Сэмюэл Кинг Эллисон (13 ноября 1900 г. — 15 сентября 1965 г.) — американский физик , наиболее известный своей ролью в Манхэттенском проекте , за которую он был награжден Медалью за заслуги . Профессор, изучавший рентгеновские лучи , он был директором Металлургической лаборатории с 1943 по 1944 год, а затем работал в Лос-Аламосской лаборатории — где он «управлял стадом» на заключительных этапах проекта в составе «Комитета ковбоев» [1] и читал отсчет времени до взрыва ядерного испытания «Тринити» . После войны он вернулся в Чикагский университет, чтобы руководить Институтом ядерных исследований , и был вовлечен в «движение ученых», лоббируя гражданский контроль над ядерным оружием.
Эллисон родился в Чикаго, штат Иллинойс , 13 ноября 1900 года, сын Сэмюэля Буэлла Эллисона, директора начальной школы. Он получил образование в гимназии Джона Фиска и средней школе Гайд-Парка . Он поступил в Чикагский университет в 1917 году и участвовал в университетских соревнованиях по плаванию и водному баскетболу , одновременно изучая математику и химию . Он окончил университет в 1921 году, а затем приступил к работе над докторской диссертацией по химии под руководством Уильяма Дрейпера Харкинса , написав диссертацию на тему «Атомная стабильность III, эффекты электрического разряда и высоких температур», тема которой тесно связана с экспериментальной физикой . [2]
Эллисон был научным сотрудником Гарвардского университета с 1923 по 1925 год, а затем в Институте Карнеги с 1925 по 1926 год. С 1926 по 1930 год он преподавал физику в Калифорнийском университете в Беркли в качестве инструктора, а затем в качестве доцента . Там он познакомился и женился на Хелен Кэмпбелл. У них было двое детей: сын Сэмюэл и дочь Кэтрин. [2]
В 1930 году Эллисон вернулся в Чикагский университет, где в 1942 году стал профессором, а в 1959 году — профессором физики имени Фрэнка П. Хиксона. [3] Он изучал эффект Комптона и динамическую теорию дифракции рентгеновских лучей . В то время рентгеновские лучи были важным средством исследования атомных структур, но концепция того, что свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, как это продемонстрировал Артур Комптон , не была общепринятой. Уильям Дуэйн из Гарварда возглавил попытку доказать, что интерпретация Комптоновского эффекта была неверной, и Эллисон стал частью этих усилий. Дуэйн провел ряд тщательных экспериментов, чтобы опровергнуть Комптона, но вместо этого нашел неопровержимые доказательства того, что Комптон был прав. К его чести, Дуэйн признал, что это так. [4]
Одним из результатов этого стало то, что Эллисон стал соавтором учебника с Комптоном, X-rays in Theory and Experiment (1935), который стал широко использоваться. Он разработал рентгеновский спектрометр высокого разрешения вместе со своим аспирантом Джоном Гарри Уильямсом . [5] В 1935 году Эллисон выиграл стипендию Гуггенхайма для обучения в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в Англии, [6] где он учился у Джона Кокрофта . Он опубликовал статью в Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society о своих «Экспериментах по эффективности производства и периодам полураспада радиоуглерода и радиоазота». [7] Он был настолько впечатлен ускорителем Кокрофта-Уолтона Кавендишской лаборатории , что после возвращения в Чикаго построил один. [8]
Во время Второй мировой войны Эллисон занялся оборонной работой. Он был консультантом Национального комитета по оборонным исследованиям (NDRC) с октября 1940 по январь 1941 года. [9] В январе 1941 года NDRC заключил с ним контракт на изучение возможности использования бериллия в качестве замедлителя нейтронов . [10] Команда, которую он собрал в Чикаго, впоследствии превратилась в Металлургическую лабораторию Манхэттенского проекта . [11]
В сентябре 1941 года Эллисон присоединился к секции S-1 , которая координировала ранние исследования осуществимости атомной бомбы . [12] Он начал строить реактор на кортах для сквоша под заброшенными трибунами стадиона Stagg Field . [13] Он стал главой химического отдела Металлургической лаборатории в январе 1942 года, [11] а в марте его небольшой экспериментальный реактор с использованием бериллия приблизился к критичности ближе , чем конструкция с графитовым замедлителем группы Энрико Ферми в Колумбийском университете . [14] В 1942 году Комптон объединил все исследовательские группы, работавшие над проектированием плутония и ядерного реактора в Колумбийском университете, Принстонском университете и Калифорнийском университете, в Металлургической лаборатории в Чикаго. Эллисон был назначен ответственным за экспериментальную работу. [13]
К октябрю 1942 года Металлургической лаборатории пришлось решать, как она будет продолжать проектирование крупных производственных реакторов, когда им еще предстояло запустить экспериментальный реактор. Ферми выступал за небольшие шаги, в то время как Эллисон и Юджин Вигнер утверждали, что более крупные шаги необходимы, если атомные бомбы будут разработаны вовремя, чтобы повлиять на ход войны. Директор Манхэттенского проекта бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший сказал им, что время важнее денег, и если два подхода выглядят многообещающими, они должны реализовать оба. В конце концов, так и было сделано. [15] Эллисон был одним из 49 ученых, которые наблюдали, как проект сделал скачок вперед, когда Chicago Pile-1 стал критическим на Stagg Field 2 декабря 1942 года. [16] Когда проект реактора Комптона начал распространяться за пределы Чикаго в 1943 году, Эллисон стал директором Металлургической лаборатории в июне 1943 года. [11] [17]
К концу 1944 года центр Манхэттенского проекта переместился в Лос-Аламосскую лабораторию в Нью-Мексико , и Эллисон отправился туда в ноябре 1944 года в качестве председателя Технического и планового комитета. [18] В марте 1945 года он смог сообщить Гроувсу, что ядерное оружие имплозивного типа будет готово к испытаниям в июле. Эллисон входил в «Комитет ковбоев», который «управлял стадом» имплозивного проекта, гарантируя, что он будет идти по графику. [19] Показательно, что именно он читал обратный отсчет по громкоговорителям во время ядерного испытания Тринити в июле 1945 года. [20] Гроувс вручил Эллисону медаль «За заслуги» за его работу над Манхэттенским проектом на церемонии в Чикагском университете 12 января 1946 года. [18]
После войны Эллисон был директором Института ядерных исследований имени Энрико Ферми с 1946 по 1957 год и снова с 1963 по 1965 год. Он был председателем Физической секции Национального исследовательского совета с 1960 по 1963 год и председателем его Комитета по ядерной науке с 1962 по 1965 год. [9] Он был активным участником «движения ученых» за контроль над атомным оружием. Ученые успешно лоббировали, чтобы ядерное оружие находилось под гражданским, а не военным контролем, что в конечном итоге было записано в Законе об атомной энергии 1946 года . Он был ярым противником секретности в науке и в влиятельной речи, объявляющей о создании Института Энрико Ферми, сказал:
Мы полны решимости вернуться к свободным исследованиям, как до войны. Если на научные исследования в области физики будет наложена секретность, мы обнаружим, что все первоклассные ученые работают над предметами, столь же безобидными, как цвета крыльев бабочек. [21]
Эллисон перестроил свой ускоритель, который он назвал «кеватрон», потому что он мог разгонять частицы до энергий 400 кэВ . Название было ссылкой на массивный беватрон, строившийся в лаборатории Лоуренса в Беркли , который планировалось разгонять частицы до миллиардов электрон-вольт. Эллисон все еще верил, что есть полезные результаты, которые еще предстоит найти с низкими энергиями. Он стал пионером того, что стало известно как «физика тяжелых ионов», ускоряя протоны и дейтроны и используя литий и бериллий в качестве мишеней. Данные об этих реакциях легких элементов впоследствии оказались полезными при изучении звездного нуклеосинтеза . [22]
Позже Эллисон приобрел генератор Ван де Граафа на 2 МэВ и вспомнил старую статью о производстве ионов лития из минералов, таких как эвкриптит . Это позволило ему получить пучок ионов лития на 1,2 МэВ. Он создал неизвестные до сих пор изотопы бора и других легких элементов и измерил их сечения захвата нейтронов . Побочным эффектом этой работы стал метод анализа поверхностных материалов, где химический анализ был недоступен. Его коллега Энтони Л. Туркевич впоследствии использовал это для анализа состава Луны в более поздних миссиях программы Surveyor . Эллисон продолжал принимать кандидатов на получение докторской степени, некоторые из которых, такие как Джеймс Кронин, сделали выдающуюся карьеру. [23]
Эллисон умер от осложнений, вызванных аневризмой аорты , 15 сентября 1965 года во время посещения конференции по физике плазмы и управляемому ядерному синтезу в Калхэме , Англия. [24] Его документы хранятся в Американском институте физики . [25]
