Надо Знать

добавить знаний



Фрэнсис Уильям Астон



Фрэнсис Уильям Астон
Francis William Aston
Francis William Aston.jpg
Родился 1 сентября 1877 ( 18770901 )
Гарборн
Умер 20 ноября 1945 (68 лет)
Кембридж
Место жительства Кембридж
Гражданство Великобритания
Область научных интересов химия, физика
Заведение Оксфордский университет
Alma mater Бирмингемский университет
Известен благодаря: исследования изотопов, изобретение масс-спектрографа
Награды
Nobel prize medal.svg
Нобелевская премия по химии 1922
Nobel prize medal.svg

Фрэнсис Уильям Астон ( англ. Francis William Aston ) (* 1 сентября 1877, Гарборн - ? 20 ноября 1945, Кембридж) - английский физик, член Лондонского королевского общества (1921), лауреат Нобелевской премии по химии за 1922 год.

Основная научная деятельность Астона связана с изучением стабильных изотопов и определением их относительной распространенности, его исследования в этой области были такие обширные, а разработанная им аппаратура - такая чувствительная, что именно ему удалось открыть и охарактеризовать 276 ныне известных устойчивых изотопов химических элементов.


Биография

Фрэнсис Уильям Астон родился 1 сентября 1877 г. в Гарборни (графство Бирмингем, Англия) в зажиточной семье фермера и торговца Уильяма Астона и Фанни Шарлотты Холмс - дочери бирмингемского оружейника. Уже в раннем детстве Фрэнсис проявил интерес к механическому конструирования. Завершив начальное образование, Астон в 1893 г. поступил в Масонский колледж Бирмингема, затем-в Бирмингемский университет. В колледже ему посчастливилось учиться под руководством выдающихся английских ученых - химиков В. Тильдена и П. Франкланда, и физика Дж. Пойнтинга. Учился Астон отлично, и за проявленные успехи в 1889 был награжден университетской стипендии Фостера. Связывая свое будущее только с химией, Астон глубоко изучал курсы органической и ферментативной химии. После окончания университета по экономическим соображениям 3 года работал на пивоваренном заводе, а затем вернулся в Бирмингемский университет. В этот период у него сформировался интерес к изучению электропроводности газов и в 1903-1908 гг Астон проводил физические исследования совместно с Пойнтинга. Ко времени этого сотрудничества относится первое значительное открытие Астона.

С помощью газоразрядных трубок Крукеа изучал разряд в газах и проводимость газов при низком давлении. Одну из своих классических работ той поры он посвятил изучению воздействия тока и давления газа на толщину "темного пространства Крукса". Заполнив трубку водородом, он обнаружил новое явление ("темное пространство Астона") - первичный катодное темное пространство, которое охватывает катод слоем. Астон доказал, что это явление наблюдается и в атмосфере гелия.

В 1909 г. Астон был назначен ассистентом лектора физики в Бирмингемском универсистети, а в 1910 начался 9-летний период плодотворной сотрудничества Астона с лауреатом Нобелевской премии по физике Дж. Дж. Томсоном в Кавендишськии лаборатории в Кембридже и в Королевском институте в Лондоне (сначала как личный ассистент, а с 1913 - стипендиат премии К. Максвелла). Должность Астона в лаборатории Томсона позволила ему проводить собственные независимые исследования и максимально реализовать свой талант экспериментатора. Начиная свое сотрудничество с Томсоном, Астон внес ряд важных усовершенствований к приборам и методов Томсона: он сконструировал улучшенную разрядную трубку, добился минимального промежутка в катодных щелях, усовершенствовал насос, сконструировал змеевик для регистрации потери вакуума и изобрел камеру для фотографирования следов положительно заряжен ионов ("метод парабол"). При анализе атомных и молекулярных масс положительно заряженных ионов газа Томсон и Астон получили неожиданный результат - неон состоит из двух компонент (названных позже изотопами) с атомными массами 20 и 22. Астон пытался сначала разделить их фракционной перегонкой жидкого неона, но потерпел неудачу и решил использовать диффузию неона через пористую белую глину. Для измерения различий в плотности фракций он сконструировал чувствительны для тех лет микротерезы (10 -9 г) и, проведя тысячи циклов диффузии, зарегистрировал небольшую разницу в плотности двух фракций. Эти эксперименты были прерваны войной, во время которой Астон работал консультантом на авиационном заводе в Фарнборо, но и на заводе он продолжал развивать методы разделения изотопов. В соавторстве с Ф. А. Линдеманном им были написаны две статьи, о методах разделения изотопов, опубликованы вскоре после окончания войны. Астон, тогда уже самостоятельный исследователь в лаборатории Томсона, сконструировал новый диффузионный аппарат, но на нем не смог получить убедительного доказательства разделения изотопов неона. Тогда он сконструировал свой знаменитый масс-спектрограф, с помощью которого определил, что соотношение в обычном неоне атомов с массами 20 и 22 равна 10: 1, следовательно, средняя атомная масса неона равна 20,2. Изотопии неона таким образом была доказана.

Именно доказательство существования изотопов неона побудил Астона надолго, "до конца жизни", сконцентрировать свои усилия на всестороннем изучении стабильных изотопов. В дальнейшем он еще дважды (в 1927 и 1935 гг) радикально усовершенствовал свой ​​масс-спектрограф, добившись в последней модели очень высоких рабочих характеристик (разрешение 1: 2000 и точность 1: 10 -5).

Астон выявил более 3/4 известных ныне стабильных изотопов химических элементов, и только изотопии водорода и кислорода ему не удалось доказать. В 1919 г. он ввел в науку "правило целых чисел", считая, что массы атомов всех изотопов кратные кислородной единицы 16 А. Впоследствии была доказана, изотопии кислорода; Астон пришлось отказаться от идеи целых чисел, но он ввел понятие "дефекта масс", в котором получил наглядный выражение ейнштейновського принципа эквивалентности массы и энергии. Использовав свои экспериментальные данные, Астон построил кривую упаковочных коэффициентов, позволяющих определить, будет ожидаемая ядерная реакция выделять или поглощать энергию.

В 1919 г. Астон был избран членом Тринити-колледжа в Кембридже (где и проработал до конца своей жизни), в 1921 г. - членом Королевского общества в Лондоне, в 1922 (с разницей в 2 дня) - награжден Нобелевской премией и медалью Г "юджа, с 1924 года - член-корреспондент АН СССР и итальянской академии Линчей. С 1936 по 1945 г. Астон был председателем Атомного комитета при Международном союзе химиков.

В жизни он твердо придерживался выбранного стереотипа поведения; возможно, отсюда вытекают его холостяцтво, педантизм в привычках, консерватизм в политике и умеренная религиозность. После первой мировой войны он заинтересовался финансами и быстро достиг высот в искусстве выгодно помещать деньги. В зените славы Астон мало годился для научно-административной деятельности - он был "лишен дара руководить людьми и поправлять их, студенты знали его как плохого педагога и скучного лектора. Его высказывания вне физикой были банальные, но, по свидетельству Дж. Томсона-сына, этом говорилось "с покорной скромностью". На научном поприще он любил работать "наедине, и, как отметил В. Брок, пожалуй, ненавидел саму идею научного сотрудничества: только 6 из 143 статей написаны с соавторами. Но было бы ошибкой считать Астона мизантропом и отшельником. Явный недостаток социальной активности высшего духовного уровня у него компенсировался резко выраженной эмоциональностью и страстной потребностью в коллективных спортивных играх. Среди своих многочисленных друзей он был известен как "идеальный воскресный компаньон" - с ним можно было поговорить о людях, о покупке и продаже вещей, о рациональном устройстве загородного дома, он очень любил животных, прекрасно фотографировал (что ему пригодилось в научных исследованиях - он разработал остроумную методику приготовления высокочувствительных к действию положительных ионов фотопластинок), любил живопись и собирал китайский фарфор, виртуозно, играл на скрипке и фортепиано (но среди музыкальных инструментов особой любовью у него пользовалась виолончель). Он был большим любителем морских путешествий, участвовал в альпинистских экспедициях, но особенно любил лыжи, коньки и плавание. Во время пребывания в Кембридже любил играть в гольф с Резерфордом, Фаулером, Тейлором, очень хорошо играл в лаун-теннис.

Согласно завещанию его большое поместье был передан Тринити-колледжа в Кембридже.

Труда Астона имели большое влияние на разработку теории атомной структуры в 1930-х годах. О самобытности Астона-ученого лучше всех сказал Дж. Томсон-сын: "Деятельность Астона-физика стала выдающимся вкладом в науку по двум причинам: первая - его личное мастерство в проектировании и изготовлении приборов, вторая - его твердая вера в конечный успех, вера , которую не могла всколыхнуть даже отсутствие достаточно убедительных экспериментальных результатов ".


Литература

  • G. С. de Hevesy. In: Obituary Notices of Fellows of the Royal Society. Vol. 5. 1945-1948, p, 635
  • W. H, Brock. In: Dictionary of, Scientific Biography. Vol. 1. New York, 1970., P. 320.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам