Гленн Теодор Сиборг ( / s iː b ɔːr ɡ / SEE -borg ; 19 апреля 1912 — 25 февраля 1999) — американский химик, чьё участие в синтезе , открытии и исследовании десяти трансурановых элементов принесло ему долю в премии 1951 года. Нобелевская премия по химии . [3] Его работа в этой области также привела к развитию концепции актинидов и расположению рядов актинидов в периодической таблице элементов .
Большую часть своей карьеры Сиборг провёл в качестве преподавателя и учёного-исследователя в Калифорнийском университете в Беркли , работая профессором, а с 1958 по 1961 год — вторым ректором университета. [4] Он консультировал десять президентов США — от Гарри С. Трумэна до Билла Клинтона — по вопросам ядерной политики и был председателем Комиссии по атомной энергии США с 1961 по 1971 год, где он продвигал коммерческую ядерную энергию и мирное применение ядерной науки. . На протяжении всей своей карьеры Сиборг занимался вопросами контроля над вооружениями. Он подписал Доклад Франка и внес свой вклад в Договор об ограниченном запрещении ядерных испытаний , Договор о нераспространении ядерного оружия и Договор о всеобъемлющем запрещении испытаний . Он был известным сторонником научного образования и федерального финансирования чистых исследований. К концу правления Эйзенхауэра он был основным автором «Отчета Сиборга об академической науке» и, будучи членом Национальной комиссии президента Рональда Рейгана по выдающимся достижениям в образовании , он внес ключевой вклад в ее отчет 1983 года . Нация в опасности ».
Сиборг был основоположником или соавтором открытия десяти элементов: плутония , америция , кюрия , берклия , калифорния , эйнштейния , фермия , менделевия , нобелия и элемента 106, который при его жизни был назван сиборгием в его честь. По поводу этого присвоения он сказал: «Это величайшая честь, когда-либо удостоенная меня – я думаю, даже лучше, чем получение Нобелевской премии. был назван в мою честь, и тем самым узнайте больше о моей работе». [5] Он также открыл более 100 изотопов трансурановых элементов, и ему приписывают важный вклад в химию плутония, первоначально в рамках Манхэттенского проекта , где он разработал процесс экстракции, используемый для выделения плутониевого топлива для атомной энергии имплозивного типа. бомба . В начале своей карьеры он был пионером в области ядерной медицины и открыл изотопы элементов, имеющие важное применение в диагностике и лечении заболеваний, в том числе йод-131 , который используется при лечении заболеваний щитовидной железы . В дополнение к своей теоретической работе по развитию концепции актинидов, согласно которой ряд актинидов располагался ниже ряда лантаноидов в периодической таблице, он постулировал существование сверхтяжелых элементов в рядах трансактинидов и суперактинидов .
Разделив Нобелевскую премию по химии 1951 года с Эдвином Макмилланом , он получил около 50 почетных докторских степеней и множество других наград и наград . Список вещей, названных в честь Сиборга, варьируется от химического элемента сиборгия до астероида 4856 Сиборг . Он был плодовитым автором , написавшим множество книг и 500 журнальных статей, часто в сотрудничестве с другими. Однажды он был занесен в Книгу рекордов Гиннеса как человек с самой длинной записью в книге « Кто есть кто в Америке» . [5]
Гленн Теодор Сиборг родился в Ишпеминге, штат Мичиган , 19 апреля 1912 года в семье Германа Теодора (Теда) и Сельмы Оливии Эриксон Сиборг. У него была сестра Жанетт, которая была на два года младше. Его семья говорила дома по-шведски. Когда Гленн Сиборг был мальчиком, семья переехала в округ Лос-Анджелес, Калифорния , поселившись в районе под названием Home Gardens , позже присоединенном к городу Саут-Гейт, Калифорния . Примерно в это же время он изменил написание своего имени с Глен на Гленн. [6]
Сиборг вел ежедневный дневник с 1927 года, пока в 1998 году у него не случился инсульт. [7] В юности Сиборг был одновременно преданным спортивным болельщиком и заядлым любителем кино. Его мать посоветовала ему стать бухгалтером, поскольку считала его литературные интересы непрактичными. Он не проявлял интереса к науке до первого года обучения, когда его вдохновил Дуайт Логан Рид, учитель химии и физики в средней школе Дэвида Старра Джордана в Уоттсе . [8]
Сиборг окончил Джорданский университет в 1929 году лучшим в своем классе и получил степень бакалавра гуманитарных наук (BA) по химии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в 1933 году. [6] В школе он работал грузчиком и грузчиком. лаборант в компании Firestone . [9] Сиборг получил докторскую степень по химии в Калифорнийском университете в Беркли в 1937 году, защитив докторскую диссертацию на тему «Взаимодействие быстрых нейтронов со свинцом», [10] [11] в которой он ввёл термин «ядерное расщепление » . . [12]
Сиборг был членом профессионального химического общества Alpha Chi Sigma . Будучи аспирантом в 1930-х годах Сиборг проводил исследования в области влажной химии для своего советника Гилберта Ньютона Льюиса [12] и опубликовал с ним три статьи по теории кислот и оснований . [13] [14] [15] Сиборг изучил текст Отто Хана «Прикладная радиохимия» из Института химии кайзера Вильгельма в Берлине, и это оказало большое влияние на его развивающиеся интересы как ученого-исследователя. В течение нескольких лет Сиборг проводил важные исследования искусственной радиоактивности с помощью циклотрона Лоуренса в Калифорнийском университете в Беркли. Он был взволнован, узнав от других, что деление ядра возможно, но также и огорчился, поскольку его собственные исследования могли привести его к тому же открытию. [16]
Сиборг также стал искусным собеседником физика из Беркли Роберта Оппенгеймера . Оппенгеймер имел устрашающую репутацию и часто отвечал на вопрос младшего коллеги еще до того, как он был задан. Часто ответ на вопрос был более глубоким, чем заданный, но не приносил практической пользы. Сиборг научился быстро и лаконично задавать вопросы Оппенгеймеру. [17]
Сиборг остался в Калифорнийском университете в Беркли для проведения постдокторских исследований. Он следил за работой Фредерика Содди по исследованию изотопов и способствовал открытию более 100 изотопов элементов. Используя один из усовершенствованных циклотронов Лоуренса, Джон Ливингуд , Фред Фэйрбратер и Сиборг в 1937 году создали новый изотоп железа, железо-59. Железо-59 было полезно при изучении гемоглобина в человеческой крови. В 1938 году Ливингуд и Сиборг сотрудничали (как они делали это в течение пяти лет) для создания важного изотопа йода , йода-131 , который до сих пор используется для лечения заболеваний щитовидной железы . [18] (Много лет спустя ему приписывают продление жизни матери Сиборга.) В результате этого и других вкладов Сиборг считается пионером в области ядерной медицины и одним из самых плодовитых первооткрывателей изотопов. [19]
В 1939 году он стал преподавателем химии в Беркли, получил звание доцента в 1941 году и профессора в 1945 году. [20] Физик Калифорнийского университета в Беркли Эдвин Макмиллан возглавил группу, открывшую элемент 93, который он назвал нептунием в 1940 году. В ноябре его уговорили временно покинуть Беркли, чтобы помочь в неотложных исследованиях в области радиолокационных технологий. Поскольку Сиборг и его коллеги усовершенствовали окислительно-восстановительную технику Макмиллана для выделения нептуния, он попросил у Макмиллана разрешения продолжить исследования и поиск элемента 94. Макмиллан согласился на сотрудничество. [21] Сиборг впервые сообщил об альфа-распаде , пропорциональном лишь части наблюдаемого элемента 93. Первой гипотезой накопления альфа-частиц было загрязнение ураном, который производит частицы альфа-распада; анализ частиц альфа-распада исключил это. Затем Сиборг предположил, что из элемента 93 образуется отдельный альфа-продуцирующий элемент. [22]
В феврале 1941 года Сиборг и его сотрудники произвели плутоний-239 путем бомбардировки урана. В своих экспериментах по бомбардировке урана дейтронами они наблюдали образование нептуния, элемента 93. Но затем он подвергся бета-распаду, образуя новый элемент, плутоний, с 94 протонами. Плутоний достаточно стабилен, но подвергается альфа-распаду, что и объясняет наличие альфа-частиц, исходящих из нептуния. [22] Таким образом, 28 марта 1941 года Сиборг, физик Эмилио Сегре и химик из Беркли Джозеф Кеннеди смогли показать, что плутоний (тогда известный только как элемент 94) является делящимся , и это важное различие имело решающее значение для принятых решений. в руководстве исследованиями Манхэттенского проекта . [23] В 1966 году комната 307 Гилман-холла в кампусе Беркли, где Сиборг работал, была объявлена национальным историческим памятником США . [24]
Помимо плутония, он считается ведущим первооткрывателем америция , кюрия и беркелия , а также соавтором калифорния , эйнштейния , фермия , менделевия , нобелия и сиборгия — первого элемента, названного в честь живого человека. [25] Он разделил Нобелевскую премию по химии в 1951 году с Эдвином Макмилланом за «открытия в химии первых трансурановых элементов». [3]
19 апреля 1942 года Сиборг прибыл в Чикаго и присоединился к химической группе Металлургической лаборатории Манхэттенского проекта Чикагского университета , где Энрико Ферми и его группа позже преобразовали уран-238 в плутоний-239 в управляемой цепной ядерной реакции. . Роль Сиборга заключалась в том, чтобы выяснить, как извлечь крошечную частицу плутония из массы урана . Плутоний-239 был выделен в видимых количествах с помощью реакции трансмутации 20 августа 1942 года и взвешен 10 сентября 1942 года в лаборатории Сиборга в Чикаго . Он отвечал за многостадийный химический процесс разделения, концентрирования и выделения плутония. Этот процесс получил дальнейшее развитие на заводе Clinton Engineering Works в Ок-Ридже, штат Теннесси , а затем был запущен в полномасштабное производство на заводе Hanford Engineer Works в Ричленде, штат Вашингтон . [26]
Теоретическое развитие Сиборгом концепции актинидов привело к перерисовке таблицы Менделеева в ее нынешнюю конфигурацию, при этом ряд актинидов оказался ниже ряда лантаноидов . Сиборг разработал химические элементы америций и кюрий, находясь в Чикаго. Ему удалось получить патенты на оба элемента. Его патент на кюрий так и не оказался коммерчески жизнеспособным из-за короткого периода полураспада этого элемента, но америций обычно используется в бытовых детекторах дыма и, таким образом, в последующие годы стал для Сиборга хорошим источником доходов от роялти. Перед испытанием первого ядерного оружия Сиборг присоединился к нескольким другим ведущим ученым в письменном заявлении, известном как «Доклад Франка » (в то время секретном, но впоследствии опубликованном), в котором безуспешно призывал президента Трумэна провести публичную демонстрацию атомной бомбы, свидетелем которой стал японцами. [27]
После завершения Второй мировой войны и Манхэттенского проекта Сиборг стремился вернуться к академической жизни и университетским исследованиям, свободным от ограничений военной секретности. В 1946 году он добавил к своим обязанностям профессора, возглавив исследования в области ядерной химии в Радиационной лаборатории Лоуренса, управляемой Калифорнийским университетом от имени Комиссии по атомной энергии США (AEC). В 1947 году Молодежная торговая палата США назвала Сиборга одним из «Десяти выдающихся молодых людей Америки» (вместе с Ричардом Никсоном и другими). Сиборг был избран членом Национальной академии наук в 1948 году. С 1954 по 1961 год он занимал должность заместителя директора радиационной лаборатории. Он был назначен президентом Трумэном членом Генерального консультативного комитета AEC, и эту должность он сохранял до 1960 года .
