Альфред Ланде (13 декабря 1888 г. — 30 октября 1976 г.) — немецко-американский физик, известный своим вкладом в квантовую теорию . [1] Он открыл g-фактор Ланде и объяснил эффект Зеемана .
Альфред Ланде родился 13 декабря 1888 года в Эльберфельде , Рейнланд , Германия, сегодня часть города Вупперталь .
В 1913 году Ланде был направлен Арнольдом Зоммерфельдом , его научным руководителем в Мюнхенском университете , в качестве специального помощника по физике к Давиду Гильберту в Гёттингенский университет , чтобы заменить Пауля Петера Эвальда , которого Зоммерфельд отправил на ту же должность в 1912 году. [2] Там Ланде также вступил в тесный контакт с Максом Борном . В физике это была эпоха модели атома Бора . Среди лидеров гёттингенской науки было много великих людей, с которыми Ланде должен был контактировать, включая Гильберта, Эдмунда Ландау , Карла Рунге и Людвига Прандтля (известного теоретика аэродинамики). Также Нильс Бор и Хендрик Лоренц часто посещали Гёттинген.
Ланде получил докторскую степень [3] под руководством Зоммерфельда в Мюнхенском университете за две недели до начала Первой мировой войны . Он вступил в Красный Крест и два года прослужил на восточном фронте, прежде чем Макс Борн пригласил его присоединиться к нему в Комиссии по испытаниям артиллерии, одном из немногих научных подразделений армии. Помимо работы по определению местоположения артиллерии с помощью звуковой локации, они начали изучать силы сцепления и сжимаемость кристаллов . Эта работа привела к неожиданному результату: траектории электронов в атомах совсем не похожи на планетарные орбиты, что в то время было обычным пониманием электрона в атоме.
Ланде интенсивно изучал атомную структуру в течение следующих семи лет. В 1916 году Зоммерфельд начал применять новую атомную теорию для формирования общего правила квантования. Работа Ланде над кубическими и тетраэдрическими электронными траекториями («кубическими атомами») вызвала большой интерес у Зоммерфельда, Петера Дебая и Бора.
В 1919 году Ланде неожиданно обратился к спектроскопии , хотя продолжение изучения пространственной ориентации атомов было самой насущной проблемой того времени. Он обратился к проблеме атомов с несколькими электронами, в частности к простейшему случаю — спектру гелия . Спектроскопия гелия была исследована экспериментально Фридрихом Пашеном , но теоретической интерпретации не существовало. Спектр показал несовпадающие одинарные и двойные (на самом деле триплетные, как выяснилось позже) члены, так что казалось, будто гелий состоит из двух разных веществ (что сегодня объясняется как результат спина электрона ).
Работа Ланде содержала несколько новых важных идей, включая правило векторного сложения двух квантово-механических угловых моментов J1 и J2. Его выводы и постулаты были позднее подтверждены квантовой теорией .
Франкфуртские исследования Ланде (декабрь 1920 г. — апрель 1921 г.) завершились открытием известной g-формулы Ланде и объяснением аномального эффекта Зеемана . G-фактор Ланде теперь определяется через m J , магнитное квантовое число .
В 1923 году Ланде сформулировал правило интервала Ланде , описывающее соотношение между спином электрона и орбитальным угловым моментом. [4]
В 1925 году Ральф Крониг , выдвинувший идею спина электрона за несколько месяцев до Джорджа Уленбека и Сэмюэля Гоудсмита , работал помощником Ланде.
В конце 1929 года Ланде был приглашен в Университет штата Огайо в Колумбусе, чтобы прочесть серию лекций. После второго пребывания (1930-1931) в Колумбусе, штат Огайо , он решил обосноваться в Соединенных Штатах. Ланде был предшественником в фазе новой интерпретации квантовой теории, из которой можно было сделать конкретные физические утверждения об экспериментально проверяемых фактах. Это произошло после первой фазы интерпретации теории с известными дискуссиями между Нильсом Бором , Вернером Гейзенбергом и Вольфгангом Паули, которые выступали за Копенгагенскую интерпретацию , против которой в разной степени выступали Эрвин Шредингер , Луи де Бройль и, в первую очередь, Альберт Эйнштейн . Квантовая механика предоставляла много новых предсказаний, которые нужно было исследовать и доказать или опровергнуть в то время. Возобновившийся интерес выразился в новых экспериментах с новыми техническими методами, на отдельных квантовых системах, отдельных атомах, электронах и фотонах .
Однако после 1950 года (и до конца своей жизни) Ланде энергично выступил против копенгагенской интерпретации квантовой теории, требуя, как и Эйнштейн, объективно реального описания физических процессов. Это изменение было вызвано восприятием Ланде того, что корпускулярно-волновой дуализм был ненужным искажением квантовых процессов, которые он вместо этого объяснил, разработав новую формулировку унитарной частицы , без дуалистической ссылки на волны . [5] Ланде основал свою новую формулировку на неквантовых принципах симметрии и инвариантности, с правилом Дуэйна [ 6] для квантования обмена импульсом с пространственно-периодическими структурами и принципом непрерывности причины и следствия Лейбница [7] для объяснения внутренне вероятностной природы квантовых процессов. Интерпретация Ланде считается меньшинством интерпретаций квантовой механики .
Ланде умер 30 октября 1976 года в Колумбусе, штат Огайо.