Роберт Бенджамин Лейтон ( / ˈ l eɪ t ən / ; 10 сентября 1919 — 9 марта 1997) — выдающийся американский физик - экспериментатор , посвятивший свою профессиональную карьеру в Калифорнийском технологическом институте (Калифорнийский технологический институт). [1] Его работа на протяжении многих лет охватывала физику твердого тела , физику космических лучей , начало современной физики элементарных частиц , физику Солнца , планеты , инфракрасную астрономию , а также астрономию миллиметровых и субмиллиметровых волн . В последних четырех областях его новаторская работа открыла совершенно новые области исследований, которые впоследствии превратились в энергичные научные сообщества.
Лейтон родился в Детройте , где его отец изготавливал прецизионные штампы для автомобильной компании. После переезда в Сиэтл семья распалась, и отец вернулся в Детройт. Его мать переехала в центр Лос-Анджелеса , где работала горничной в отеле. Лейтон вырос в Лос-Анджелесе и закончил свои первые два года обучения в Городском колледже Лос-Анджелеса . Его приняли в Калифорнийский технологический институт в 1939 году, но он продолжал жить дома, помогая содержать свою мать и себя, создавая рентгеновское оборудование для лаборатории Келлога.
Лейтон получил степень бакалавра электротехники в Калифорнийском технологическом институте в 1941 году. Затем он переключился на физику и получил в этом институте степени магистра (1944) и доктора философии (1947). Его докторская диссертация исследовала удельную теплоту гранецентрированных кубических кристаллов , которую консультировали Уильям В. Хьюстон и Пол Софус Эпштейн . [2] Он поступил на факультет Калифорнийского технологического института в 1949 году и занимал должность заведующего отделением физики, математики и астрономии с 1970 по 1975 год. Лейтон был известным преподавателем в Калифорнийском технологическом институте. Его «Принципы современной физики» , опубликованные в 1959 году, стали стандартным и влиятельным учебником. [3]
Лейтон ушел из преподавания в 1985 году и из исследований в 1990 году в качестве почетного профессора физики Уильяма Л. Валентайна. Газета New York Times опубликовала некролог Лейтона 14 марта 1997 года, через пять дней после его смерти. Центральная библиотека Лос-Анджелеса , где Лейтон в детстве читал математику и астрономию после школы, также представила симпозиум и выставку в честь Лейтона вскоре после его смерти.
Лейтон и давний коллега из Калифорнийского технологического института Ричард Фейнман были близкими друзьями. В начале 1960-х годов он потратил более двух лет на переработку магнитофонных записей курса Фейнмана «Лекции по физике» в «Фейнмановские лекции по физике» (1964–1966), которые с тех пор пользуются неизменным успехом. [4] Кроме того, вместе с Робби Фогтом он является соавтором ряда задач, сопровождающих лекции Фейнмана. Один из сыновей Лейтона, Ральф , также сотрудничал с Фейнманом в написании нескольких книг. [5]
Лейтон был известен как чрезвычайно гениальный физик и астрофизик на протяжении 58 лет работы в Калифорнийском технологическом институте. Он не нашел ни одной проблемы с приборами слишком сложной, особенно если она могла открыть для наблюдения новую часть электромагнитного спектра . Если бы он нашел недорогое решение, он бы построил аппарат в свободное время для использования другими и самостоятельно. Лейтон построил, усовершенствовал и использовал камеры Вильсона для идентификации и измерения новых продуктов столкновений космических лучей . Он исследовал режимы распада мю -мезонов и распознал несколько странных частиц , когда физика элементарных частиц только зарождалась. Лейтон сыграл ключевую роль в 1949 году, показав, что продуктами распада мю-мезона являются два нейтрино и электрон , и он впервые измерил энергетический спектр распадающегося электрона (в то время эксперименты с низкой статистикой предполагали, что только одно нейтрино был вовлечен). В 1950 году он сделал первое наблюдение распадов странных частиц после первоначального открытия двух случаев в Англии в 1947 году. В течение следующих семи лет он выяснил многие свойства, например массу, время жизни, режимы распада и энергии, нескольких новых странных частиц, в частности, лямбда, кси и того, что тогда называли тэта-частицами ( К-мезонами ).
Его предмет эволюционировал от физики к астрофизике, поскольку он помог астрономии принять ее современную форму. Около 1956 года Лейтон заинтересовался физикой внешних слоев Солнца . Обладая характерным воображением и проницательностью, он разработал солнечные камеры с доплеровским сдвигом и эффектом Зеемана . Они с поразительным успехом применялись для исследования магнитных полей и полей скоростей на Солнце. С помощью камеры Зеемана Лейтон нанес на карту сложные структуры магнитного поля Солнца с превосходным разрешением. Еще более поразительными были его открытия замечательных пятиминутных колебаний локальных поверхностных скоростей и «структуры супергрануляции» горизонтальных конвекционных потоков в больших ячейках движущегося материала. Эти солнечные колебания впоследствии были признаны внутренними акустическими волнами, что открыло совершенно новые области гелиосейсмологии и солнечной магнитоконвекции. Сам Лейтон вскоре понял, что солнечные магнитоконвекционные ячейки приведут к эффективной диффузии потока на солнечной поверхности (теперь называемой диффузией Лейтона), и включил это в динамо-модель солнечного цикла . [6]
В начале 1960-х годов Лейтон разработал и изготовил новый недорогой инфракрасный телескоп, который включал в себя простую матрицу из восьми фотоэлементов из сульфида свинца . Эти ячейки были излишками оборонной промышленности; они были разработаны для системы наведения ракеты Sidewinder с тепловым наведением. Начиная с 1965 года он и Джерри Нойгебауэр использовали новый телескоп, чтобы осмотреть примерно 70 процентов неба, видимого из обсерватории Маунт-Вилсон , собирая данные в виде волнистых линий на ленточном самописце. Это положило начало новой области инфракрасной астрономии . Итоговый двухмикронный обзор неба , опубликованный в 1969 году, содержал 5612 инфракрасных источников, подавляющее большинство из которых ранее не было внесено в каталог. Было обнаружено, что некоторые из них являются новыми звездами, все еще окруженными своими пылевыми дозвездными оболочками, тогда как другие являются звездами -сверхгигантами на последних стадиях своей эволюции, заключенными в расширяющиеся пылевые оболочки материи, выброшенные самими звездами.
Разработка Лейтоном фотооборудования в середине 1950-х годов позволила ему получить лучшие изображения планет, когда-либо созданные на тот момент, с помощью 60- и 100-дюймовых телескопов, что привело к его работе в качестве руководителя группы в Лаборатории реактивного движения . JPL) для исследований в области визуализации во время миссий Mariner 4 , 6 и 7 на Марс в середине 1960-х годов. Будучи руководителем группы и опытным физиком-экспериментатором, Лейтон сыграл ключевую роль в формировании и руководстве разработкой первой системы цифрового телевидения Лаборатории реактивного движения для использования в глубоком космосе : пролет корабля «Маринер-4» над Марсом в 1964 году . усилия по обработке изображений и методам их улучшения стали возможными благодаря цифровой форме данных изображений. Он получил премию по космической науке от Американского института аэронавтики и астронавтики за телевизионные эксперименты Mariner в 1967 году и медаль НАСА за выдающиеся научные достижения в 1971 году.
В 1970-х годах интерес Лейтона переключился на разработку большой и недорогой тарелочной антенны , которую можно было бы использовать для проведения интерферометрии миллиметровых волн и астрономии субмиллиметровых волн . И снова его замечательные экспериментальные способности открыли новую область науки в Калифорнийском технологическом институте, которая продолжает активно развиваться в Радиообсерватории Оуэнс-Вэлли в Калифорнии и Субмиллиметровой обсерватории Калифорнийского технологического института на Мауна-Кеа , Гавайи , с использованием «тарелок Лейтона» .
Лейтон был избранным членом Национальной академии наук и входил в состав ее Совета по космическим наукам.
Лейтон разделил премию Рамфорда в 1986 году за достижения в области инфракрасной астрономии и получил медаль Джеймса Крейга Уотсона в 1988 году за свою работу в качестве создателя и использования новых инструментов и методов, которые открыли совершенно новые области астрономии — солнечные колебания, инфракрасные исследования, вращательные исследования. телескопы и большие рефлекторы миллиметрового диапазона.
В 2009 году его именем был назван кратер диаметром 66 км в районе Большого Сиртиса на Марсе . [8]