Сиборг занимал пост ректора Калифорнийского университета в Беркли с 1958 по 1961 год. Его срок совпал с ослаблением ограничений на свободу выражения мнений студентов эпохи Маккарти , которые начались при его предшественнике Кларке Керре . [29] В октябре 1958 года Сиборг объявил, что университет ослабил прежние запреты на политическую деятельность на экспериментальной основе, [30] и запрет на выступления коммунистов на территории кампуса был снят. Это проложило путь к Движению за свободу слова 1964–65. [29]
Сиборг с энтузиазмом поддерживал спортивные команды Кэла. Обозреватель из Сан-Франциско Херб Кан любил отмечать, что фамилия Сиборга является анаграммой слова «Go Bears», популярного приветствия в Калифорнийском университете в Беркли. [31] Сиборг гордился тем фактом, что « Кал Беарс» выиграли свой первый и единственный чемпионат Национальной студенческой спортивной ассоциации (NCAA) по баскетболу в 1959 году, когда он был канцлером. Футбольная команда также выиграла титул конференции и в том же году играла в Rose Bowl . [32] Он несколько лет работал в спортивном комитете факультета и был соавтором книги « Розы из пепла: распад и возрождение в межвузовской легкой атлетике Тихоокеанского побережья» (2000), посвященной рекрутинговому скандалу на конференции Тихоокеанского побережья и основание того, что сейчас называется Pac-12 , в котором он сыграл роль в восстановлении уверенности в честности студенческого спорта. [32] [33]
Сиборг работал в президентском научном консультативном комитете (PSAC) при администрации Эйзенхауэра . В ноябре 1960 года PSAC подготовил отчет «Научный прогресс, университеты и федеральное правительство», также известный как «Отчет Сиборга», в котором содержался призыв к увеличению федерального финансирования науки. [34] В 1959 году он вместе с Кларком Керром помог основать Лабораторию космических наук в Беркли . [35]
После назначения президентом Джоном Ф. Кеннеди и утверждения Сенатом США Сиборг был председателем Комиссии по атомной энергии (AEC) с 1961 по 1971 год. Его ожидаемое назначение избранным президентом Кеннеди было чуть не сорвано в конце 1960 года, когда члены Переходная группа Кеннеди узнала, что Сиборг был указан в статье US News & World Report как член «Людей идей Никсона». Сиборг сказал, что как пожизненный демократ он был сбит с толку, когда появилась статья, в которой он ассоциировался с уходящим в отставку вице-президентом Ричардом Никсоном, республиканцем , которого Сиборг считал своим случайным знакомым. [36]
В начале 1960-х Сиборг забеспокоился об экологических и биологических последствиях ядерного оружия, особенно тех, которые могут существенно повлиять на человеческую жизнь. В ответ он поручил Отделу технического анализа AEC дополнительно изучить эти вопросы. [37] Предоставление Сиборгом этих инновационных исследований побудило правительство США более серьезно заняться разработкой и возможным использованием «чистого» ядерного оружия. [38]
Будучи председателем AEC, Сиборг участвовал в переговорах по Договору об ограниченном запрещении испытаний (LTBT), в котором США, Великобритания и СССР согласились запретить все наземные испытательные взрывы ядерного оружия. Сиборг считал свой вклад в достижение LTBT одним из своих величайших достижений. Несмотря на строгие советские правила относительно фотографирования на церемонии подписания, Сиборг использовал крошечную камеру, чтобы сфотографировать крупным планом советского премьер-министра Никиту Хрущева , когда он подписывал договор. [39]
Сиборг поддерживал тесные отношения с президентом Линдоном Джонсоном и оказал влияние на администрацию, заставив ее придерживаться Договора о нераспространении ядерного оружия . [40] Сиборга вызвали в Белый дом в первую неделю правления администрации Никсона в январе 1969 года, чтобы дать совет президенту Ричарду Никсону по поводу его первого дипломатического кризиса, связанного с Советским Союзом и ядерными испытаниями. Он вступил в конфликт с советником президента Никсона Джоном Эрлихманом из-за обращения с еврейским ученым Залманом Шапиро , которого администрация Никсона подозревала в разглашении ядерных секретов Израилю. [41]
За время своего пребывания в AEC Сиборг опубликовал несколько книг и журнальных статей. Он предсказал существование элементов, помимо элементов таблицы Менделеева, [42] серии трансактинидов и серии суперактинидов неоткрытых синтетических элементов. Хотя большинство этих теоретических будущих элементов имеют чрезвычайно короткий период полураспада и, следовательно, не имеют ожидаемого практического применения, он также выдвинул гипотезу о существовании стабильных сверхтяжелых изотопов некоторых элементов на острове стабильности . [43] Сиборг занимал пост председателя AEC до 1971 года. [44]
После службы на посту председателя AEC Сиборг вернулся в Калифорнийский университет в Беркли, где ему была присвоена должность профессора университета. В то время в Калифорнийском университете в Беркли было меньше профессоров, чем лауреатов Нобелевской премии. Он также был председателем Зала науки Лоуренса, где стал главным исследователем «Великих исследований в области математики и естественных наук» (GEMS) [45] , работая с директором Жаклин Барбер. Сиборг занимал пост ректора Калифорнийского университета в Беркли с 1958 по 1961 год, а также был президентом Американской ассоциации содействия развитию науки в 1972 году и президентом Американского химического общества в 1976 году .
В 1980 году он трансмутировал несколько тысяч атомов висмута -209 в золото (197
Au ) в лаборатории Лоуренса Беркли . Его экспериментальная техника с использованием лабораторного ускорителя частиц Bevalac позволила удалить протоны и нейтроны из атомов висмута, бомбардируя их ядрами углерода и неона, движущимися со скоростью, близкой к скорости света. [47] Техника Сиборга была бы слишком дорогой, чтобы обеспечить рутинное производство золота, но его работа была близка к мифическому Философскому камню . [48] [49] Поскольку золото имеет на четыре протона меньше и (принимая во внимание единственные природные объемные изотопы каждого из них) на восемь меньше нейтронов, чем висмут, в общей сложности двенадцать нуклонов необходимо удалить из ядра висмута, чтобы произвести золото с использованием метода Сиборга.
В 1981 году Сиборг стал одним из основателей Всемирного культурного совета . [50]
В 1983 году президент Рональд Рейган назначил Сиборга членом Национальной комиссии по качеству образования. Комиссия подготовила отчет « Нация в опасности: императив реформы образования », [51] в котором сосредоточилось внимание страны на образовании как национальной проблеме, имеющей отношение к федеральному правительству. [52] В 2008 году Маргарет Спеллингс написала, что
«Нация в опасности» стала тревожным сигналом для нашей системы образования. В нем описывались суровые реалии, такие как значительное количество функционально неграмотных старшеклассников, резкое падение успеваемости учащихся и международные конкуренты, дышащие нам в затылок. Это было предупреждение, упрек и призыв к оружию. [53]
Сиборг прожил большую часть своей дальнейшей жизни в Лафайете, Калифорния , где он посвятил себя редактированию и публикации журналов, в которых документировались как его ранние годы жизни, так и последующая карьера. Он сплотил группу ученых, которые критиковали учебную программу по естественным наукам в штате Калифорния, которую он считал слишком социально ориентированной и недостаточно ориентированной на точные науки. Губернатор Калифорнии Пит Уилсон назначил Сиборга главой комитета, который предложил внести изменения в учебную программу по естественным наукам в Калифорнии, несмотря на протесты профсоюзов и других организаций. [54]
В 1942 году Сиборг женился на Хелен Григгс , секретаре физика Эрнеста Лоуренса . Под давлением военного времени Сиборг переехал в Чикаго, будучи помолвленным с Григгсом. Когда Сиборг вернулся, чтобы сопровождать Григгса на обратном пути в Чикаго, друзья ожидали, что они поженятся в Чикаго. Но, желая пожениться, Сиборг и Григгс импульсивно сошли с поезда в городе Кальенте, штат Невада , ради, как они думали, скорой свадьбы. Когда они запросили мэрию, они обнаружили, что в Кальенте ее нет — им придется проехать 25 миль (40 км) на север до Пиоче , административного центра округа . Без машины это было непросто, но один из новых заместителей шерифа Кальенте оказался недавним выпускником химического факультета Калиенте в Беркли и был более чем рад оказать услугу Сиборгу. Заместитель шерифа организовал для молодоженов поездку в Пиоче и обратно на почтовом грузовике. Свидетелями на свадьбе Сиборга были клерк и дворник. [55] У Гленна Сиборга и Хелен Григгс Сиборг было семеро детей, из которых первый, Питер Гленн Сиборг, умер в 1997 году (его близнец Полетт умерла в младенчестве). [56] Другими были Линн Сиборг Кобб, Дэвид Сиборг , Стив Сиборг, Эрик Сиборг и Дайан Сиборг. [57]
Сиборг был заядлым туристом. Став председателем AEC в 1961 году, он начал ежедневно совершать походы по тропе, которую он проложил на территории штаб-квартиры в Джермантауне, штат Мэриленд . Он часто приглашал коллег и посетителей сопровождать его, и этот маршрут стал известен как «Тропа Гленна Сиборга». Ему и его жене Хелен приписывают прокладку 12-мильной (19-километровой) тропы в районе Ист-Бэй недалеко от их дома в Лафайете, Калифорния. С тех пор эта тропа стала частью сети маршрутов Американской ассоциации пешего туризма. Сиборг и его жена прошли по сети троп от округа Контра-Коста до границы Калифорнии и Невады. [58] [59]
В открытиях есть красота. Есть математика в музыке, родство науки и поэзии в описании природы, изысканная форма в молекуле. Попытки поместить разные дисциплины в разные лагеря оказываются искусственными перед лицом единства знаний. Всех грамотных людей поддерживают философ, историк, политический аналитик, экономист, ученый, поэт, ремесленник и музыкант.
—Гленн Сиборг [60]
Сиборг был избран иностранным членом Шведской королевской академии наук в 1972 году и иностранным членом Лондонского королевского общества (ForMemRS) в 1985 году . [2] [61] Он был удостоен звания шведско-американца года в 1962 году Орденом Америки Васа . В 1991 году организация назвала «Местную ложу Гленна Т. Сиборга № 719» в его честь во время церемонии вручения наград Сиборга, на которой он появился. Эта ложа поддерживает стипендиальный фонд на его имя, как и несвязанный с ним Шведско-американский клуб Лос-Анджелеса. [62]
Сиборг сохранял тесную связь со своим шведским происхождением. Он время от времени посещал Швецию, и его семья была членами Шведского генеалогического общества Пемеров , семейного объединения, открытого для каждого потомка семьи Пемер, шведской семьи немецкого происхождения, от которой Сиборг происходил по материнской линии. [63] (В последние годы, после кончины обоих мужчин, было обнаружено, что коллега-физик Эдвард Дж. Лофгрен также происходил из семьи Пемер.) [64] Сиборг даже ответил на тост за Нобелевскую премию шведского короля на родном языке своей матери. диалект региона, [65] который он описал как «Как будто швед сказал «y'all» на английском языке с южным акцентом». [66]
24 августа 1998 года, находясь в Бостоне на встрече Американского химического общества, Сиборг перенес инсульт, который привел к его смерти шесть месяцев спустя, 25 февраля 1999 года, в своем доме в Лафайете. [67]
Говорят, что за свою жизнь Сиборг был автором или соавтором множества книг и 500 статей в научных журналах, многие из которых представляли собой краткие отчеты о быстро развивающихся открытиях в ядерной науке, в то время как другие темы, в первую очередь концепция актинидов, представляли собой важные теоретический вклад в историю науки . Он владел более 40 патентами, среди которых единственные когда-либо выданные патенты на химические элементы, америций и кюрий, и за свою жизнь получил более 50 докторских и почетных степеней. [68] В свое время он был занесен в Книгу рекордов Гиннеса как имеющий самую длинную запись в книге « Маркиз Кто есть кто в Америке» . В феврале 2005 года он был посмертно занесен в Национальный зал славы изобретателей . [44] В апреле 2011 года исполнительный совет Комитета по скептическим расследованиям (CSI) выбрал Сиборга для включения в Пантеон скептиков CSI. Пантеон скептиков был создан CSI, чтобы вспомнить наследие умерших членов CSI и их вклад в дело научного скептицизма. [69] Его документы находятся в Библиотеке Конгресса США . [70]
Сиборг был избран членом Национальной академии наук США в 1948 году, [71] Американского философского общества в 1952 году, [72] и Американской академии искусств и наук в 1958 году. [73] Секция Американского химического общества в Чикаго удостоила его чести. с премией Уилларда Гиббса в 1966 году. [74] Американская академия достижений вручила Сиборгу премию «Золотая тарелка» в 1972 году. [75] Элемент сиборгий был назван в честь Сиборга Альбертом Гиорсо , Э. Кеннетом Хьюлетом и другими, которые также назвал Сиборга одним из первооткрывателей. [68] Он был назван еще при жизни Сиборга, что оказалось спорным . Он повлиял на наименование стольких элементов, что с объявлением о сиборгии в обзоре года в науке журнала Discover было отмечено, что он мог получить письмо, адресованное химическим элементам: сиборгий , лоуренсий (для лаборатории Лоуренса Беркли, где он работал), берклий, калифорний, америций. [76] Сиборгий — первый элемент, официально названный в честь живого человека. [68] [77] Второй элемент, получивший такое название, — оганессон , в 2016 году в честь Юрия Оганесяна . [78]