Гленн Теодор Сиборг ( / ˈ 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 часть Нобелевской премии по химии 1951 года . [3] Его работа в этой области также привела к развитию им концепции актинидов и расположению ряда актинидов в периодической таблице элементов .
Сиборг провел большую часть своей карьеры в качестве педагога и научного сотрудника в Калифорнийском университете в Беркли , занимая должность профессора, а с 1958 по 1961 год — второго канцлера 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 выступал за коммерческую ядерную энергетику и мирное применение ядерной науки. На протяжении всей своей карьеры Сиборг работал над контролем над вооружениями. Он подписал доклад Франка и внес вклад в Договор об ограниченном запрещении испытаний , Договор о нераспространении ядерного оружия и Договор о всеобъемлющем запрещении испытаний . Он был известным сторонником научного образования и федерального финансирования чистых исследований. Ближе к концу правления администрации Эйзенхауэра он был основным автором доклада Сиборга по академической науке и, будучи членом Национальной комиссии по совершенствованию образования президента Рональда Рейгана , внес основной вклад в ее доклад 1983 года « Нация в опасности ».
Сиборг был главным 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. Он сказал об этом присвоении имени: «Это величайшая честь, когда-либо оказанная мне, — я думаю, даже лучше, чем получение Нобелевской премии. Будущие студенты-химики, изучая периодическую таблицу, могут иметь основания спросить, почему элемент был назван в мою честь, и тем самым узнать больше о моей работе». [5] Он также открыл более 100 изотопов трансурановых элементов и ему приписывают важный вклад в химию плутония, первоначально как часть Манхэттенского проекта , где он разработал процесс экстракции, используемый для выделения плутониевого топлива для атомной бомбы имплозивного типа . В начале своей карьеры он был пионером в области ядерной медицины и открыл изотопы элементов, имеющие важное применение в диагностике и лечении заболеваний, включая йод-131 , который используется при лечении заболеваний щитовидной железы . В дополнение к его теоретической работе по разработке концепции актинидов, которая поместила ряд актинидов под рядом 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 почестей . Список вещей, названных в честь Сиборга, варьируется от химического элемента сиборгий до астероида 4856 Сиборг . Он был плодовитым автором , написавшим множество книг и 500 журнальных статей, часто в соавторстве с другими. Однажды он был занесен в Книгу рекордов Гиннесса как человек с самой длинной записью в «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. Дома в его семье говорили по-шведски. Когда Гленн Сиборг был мальчиком, семья переехала в округ Лос-Анджелес, штат Калифорния , поселившись в районе под названием Хоум-Гарденс , позже присоединенном к городу Саут-Гейт, штат Калифорния . Примерно в это же время он изменил написание своего имени с Глен на Гленн. [6]
Сиборг вел ежедневный дневник с 1927 года до того, как в 1998 году у него случился инсульт. [7] В юности Сиборг был преданным спортивным болельщиком и заядлым киноманом. Его мать поощряла его стать бухгалтером, поскольку она считала, что его литературные интересы непрактичны. Он не проявлял интереса к науке до третьего года обучения, когда его вдохновил Дуайт Логан Рид, учитель химии и физики в средней школе Дэвида Старра Джордана в Уоттсе . [8]
Сиборг окончил Jordan в 1929 году лучшим в своем классе и получил степень бакалавра искусств (BA) по химии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в 1933 году. [6] Во время учебы он работал грузчиком и лаборантом в 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 ввел термин «ядерное расщепление ». [12]
Сиборг был членом профессионального химического братства Alpha Chi Sigma . Будучи аспирантом в 1930-х годах, Сиборг проводил исследования по влажной химии для своего научного руководителя Гилберта Ньютона Льюиса [ 12] и опубликовал с ним три статьи по теории кислот и оснований [13] [ 14] [15] Сиборг изучил текст «Прикладная радиохимия» Отто Гана 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 в области искусственной радиоактивности с использованием циклотрона Лоуренса в Калифорнийском университете в Беркли. Он был взволнован, узнав от других, что ядерное деление возможно, но также и огорчен, так как его собственные исследования могли привести его к такому же открытию [16] .
Сиборг также стал искусным собеседником физика из Беркли Роберта Оппенгеймера . У Оппенгеймера была устрашающая репутация, и он часто отвечал на вопросы младшего коллеги еще до того, как они были заданы. Часто ответ на вопрос был более глубоким, чем заданный, но малополезным на практике. Сиборг научился быстро и лаконично задавать свои вопросы Оппенгеймеру. [17]
Сиборг остался в Калифорнийском университете в Беркли для постдокторских исследований. Он продолжил работу Фредерика Содди по исследованию изотопов и внес вклад в открытие более 100 изотопов элементов. Используя один из передовых циклотронов Лоуренса, Джон Ливингуд , Фред Фейрброзер и Сиборг создали новый изотоп железа, железо-59 в 1937 году. Железо-59 было полезно в исследованиях гемоглобина в крови человека. В 1938 году Ливингуд и Сиборг сотрудничали (и делали это в течение пяти лет), чтобы создать важный изотоп йода , йод-131 , который до сих пор используется для лечения заболеваний щитовидной железы . [18] (Много лет спустя, как считалось, это продлило жизнь матери Сиборга.) В результате этих и других достижений Сиборг считается пионером в области ядерной медицины и одним из самых плодовитых открывателей изотопов. [19]
В 1939 году он стал преподавателем химии в Беркли, был повышен до доцента в 1941 году и профессора в 1945 году. [20] В Калифорнийском университете в Беркли физик Эдвин Макмиллан возглавил команду, которая открыла элемент 93, который он назвал нептунием в 1940 году. В ноябре его убедили временно покинуть Беркли, чтобы помочь в срочных исследованиях в области радиолокационной техники. Поскольку Сиборг и его коллеги усовершенствовали окислительно-восстановительный метод Макмиллана для выделения нептуния, он попросил у Макмиллана разрешения продолжить исследования и поиск элемента 94. Макмиллан согласился на сотрудничество. [21] Сиборг первым сообщил об альфа-распаде, пропорциональном только части наблюдаемого элемента 93. Первой гипотезой этого 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 элемент, производящий альфа. [22]
В феврале 1941 года Сиборг и его коллеги получили плутоний-239 посредством бомбардировки урана. В своих экспериментах по бомбардировке урана дейтронами они наблюдали создание нептуния, элемента 93. Но затем он подвергся бета-распаду, образовав новый элемент, плутоний, с 94 протонами. Плутоний довольно стабилен, но подвергается альфа-распаду, что объясняет наличие альфа-частиц, исходящих от нептуния. [22] Таким образом, 28 марта 1941 года Сиборг, физик Эмилио Сегре и химик из Беркли Джозеф У. Кеннеди смогли показать, что плутоний (тогда известный только как элемент 94) является расщепляющимся , важное различие, которое имело решающее значение для решений, принятых при руководстве исследованиями Манхэттенского проекта . [23] В 1966 году комната 307 в Гилман-холле в кампусе Беркли, где Сиборг работал, была объявлена Национальным историческим памятником США . [24]
Помимо плутония, он считается ведущим первооткрывателем америция , кюрия и берклия , а также сооткрывателем калифорния , эйнштейния , фермия , менделевия , нобелия и сиборгиума — первого элемента, названного в честь живущего 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 в Металлургической лаборатории Манхэттенского проекта в Чикагском университете , где Энрико Ферми и его группа позже преобразовали уран-238 в плутоний-239 в управляемой ядерной цепной реакции . Роль Сиборга заключалась в том, чтобы выяснить, как извлечь крошечный кусочек 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 чикагской лаборатории Сиборга . Он отвечал за многоступенчатый химический процесс, который разделял, концентрировал и изолировал плутоний. Этот процесс был далее разработан на инженерном заводе Клинтона в Оук-Ридже, штат Теннесси , а затем вошел в полномасштабное производство на инженерном заводе Ханфорда в Ричленде, штат Вашингтон . [26]
Теоретическая разработка Сиборгом концепции актинидов привела к перерисовке периодической таблицы в ее нынешнюю конфигурацию, в которой 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 элемента, но америций обычно используется в бытовых детекторах дыма и, таким образом, обеспечивал Сиборгу хороший источник дохода от роялти в последующие годы. До испытания первого ядерного оружия Сиборг вместе с несколькими другими ведущими учеными составил письменное заявление, известное как Отчет Франка (секретный в то время, но с тех пор опубликованный), безуспешно призывая президента Трумэна провести публичную демонстрацию атомной бомбы, свидетелями которой стали японцы. [27]
После окончания Второй мировой войны и Манхэттенского проекта Сиборг стремился вернуться к академической жизни и университетским исследованиям, свободным от ограничений военной секретности. В 1946 году он расширил свои обязанности профессора, возглавив исследования ядерной химии в Радиационной лаборатории Лоуренса, которой управлял Калифорнийский университет 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). В 1948 году Сиборг был избран членом Национальной академии наук . С 1954 по 1961 год он занимал должность заместителя директора радиационной лаборатории. Президент Трумэн назначил его членом Генерального консультативного комитета AEC, и эту должность он занимал до 1960 года. [28]
Сиборг занимал пост канцлера Калифорнийского университета в Беркли с 1958 по 1961 год. Его срок совпал с ослаблением ограничений эры Маккарти на свободу слова студентов, которое началось при его предшественнике Кларке Керре . [29] В октябре 1958 года Сиборг объявил, что университет ослабил свои предыдущие запреты на политическую деятельность на экспериментальной основе, [30] и запрет на выступления коммунистов на территории кампуса был снят. Это проложило путь Движению за свободу слова 1964–65 годов. [29]
Сиборг был ярым сторонником спортивных команд Калифорнии. Колумнист из Сан-Франциско Херб Каен любил указывать на то, что фамилия Сиборга является анаграммой «Go Bears», популярного приветствия в Калифорнийском университете в Беркли. [31] Сиборг гордился тем фактом, что Cal Bears 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 играла в Rose Bowl в том году. [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 скандалу с набором в Тихоокеанскую конференцию и основанию того, что сейчас называется Pac-12 , в которой он сыграл роль в восстановлении доверия к честности студенческого спорта. [32] [33]
Сиборг входил в состав Научного консультативного комитета президента (PSAC) во время администрации Эйзенхауэра . PSAC подготовил доклад «Научный прогресс, университеты и федеральное правительство», также известный как «Отчет Сиборга», в ноябре 1960 года, в котором настоятельно рекомендовалось увеличить федеральное финансирование науки. [34] В 1959 году он помог основать Космическую лабораторию Беркли вместе с Кларком Керром. [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 едва не сорвалось в конце 1960 года, когда члены переходной команды Кеннеди узнали, что Сиборг был указан в статье US News & World Report как член «Nixon's Idea Men». Сиборг сказал, что как пожизненный демократ он был сбит с толку, когда статья связала его с уходящим вице-президентом Ричардом Никсоном, республиканцем , которого Сиборг считал случайным знакомым. [36]
В начале 1960-х годов Сиборг начал беспокоиться об экологических и биологических эффектах ядерного оружия, особенно тех, которые могли бы существенно повлиять на жизнь человека. В ответ он поручил Техническому аналитическому отделению КАЭ более подробно изучить эти вопросы. [37] Обеспечение Сиборгом этих инновационных исследований побудило правительство США более серьезно заняться разработкой и возможным использованием «чистого» ядерного оружия. [38]
Будучи председателем КАЭ, Сиборг участвовал в переговорной группе 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 правила Советов относительно фотографии на церемонии подписания, Сиборг использовал крошечную камеру, чтобы сделать крупный план советского премьера Никиты Хрущева , когда он подписывал договор. [39]
Сиборг поддерживал тесные отношения с президентом Линдоном Джонсоном и оказывал влияние на администрацию, добиваясь Договора о нераспространении ядерного оружия . [40] Сиборг был вызван в Белый дом в первую неделю администрации Никсона в январе 1969 года, чтобы консультировать президента Ричарда Никсона по его первому дипломатическому кризису, связанному с Советами и ядерными испытаниями. Он столкнулся с советником президента Никсона Джоном Эрлихманом из-за обращения с еврейским ученым Залманом Шапиро , которого администрация Никсона подозревала в утечке ядерных секретов Израилю. [41]
Сиборг опубликовал несколько книг и журнальных статей во время своего пребывания в AEC. Он предсказал существование элементов за пределами периодической таблицы, [42] ряд трансактинидов и ряд суперактинидов неоткрытых синтетических элементов. Хотя большинство этих теоретических будущих элементов имеют чрезвычайно короткие периоды полураспада и , таким образом, не имеют ожидаемого практического применения, он также выдвинул гипотезу о существовании стабильных сверхтяжелых изотопов определенных элементов в островке стабильности . [43] Сиборг был председателем AEC до 1971 года. [44]
После службы в качестве председателя AEC Сиборг вернулся в Калифорнийский университет в Беркли, где ему была присуждена должность профессора университета. В то время в Калифорнийском университете в Беркли было меньше профессоров университета, чем лауреатов Нобелевской премии. Он также был председателем Зала науки Лоуренса, где он стал главным исследователем Великих исследований в области математики и науки (GEMS) [45], работая с директором Жаклин Барбер. Сиборг был канцлером Калифорнийского университета в Беркли с 1958 по 1961 год, а также президентом Американской ассоциации содействия развитию науки в 1972 году и президентом Американского химического общества в 1976 году. [46]
В 1980 году он преобразовал несколько тысяч атомов висмута -209 в золото (197
Au ) в лаборатории Лоуренса в Беркли . Его экспериментальная техника, использующая лабораторный ускоритель частиц Bevalac , позволила удалить протоны и нейтроны из атомов висмута, бомбардируя их ядрами углерода и неона, движущимися со скоростью, близкой к скорости света. [47] Метод Сиборга был бы слишком дорогим для серийного производства золота, но его работа была близка к мифическому Философскому камню . [48] [49] Поскольку в золоте на четыре протона меньше и (если брать единственные природные объемные изотопы того и другого) на восемь нейтронов меньше, чем в висмуте, для получения золота методом Сиборга из ядра висмута необходимо удалить в общей сложности двенадцать нуклонов.
В 1981 году Сиборг стал одним из основателей Всемирного культурного совета . [50]
В 1983 году президент Рональд Рейган назначил Сиборга на должность члена Национальной комиссии по совершенству в образовании. Комиссия подготовила доклад « Нация в опасности: императив образовательной реформы », [51] который сосредоточил внимание страны на образовании как на национальном вопросе, имеющем отношение к федеральному правительству. [52] В 2008 году Маргарет Спеллингс написала, что
«Нация в опасности» стала тревожным сигналом для нашей системы образования. Она описывала суровые реалии, такие как значительное количество функционально неграмотных старшеклассников, резкое падение успеваемости 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, которые документировали как его раннюю жизнь, так и его последующую карьеру. Он сплотил группу ученых, которые критиковали научную программу в штате Калифорния, которую он считал слишком социально ориентированной и недостаточно сосредоточенной на точных науках. Губернатор Калифорнии Пит Уилсон назначил Сиборга главой комитета, который предложил изменения в научной программе Калифорнии, несмотря на протесты со стороны трудовых организаций и других. [54]
В 1942 году Сиборг женился на Хелен Григгс , секретарше физика Эрнеста Лоуренса . Под давлением военного времени Сиборг переехал в Чикаго, будучи помолвленным с Григгсом. Когда Сиборг вернулся, чтобы сопровождать Григгса в поездке обратно в Чикаго, друзья ожидали, что они поженятся в Чикаго. Но, горя желанием пожениться, Сиборг и Григгс импульсивно сошли с поезда в городе Калиенте, штат Невада , для того, что, как они думали, будет быстрой свадьбой. Когда они попросили Сити-холл, они обнаружили, что в Калиенте его нет — им нужно было проехать 25 миль (40 км) на север до Пиоче , административного центра округа . Без машины это было нелегко, но один из новых заместителей шерифа Калиенте оказался недавним выпускником химического факультета Калиенте в Беркли и был более чем счастлив оказать Сиборгу услугу. Заместитель шерифа организовал поездку молодоженов в Пиоче и обратно на почтовом грузовике. Свидетелями на свадьбе Сиборгов были клерк и уборщик. [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 любителем пеших походов. Став председателем AEC в 1961 году, он начал совершать ежедневные походы по тропе, которую он проложил в штаб-квартире в Джермантауне, штат Мэриленд . Он часто приглашал коллег и посетителей сопровождать его, и тропа стала известна 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, штат Калифорния. С тех пор эта тропа стала частью сети маршрутов Американской ассоциации пешего туризма. Сиборг и его жена прошли по сети маршрутов от округа Контра-Коста до границы Калифорнии и Невады. [58] [59]
В открытии есть красота. В музыке есть математика, в описании природы — родство науки и поэзии, а в молекуле — изысканная форма. Попытки поместить различные дисциплины в разные лагеря оказываются искусственными перед лицом единства знания. Все грамотные люди поддерживаются философом, историком, политическим аналитиком, экономистом, ученым, поэтом, ремесленником и музыкантом.
—Гленн Сиборг [60]
Сиборг был избран иностранным членом Королевской шведской академии наук в 1972 году и иностранным членом Королевского общества (ForMemRS) Лондона в 1985 году . [2] [61] В 1962 году он был удостоен звания шведско-американца года орденом Васа Америки . В 1991 году организация назвала «Местную ложу Гленна Т. Сиборга № 719» в его честь во время церемонии почестей Сиборга, на которой он появился. Эта ложа поддерживает стипендиальный фонд его имени, как и не связанный с ней шведско-американский клуб Лос-Анджелеса. [62]
Сиборг поддерживал тесную связь со своим шведским происхождением. Он часто посещал Швецию, и его семья была членами Шведского генеалогического общества Пемера , семейной ассоциации, открытой для каждого потомка семьи Пемер, шведской семьи с немецким происхождением, из которой Сиборг происходил по материнской линии. [63] (В последние годы, после смерти обоих мужчин, было обнаружено, что его коллега-физик Эдвард Дж. Лофгрен также происходил из семьи Пемер.) [64] Сиборг даже ответил на тост шведского короля за Нобелевскую премию на диалекте родного региона своей матери, [65] который он описал так: «Это было так, как если бы швед сказал ''y'all'' на английском с южным акцентом». [66]
24 августа 1998 года, находясь в Бостоне для участия в собрании 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 прорывных открытиях в ядерной науке, в то время как другие предметы, в первую очередь концепция актинидов, представляли собой крупные теоретические вклады в историю науки . Он имел более 40 патентов — среди них единственные патенты, когда-либо выданные на химические элементы, америций и кюрий, и получил более 50 докторских и почетных степеней за свою жизнь. [68] Одно время он был включен в Книгу рекордов Гиннесса как имеющий самую длинную запись в Marquis Who's Who в Америке . В феврале 2005 года он был посмертно включен 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 почтить память умерших членов CSI и их вклад в дело научного скептицизма. [69] Его работы находятся в Библиотеке Конгресса . [70]
Сиборг был избран в Национальную академию наук США в 1948 году [71], в Американское философское общество в 1952 году [72] и в Американскую академию искусств и наук в 1958 году. [73] Секция Американского химического общества в Чикаго удостоила его премии Уилларда Гиббса в 1966 году. [74] Американская академия достижений вручила Сиборгу премию «Золотая пластина» в 1972 году. [75] Элемент сиборгий был назван в честь Сиборга Альбертом Гиорсо , Э. Кеннетом Хьюлетом и другими, которые также считали Сиборга соавтором этого открытия. [68] Он был назван, когда Сиборг был еще жив, что оказалось спорным . Он повлиял на наименования стольких элементов, что с объявлением о сиборгии в обзоре журнала Discover за год в науке было отмечено, что он мог получить письмо, адресованное химическими элементами: сиборгий , лоуренсий (для лаборатории Лоуренса в Беркли, где он работал), берклий, калифорний, америций. [76] Сиборгий — первый элемент, когда-либо официально названный в честь живого человека. [68] [77] Вторым элементом, получившим такое название, стал оганесон , в 2016 году в честь Юрия Оганесяна . [78]