Уильям Хоулдер Захариасен (5 февраля 1906 г. – 24 декабря 1979 г.), более известный как У. Х. Захариасен , был норвежско-американским физиком, специализирующимся на рентгеновской кристаллографии и известным своими работами по структуре стекла . [1]
Захариасен родился в Лангесунде в Бамбле в Телемарке , Норвегия. Он поступил в Университет Осло в 1923 году, где учился в Минералогическом институте. Захариасен опубликовал свою первую статью в 1925 году, когда ему было 19 лет, после того, как в предыдущем году он представил содержание статьи Норвежской академии наук. За 55 лет он опубликовал более 200 научных работ, [2] многие из которых он был единственным автором. В 1928 году в возрасте 22 лет он получил докторскую степень в Университете Осло , став самым молодым человеком, когда-либо получившим докторскую степень в Норвегии. Его научным руководителем был известный геохимик Виктор Мориц Гольдшмидт . В 1928–1929 годах, будучи постдокторантом в Манчестерском университете в лаборатории сэра Лоуренса Брэгга , Захариасен начал свои исследования физической структуры силикатов. Его работа привела к первому реальному пониманию структуры стекла. Он вернулся в Университет Осло, но уже через год принял предложение от лауреата Нобелевской премии Артура Комптона .
В 1930 году Захариасен, в возрасте 24 лет, стал членом физического факультета Чикагского университета . В 1935–1936 годах он был стипендиатом Гуггенхайма . [3] В 1941 году Захариасен стал гражданином США, а затем, с 1943 по 1945 год, работал над Манхэттенским проектом . В 1945 году он опубликовал свою важную монографию «Теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах» . [4] [5] В 1948–1949 годах он опубликовал 29 статей. [6] С 1945 по 1950 год и снова с 1955 по 1959 год Захариасен был заведующим кафедрой физики в Чикагском университете. [7] В 1963 году Захариасен исследовал хорошо известное расхождение между вычисленными и измеренными интенсивностями дифракционных рентгеновских лучей, проведя тщательные измерения интенсивностей дифракции от мишени, состоящей из минерала гамбергита . Используя данные своих экспериментов, он пересмотрел преобладающую широко принятую и широко используемую теорию. В статье, опубликованной в 1963 году, он показал, что формула К. Г. Дарвина для поправки на вторичное поглощение содержала ошибку в обработке поляризации рентгеновских лучей. [8] В 1967 году Захариасен опубликовал общую теорию дифракции рентгеновских лучей в кристаллах, которая дала более точные оценки интенсивностей рентгеновской дифракции. [9] В 1968 году он опубликовал теорию, которая учитывала как поглощение, так и эффект Боррмана для дифракции рентгеновских лучей в мозаичных кристаллах. [10]
В 1930 году, прежде чем покинуть Норвегию, Захариасен женился на Рагни Дурбан-Хансен, внучке геолога В. К. Бреггера . У Захариасенов было двое детей, Фредрик и Эллен. Как пара, Захариасены были близкими друзьями с четырьмя другими парами, состоящими из четырех мужчин-физиков и их жен. Четверо физиков были: Сэмюэл Эллисон , Элмер Дершем (1881–1965), Марсель Шейн и Джон Гарри Уильямс (1908–1966). Эллисон, Уильямс и Захариасен вместе совершили несколько отпусков на каноэ, иногда в сопровождении Рудольфа «Бадди» Торнесса (1909–1969) [11] и, возможно, одного или двух других мужчин. В 1974 году Захариасен вышел на пенсию из Чикагского университета и переехал со своей женой в Санта-Фе, штат Нью-Мексико , где они купили первый дом, которым когда-либо владели. Он продолжал писать научные статьи, часто работая со своими друзьями Финли Х. Эллингером и Робертом А. Пеннеманом, оба из Лос-Аламосской национальной лаборатории . Захариасен также работал с Берндом Маттиасом , профессором Калифорнийского университета в Сан-Диего . Сын Захариасена, Фредрик «Зак» Захариасен (1931–1999), был физиком-теоретиком, специализирующимся на взаимодействии элементарных частиц при высоких энергиях. Фредрик Захариасен был профессором физики в Калифорнийском технологическом институте и соавтором двух книг по физике высоких энергий и еще одной книги, связанной с акустикой противолодочной войны. [12]
В 1932 году WH Zachariasen опубликовал «The Atomic Arrangement in Glass» [13] , классическую статью, которая оказала большое влияние на материаловедов той эпохи. Эта статья, возможно, оказала большее влияние, чем любая другая опубликованная работа по науке о стекле. Стекло имеет аморфную структуру, тогда как кристалл имеет дальнеупорядоченную структуру; однако и стекла, и кристаллы имеют одни и те же строительные блоки, т. е. полиэдры , состоящие из связанных вместе катионов и анионов . Кристаллограф Захариасен обычно считается величайшим пионером понимания структуры стекла за его теорию случайной сети стекла 1932 года. В этой теории природа связей в стекле такая же, как и в кристалле, но основные структурные единицы в стекле связаны случайным образом в отличие от периодического расположения в кристаллическом материале. Работа Захариасена заложила основу для развития понимания структуры стекла и связи структуры с его химическим составом. По словам профессора Ричарда Л. Лемана из Ратгерского университета, «Захариасен рассмотрел относительную способность оксидов к стеклообразованию и пришел к выводу, что конечным условием для образования стекла является то, что вещество может образовывать протяженные трехмерные сети, лишенные периодичности, но с энергией, сопоставимой с энергией соответствующих кристаллических сетей. Из этого условия он вывел четыре правила для структуры оксидов, которые позволяют выбирать те оксиды, которые имеют тенденцию образовывать стекла. ... В целом, несмотря на посредственные результаты предсказаний Захариасена, он получил большое признание как первый, кто систематически рассмотрел связь между атомной структурой и способностью к стеклообразованию». [14]
Предположим, что представляет собой атом металла, т.е. катион. Четыре правила образования стекла из оксида :
По словам Роберта Пеннемана из Лос-Аламосской национальной лаборатории , «Ни один другой кристаллограф не сделал так много для расширения наших знаний о химии тяжелых элементов или не сыграл такой центральной роли в развитии атомной энергии». На ранних этапах Манхэттенского проекта были получены только микрограммовые количества трансурановых элементов . Химики, которые проводили микрохимию на этих образцах трансурановых элементов, отправляли образцы в капиллярах Захариасену, чтобы выяснить, из чего они состоят. Рентгеноструктурный анализ Захариасена был существенной основой для экспериментального доказательства того, что трансурановые элементы образуют ряд 5f, аналогичный ряду 4f редкоземельных элементов . Его рентгеновские исследования трансурановых элементов были существенными для развития металлургии трансурановых элементов, в частности плутония . В 1948 году он опубликовал статью о новых типах структур для соединений ряда 5f элементов. [15]
По словам Марка Инграма , «Захариасен совершенно не нуждался в притворстве или титулах. Его друзья и коллеги всегда называли его одним из двух прозвищ, «Вилли» или «Зак». В конце 1945 года Вилли впервые принял на себя административные обязанности. Его влияние и эффективность на этих должностях положительно повлияли на многие жизни. В 1928 году, всего за два года до того, как Вилли поступил в Чикагский университет, национальный опрос поставил кафедру физики на первое место в стране. Это было во многом связано с присутствием в то время Майкельсона , Милликена [16] и Комптона , трех лауреатов Нобелевской премии. В 1930 - е годы под руководством Гейла и Комптона этот рейтинг сильно упал. По словам Вилли, это было связано в первую очередь с авторитарным правлением на кафедре и с наймом кафедрой своих собственных студентов в качестве младших преподавателей, в основном для оказания помощи преподавателю, под руководством которого этот студент получил степень доктора философии.
Изменения, которые сделал Вилли, были знаменательными и долгосрочными. Он немедленно положил конец доминированию на кафедре решетчатых правящих машин Майкельсона, передав их одну Баушу и Ломбу , а другую Массачусетскому технологическому институту . Он немедленно превратил кафедру из автократической в демократическую. Тогдашние штатные преподаватели встретились впервые за много лет, чтобы рассмотреть дела кафедры.
Захариасен, при поддержке факультета физического факультета, привлек Энрико Ферми , Эдварда Теллера , Роберта Ф. Кристи , Уолтера Х. Зинна , Марию Гёпперт-Майер , Грегора Вентцеля и других выдающихся физиков в Чикагский университет в качестве профессоров физики. К 1949 году факультет вернул себе его лидирующие позиции. Среди физиков, получивших докторскую степень в Чикагском университете между 1945 и 1950 годами, было пятеро, которые позже в своей карьере получили Нобелевские премии. [2]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )