель председателя), Фриц Бопп , Вольфганг Гентнер , Отто Гаксель , Виллибальд Йентшке , Хайнц Майер-Лейбниц , Йозеф Маттаух , Вольфганг. Рицлер , Вильгельм Вальхер и Карл Фридрих фон Вайцзеккер . Вольфганг Пауль также был членом группы в 1957 году. [30]
В конце 1957 года Гентнер вел переговоры с Отто Ганом , президентом Общества Макса Планка (MPG, Общество Макса Планка , преемника Общества кайзера Вильгельма ), и с сенатом MPG о создании нового института под их эгидой. По сути, Институт физики Вальтера Боте в Институте медицинских исследований Макса Планка в Гейдельберге должен был отделиться и стать полноценным институтом MPG. Решение о начале работы было принято в мае 1958 года. 1 октября Гентнер был назначен директором Института ядерной физики Макса Планка (MPIK, Институт ядерной физики Макса Планка), а также получил должность почетного профессора в Гейдельбергском университете. Ботэ не дожил до окончательного создания МПИК, так как умер в феврале того же года. [19] [31]
Боте был немецким патриотом, который не оправдывал свою работу с Uranverein . Однако нетерпимость Боте к нацистской политике в Германии навлекла на него подозрения и расследование со стороны гестапо . [5]
В результате своего заключения в России во время Первой мировой войны в качестве военнопленного, он встретил Барбару Белу, на которой женился в 1920 году. У них было двое детей. Она умерла на несколько лет раньше него. [9]
Ботэ был талантливым художником и музыкантом; он играл на фортепиано. [9]
Боте был удостоен ряда наград: [9]
Следующие отчеты были опубликованы в Kernphysikalische Forschungsberichte ( Отчеты об исследованиях в области ядерной физики ), внутреннем издании немецкого Uranverein . Отчеты были классифицированы как совершенно секретные, они имели очень ограниченное распространение, и авторам не разрешалось хранить копии. Отчеты были конфискованы в рамках операции союзников «Алсос» и отправлены в Комиссию по атомной энергии США для оценки. В 1971 году отчеты были рассекречены и возвращены в Германию. Отчеты доступны в Центре ядерных исследований Карлсруэ и Американском институте физики . [32] [33]
В 1930 г. Боте в сотрудничестве с Х. Беккером бомбардировал бериллий с массой 9 (а также бор и литий) альфа-лучами, полученными из полония, и получил новую форму излучения ...
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )