Артур Комптон

Артур Холи Комптон ( Предлошка:Роден на – Предлошка:Починал на) — американски физичар кој ја освоил Нобеловата награда за Физика во 1927г. за неговото откритие познато и како Комптон ефект со кој се демонстрира природата на честичките на електромагнетното значење. Тој исто така е познат и по неговото водење на металургиската лабораторија која била дел од проектот ‘‘Менхетен‘‘ а бил и канцелар на универзитетот Вашингтон во Сент Луис од 1945 до 1953.

Во 1919 Комптон добил стипендија која му овозможувала да учи и во странство па така тој се одлучил да се запише на универзитетот ‘‘Кембриџ‘‘ каде учел распрснување и апсорпција на гама-зраците. Понатамошни истражувања на ова поле довеле до откривање на Комптон ефектот. Тој употребил Х-зраци за да го истражува феромагнетизмот и заклучил дека е резултат на подреденоста на спиновите на електроните. Ги проучувал и космичките зраци и открил дека тие генерално од позитивно наелектризирани честички.

За време на втората светска војна Комптон бил една од клучните личности во проектот ‘‘Менхетен‘‘ заслужни за производство на првото јадрено оружје. Неговите извештаи биле од големо значење за започнување на проектот. Во 1942 тој е назначен за главен на металургиската лабораторија со задача да создава јадрени реактори со кои ќе претвора ураниум во плутониум, наоѓајќи притоа начин да го одвои ураниумот од плутониумот со цел да создаде атомска бомба. Плутониумот почнал за првпат да се произведува во јадрените реактори на локацијата Ханфорд, во 1945г.

По крајот на војната Комптон станува канцелар на универзитетот ‘‘Вашингтон‘‘ во Сент Луис.

Ран Живот

Артут Комптон and Вернер Хајзенберг во 1929 во Чикаго

Артур Комптон е роден на 10 Септември 1982г. во Вустер, Охајо како син на Елијас Комптон и Отела Кетрин Комптон, Предлошка:Sfn која била прогласена за американска мајка на годината во 1939г. Тие биле академско семејство. Елијас бил декан на Вустеровиот универзитет (подоцна колеџ), на кој ќе се запише и самиот Артур. Најстариот брат на Артур, Карл Комптон, докторирал како физичар на универзитетот Принстон во 1912г. и бил претседател на МИТ од 1930г. до 1948г. Артуровиот втор брат Вилсон Комптон, докторирал како економист на универзитетот Принстон во 1916г. и бил престедател на државниот колеџ во Вашингтон од 1944г. до 1951г.Предлошка:Sfn Тројцата браќа се познати и како членови на Алфа Тау Омега братството.

Комптон најпрво бил заинтересиран за астрономија и успеал да ја фотографира Халеевата Комета во 1910г. Предлошка:Sfn Околу 1913г. тој опишал експеримент каде со набљудување на движењето на водата во кружна цевка се демонстрира ротацијата на планетата земја. Истата година дипломира на универзитетот Вустер во областа наука и се запишува на Принстон за веќе во 1914г. да стане магистер во своето поле. Комптон потоа учи за својот докторат во областа на физиката под менторство на Хервард Л. Кук, за таа цел ја напишал дизертацијата на тема ‘‘Интензитетот на рефлексија на Х-зраците и дистрибуција на електроните во атомите‘‘.

Кога станал доктор по физика во 1916г., Комптон заедно со неговите браќа Карл и Вилсон станале првата група од тројца браќа кои докторирале на Принстон. Подоцна тие ќе станат и првото такво трио кое ќе застане на чело на американски колеџи.Предлошка:Sfn Во Јуни 1916г. Комптон се оженил со Бети Черити Меклоски, негова поранешна соученичка од Вустер.Предлошка:Sfn Тие имале два сина, Артур Алан Комптон и Џон Џозеф Комптон. Предлошка:Sfn

Комптон поминал една година како инструктор по физика на универзитетот во Минесота од 1916г. до 1917г.,Предлошка:Sfn потоа две години бил инженер во Вестингхаус (оддел за светилки) во Питсбург каде работел на создавањето на натриумова светилка. За време на првата светска војна тој создал авионска инструментација за американските специјални единици. Во 1919г. Комптон добил стипендија со која решава да се запише на Кембриџ, поточно во лабораторијата Кевендиш. Комптон го изучувал распрснувањето и апсорпцијата на гама-зраците.Предлошка:SfnПредлошка:Sfn Тој забележал дека распрснатите зраци биле полесно впиени отколку оригиналниот извор. Комптон бил пријатно изненаден од научниците во Кевендиш, посебно од Ернест Радерфорд, Чарлс Галтон Дарвин и Артур Едингтон. Одредено време Комптон бил и свештеник во баптистичка црква.

Професор по физика

Артур Холи Комптон на насловната на магизинот ‘‘Тајм‘‘ на 13 јануари 1936г., го држи својот детектор на космички зраци

Комптонов ефект

По враќањето во САД Комптон бил назначен на чело на одделот за физика на унирвезитетот Вашингтон во Сент Луис во 1920г. Во 1922г. тој открил дека квантните Х-зраци распрснати од страна на слободни електрони имаат поголеми бранови должини и, во согласност со Планковата релација, помалку енергија отколку надоаѓачките Х-зраци. Ова откритие, познато како ‘‘Комптонов ефект‘‘ или ‘‘Комптоново распрснување‘‘, го прикажало концептот на честичките во електромагнетното зрачење.Предлошка:Sfn

Во 1923г. публикувал статија во списанието "Physical Review" каде што го објаснува поместувањето на Х-зраците припишувајќи им сличен момент како на фотоните во фото-електричниот ефект на Ајнштајн. Во својата статија Комптон ја прикажал и математичката релација помеѓу поместувањето на брановата должина и аголот на распрснување на Х-зраците, под претпоставка дека секој фотон од распрснатиот Х-зрак стапува во интеракција со еден електрон. Релацијата е следната:

${\lambda }^{\prime }-\lambda =\frac{h}{m_{e}c}(1-\cos \theta ),$

каде

$\lambda$ е почетната бранова должина,

${\lambda }^{\prime }$ е брановата должина по распрснување,

$h$ е Планкова константа,

$m_e$ е маса на електронот во мирување,

$c$ е брзина на светлината, и

$\theta$ аголот на распрснување.

Величината Предлошка:Frac е позната како Комптонова бранова должина на електронот и е еднаква на Предлошка:Вред. Поместувањето на брановата должина Предлошка:Nowrap е помеѓу нула (за Предлошка:Nowrap) и двојно од Комптоновата бранова должина на електронот (за Предлошка:Nowrap). Тој открил дека некои Х-зраци не добивале поместување на брановата должина иако биле распрснати под големи агли, во сите случаи фотонот не успевал да исфрли електрон. Исто така магнитудата на поместувањето не е поврзана со Комптоновата бранова должина на електронот туку, со Комптоновата бранова должина на целиот атом која може да биде до 10.000 пати помала. Ова негово откритие ќе му ја донесе и Нобеловата награда за Физика во 1927 г.

X-зраци

Комптон на универзитетот на Чикаго во 1933г. со дипломираниот студент Луис Волтер Алварез до неговиот телескоп за космички зраци.

Во 1923г., Комптон се преместил на универзитетот во Чикаго како професор по физика, позиција која ќе ја задржи во следните 22 години. Предлошка:Sfn Во 1925г. тој докажал дека распрснувањето на 130.000 волти Х-зраци од првите 16 елементи во периодниот систем( од водород до сулфур ) се поларизирани, резултат предвиден од страна на Џ.Џ.Томсон. Вилијам Дјуен од универзитетот Харвард се обидел да го побие Комптоновиот ефект но напротив тој нашол нови докази дека Комптон е во право што тој во 1924г. и самиот го признал.Предлошка:Sfn

Комптон го истражувал ефектот на Х-зраците врз јадрата на натриум и хлор во сол. Тој користел Х-зраци за да го истражува феромагнетизмот, заклучувајќи дека тој е резултат на подреденоста на спиновите на електроните. Предлошка:Sfn Во 1926г. станал советник во одделот за лампи на компанијата General Electric. Во 1934г. тој се вратил во Англија и работел како повремен професор на Оксфорд. Во овој период тој добил понуда од General Electric да ја следи работата на нивната лабораторија во Вембли. Таму Комптон бил заинтригиран од можностите за истражување во областа на флуоросцентните ламби, неговото интересирање подоцна ќе доведе до произведување на истите. Предлошка:Sfn

Комптоновата прва книга ‘‘X-rays and electrons‘‘ била издадена во 1926г. Тој ја ревизира својата книга со помош на Семјуел К. Алисон за во 1935г. да ја издаде ‘‘X-rays in theory and Experiment‘‘.Предлошка:Sfn

Космички зраци

Веќе во раните 30-ти години на 20 век Комптон бил заинтересиран и за космичките зраци. Нивното постоење било познато но околу нивната природа и потекло имало разни шпекулации. Нивното присуство може да биде детектирано со сферична ‘‘бомба‘‘ која содржи воздух или гас-аргон под притисок, мерејќи ја електричната кондуктивност. Патувањата низ Европа, Индија, Мексико, Перу и Австралија му овозможиле на комптон да ги измери космичките зраци на различни надморски височини и географски ширини. Заедно со други групи кои спроведувале истражувања со иста цел, Комптон заклучил дека космичките зраци се 15 проценти поинтензивни на половите отколку на екваторот. Комптон ова му го припишал на тоа што космичките зраци се примарно изградени од наелектризирани честички а не од фотони како што претпоставувал Роберт Миликан, а ефектот на географската ширина и го припишал на магнетното поле на земјата.Предлошка:Sfn

Проектот Менхетен

Комптоновата пропусница. Од сигурносни причини користел лажно име.

Во Април 1941г., Ваневар Буш кој бил на чело на Истражувачкиот Комитет за Национална Безбедност, формирал специјален комитет на чело со Комптон кој требало да известува за истражувањето за ураниум. Комптоновиот во својот извештај кој бил предаден во 1941г. ја видел можноста за произведување на радилошки оружја, јадрени погони за бродови и јадрени оружја користејќи ураниум-235 или скоро откриениот плутониум.Предлошка:Sfn Во Октомври тој напишал уште еден извештај во врска со практичноста на јадрената бомба. За овој извештај работел заедно со Енрико Ферни на пресметките за критичната маса на ураниум-235, конзервативно пресметувајќи ја помеѓу 20 килограми и 2 тона. Тој исто така дискутирал за предностите на збогатениот ураниум со Харолд Уреј, со Јуџин Вигнер за тоа како плутониумот може да биде произведен во јадрен реактор и со Роберт Сербер за тоа како плутониумот произведен во реактор би можел да биде одделен од ураниумот. Неговиот извештај, поднесен во ноември вели дека е можно да се произведе бомба иако Комптон бил повеќе конзервативен во врска со нејзините разорни моќи за разлика од Марк Олифант и своите британски колеги.Предлошка:Sfn

Во последниот извештај на Комптон не се споменува употреба на плутониум но по разговорот со Ернест Лоренс во врска со најновите откритија Комптон бил убеден дека плутониумските бомби се исто така можни. Во декември Комптон бил назначен на чело на проектот за плутониум.Предлошка:Sfn Тој се надевал дека ќе добие контролирана ланчана реакција до Јануари 1943г. и да произведе бомба до Јануари 1945г. За да успее во своите намери тој формирал истражувачки групи на универзитетот Колумбија, универзитетот Принстон и универзитетот на Калифорнија кои го истражувале плутониумот и работеле на дизајн на јадрен реактор.Овие тимови заедно ја формирале т.н. металургиската лабораторија на чие чело стоел Комптон. Нивна цел била да создадат реактори кои ќе го претворат ураниумиот во плутониум, да најдат начин хемиски да го одвојат плутониумот од ураниумот и да дизајнираат и произведат атомска бомба. Предлошка:Sfn

Во јуни 1942г. Комптоновата металургиска лабораторија станува дел од Менхетен проектот.Предлошка:Sfn Истиот месец Комптон му ја дал на Роберт Опенхајмер одговорноста за дизајнот на бомбата.Предлошка:Sfn Сепак одлуката била на Комптон кој од различните типови на реактори кои биле осмислени од страна на научниците во металургиската лабораторија треба да се изгради.Предлошка:Sfn

Кога поради разни несогласувања била одложена изградбата на новиот дом на металургиската лабораторија во Ред Гејт Вудс, Комптон се одлучил да го изгради јадрениот реактор Chicago Pile-1. Под водство на Енрико Ферни овој проект западнал во потешкотии во декември 1942г. Комптон организирал фирмата Малинкрод да се занимава со прочистувањето на ураниумот а Дупонт со градење на фабриките каде би се прочистувал тој плутониум.Голема криза за програмот се појавила во јули 1943г. кога групата на Емилио Сегре потврдила дека плутониумот создаден во Х-10 графитниот реактор во Оук Риџ содржи виоско ниво на плутониум-240 со што била исклучена идејата за создавање на јадрено оружје во вид на пиштол. Опенхајмеровата лабораторија во Лос Аламос успеала да создаде јадрено оружје со механизам на имплозија.

Комптоновата куќа во Чикаго, денес национален споменик

Во 1944г. бил пуштен во употреба и првиот реактор на чие отворање присуствувал и самиот Комптон. Плутониум почнал да се транспортира во Лос Аламос веќе во 1945г. За време на војната Комптон имал позиција на значаен советник. Во 1945г. заедно со Лоренс, Опенхајмер и Ферни бил дел од научниот совет кој препорачал воена употреба на атомско оружје против Јапонија. Комптон бил награден со медал за своите заслуги во проектот Менхетен.Предлошка:Sfn

Враќањето на универзитетот Вашингтон

По крајот на војната Комптон се вратил на универзитетот Вашингтон во Сент Луис каде во 1946г. бил инагуриран како деветти канцелар на универзитетот.Предлошка:Sfn Неговата репутација и врски во научните кругови му овозможиле да регрутира многу познати и реномирани истражувачи на универзитетот. Комптон бил често критикуван, како тогаш така и сега, околу неговото противење во врска со расната интеграција на универзитетот. Комптон се пензионирал од својата позиција на канцелар во 1954г. а целосно се пензионирал во 1961г. Во 1956г. е публикувана неговата книга Atomic Quest која претставува негово лично искуство како дел од проектот Менхетен.Предлошка:Sfn

Смрт и наследство

Копмтон починал во Беркли, Калифорнија од мозочен удар на 15 Март 1962г. Погребан е на гробиштата Вустер во Охајо.Предлошка:Sfn

Комптон добил многу награди вклучувајќи ја Нобеловата награда за Физика во 1927г., златниот медал Матучи во 1933г., Хјузовиот медал и Бенјамин Френклин медалот во 1940г. Тој е комемориран на различни начини. По неговото име е наречен кратер на месечината како и одел за истражување од областа на физиката на универзитетот Вашингтон во Сент Луис. Универзитетот на Чикаго ја претворил куќата во која тој живеел од 1920г. до 1945г. во национално историско обележје. Комптон исто така има ѕвезда на Сент Луиосовата Патрка на Славата. Опсерваторијата за гама-зраци на НАСА е именувана по Комптон.

Надворешни врски

• "Strange Instrument Built to Solve Mystery of Cosmic Rays", April 1932, Popular Science article about Compton on world wide research on cosmic rays
• Arthur Compton biographical entry Предлошка:Семарх at Washington University in Saint Louis
• Annotated bibliography for Arthur Compton from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues Предлошка:Семарх
• Arthur Holly Compton on Information Philosopher
• Nobelprize.com Biography
• Biography and Bibliographic Resources from the Office of Scientific and Technical Information, United States Department of Energy
• Предлошка:Find a Grave
• National Academy of Sciences Biographical Memoir