Джон Шриффер

Снимка на Джон Шриффер (photo Джон Shriffer)

Джон Shriffer

  • Дата на раждане: 31.05.1931 г.
  • Възраст: 85 години
  • Място на раждане: Oak-Парк, щата Илинойс, САЩ
  • Националност: САЩ

Биография

Американският физик Джон Робърт Шриффер е роден на г. в Oak-Парк, Илинойс, в семейството на Джон Rv Шриффера и Луиза (урожденной Андерсън) Шриффер. През 1940 г. семейството се премества в г. Manhasset (щата Ню Йорк), а след още девет години в г. Eustis (Флорида). В края на Юстисской гимназия през 1949 г. на Од постъпва в Масачузетския технологичен институт, които възнамеряват да стане инженер-електротехник. През две години той избира своята специалност физика и през 1953 г. получава бакалавърска степен.

През 1954 г. той защитава в университета на Илинойс дисертация, извършена под надзора на признат авторитет в областта на физика на твърдото тяло на Джон Бардина, и получава магистърска степен. Теза Ш. е посветена на изследване на електронната проводимост на повърхността на полупроводниковите. След приключване на работата над докторската си дисертация, той се присъединява към Бардину в изследване на явлението свръхпроводимостта и свойства на вещества при температури, близки до абсолютна нула (273°С).

През 1911 г. холандски физик Хайке Камерлинг-Оннес откри, че някои материали губят устойчивост на ел. работен ток при охлаждане до температура само няколко градуса над абсолютната нула. Ново явление, което е познато името на свръхпроводимостта, беше възприето като голяма изненада, и минаха почти 50 години, преди тя да е напълно разбираемо.

Почти всички метали при охлаждане са най-добрите проводници, тъй като основният източник на електрическо съпротивление са топлинни трептения на атомите на метала, разпръскване електроните носители на електрически ток Охлаждане на метала намалява амплитудата на вибрациите и по този начин се елиминира пречка потока от електрони. В нормалните метали повишаване на проводимост се случва постепенно и съпротива пада до нула само при температура на абсолютната нула (непостижимо на практика) В сверхпроводнике (и това е особено странно) всички електрическо съпротивление изчезва внезапно при определена температура над абсолютната нула Атомите на метала все още правят топлинни колебания, но ток, което носи на електроните, преминава безпрепятствено

Друго необичайно свойство на свръхпроводници е открит през 1933 г. немски физик Валтер Мейснером. Майснер открих, че свръхпроводници могат да имат идеално диамагнетизмом магнитно поле се изтласква от вътре сверхпроводящего на тялото, а е тялото отблъснати двата полюса на магнита, в резултат на магнитен материал, който се поставя над сверхпроводником, повисает в състояние на левитация. Ако сверхпроводящий материал постави в достатъчно силно магнитно поле, а след това този материал се губи своята поемат твърде много рискове и става нормално проводник. През 1935 г. е немски физик Фриц Лондон изказал предположението, че диамагнитный аспект на свръхпроводимостта е основната му функция. С помощта на умозрительных конструкции Лондон стигна до заключението, че поемат твърде много рискове е квантовым явление, което се случва в микроскопско мащаб.

През 1950 г. няколко американски физици са изследвали поемат твърде много рискове в метали, имат няколко изотопи (под изотопи прието да се разбере, сортовете, химичен елемент с един и същ брой електрони и протони, и по този начин, с еднакви химически свойства, но с различен брой неутрони). Оказа се, че критичната температура, при която изотоп става сверхпроводящим, е обратно пропорционална на неговата атомна маса. Знаейки, че атомната маса може да се отрази на свойствата на твърдо тяло само един начин за промяна на характеристики, отговорни за разпространението на колебание, – Елка предполага, че поемат твърде много рискове зависи от взаимодействието на електроните на проводимост с колебательным движение на атомите на метала. Според Бардина, електроните на проводимост трябва да се свързват един с друг чрез взаимодействието с тези колебания.

През 1956 г. един от постдокторантов Бардина в Иллинойском университета в Леон Н. Купър се оказа, че взаимодействието на електроните на проводимост с аец колебания води до образуването на свързани двойки електрони. Един електрон, движещ се чрез кристал метал, привлича околните положително заредени атоми. Тази лека деформация на кристалната решетка създава моментната концентрация на положителен заряд, което от своя страна привлича втори електрон. По този начин, два електрона се намират косвено свързани чрез посредническа действието на кристалната решетка. За такива electron казват, че те образуват куперовскую няколко.

Ш. и Елка се опитали да се разпространява куперовскую идеята за влиянието на двойки електрони върху поведението на по-голямата част от свободни електрони в сверхпроводящем твърдо тяло. Од вече исках, беше да се откажа от по-нататъшни опити да се намери решение на проблема, но Елка, който точно по това време трябваше да отида в Швеция на церемония по връчването му на Нобеловата награда за физика за 1956 г., дължими за възлагане му за принос в изобретяването на транзистора, принудени Од се мисли още месец по този проблем, и за този месец Од наистина е възможно да се разработи статистически метод, който позволява да се получи решение на проблема.

След завръщането Бардина трима изследователи Елка, Купър и Од, обедини усилията си, показват, че взаимодействието между куперовскими двойки обхваща много свободни електрони в сверхпроводящем вещество, принуждавайки ги да се движат строго съгласувано, «в крак» Както и предполагах Лондон, свръхпроводящи електрони образуват единна квантова състояние, обхващащо целия материал. Под критичната температура, сила на свързване, което задържа електроните по техните координирано движение, интензивност надхвърля топлинни трептения на атомите на метала Възмущение, което може да отхвърли отделен електрон и така генерира електрическо съпротивление, не може да направи това, без да се засяга при това всички електроните, участващи в сверхпроводящем състояние. Такова събитие е много малко вероятно, и в резултат на свръхпроводящи електрони лутат когерентно без загуба на енергия. За принос в теорията на свръхпроводимостта Од през 1957 г. получава докторска степен в Иллинойском университета.

Теория на Бардина – Купър – Шриффера (сряда изпълнение) е призната за един от най-важните постижения на теоретичната физика от създаването на квантовата теория. През 1958 г. чрез прилагане на теорията на среда за изпълнение на Купър и неговите колеги да се прогнозира, че е много студен течен хелий-3 (изотоп на хелий ядро, което се състои от две протони и един неутрон) трябва да притежава сверхтекучестью, т.е. да се движат в необичайно състояние на материята, характеризиращо се с липсата на вискозитет и повърхностно напрежение. По-рано сверхтекучесть се наблюдава в по-широко разпространено изотоп хелий-4 (ядрото, който се състои от две протони и две неутрони), но, според общото мнение, е невъзможна в изотопах с нечетен брой ядрени частици. Сверхтекучесть хелий-3 е експериментално потвърдена през 1962 г.

През 1972 г. Од, Куперу и Бардину бе присъдена Нобелова награда за физика «за новосъздадената ги съвместните усилия на теорията на свръхпроводимостта, обикновено наречената теория на среда за изпълнение». Изказване при представянето на победителите, Стиг Лундквист, член на Шведската кралска академия на науките, заяви: «В своята фундаментална работа сте предлага пълно обяснение на феномена на свръхпроводимостта. Теорията позволява да се предвиди нови ефекти и стимулирани интензивни теоретични и експериментални изследвания. — Нататъшна работа в областта на свръхпроводимостта по много впечатляващ начин са потвърдили най-широк диапазон на приложимост и валидността на основните понятия и идеи, посочени в живота на фундаменталната статия 1957 г.».

Теория на среда за изпълнение на упражнила дълбоко влияние и върху физическата теория, и на техника. Именно тя е довела до създаването на свръхпроводници, способни да работят привысоких температури или при наличието на силни магнитни полета. Тези свръхпроводници са от решаващо значение за създаването на електромагнити, които позволяват получаване на мощни магнитни полета, но консумират много малко енергия. Този вид магнити намират приложение при изследване на термоядрения синтез; в магнитната гидродинамике (генерировании на електрически ток при преминаването на силно йонизиран газ чрез магнитно поле); при ускоряване до високо енергийни частици, физиката на елементарните частици; в магнитна висулка при движение без триене; в биологични и физически изследвания, свързани с взаимодействието на атоми и електрони със силно магнитно поле; при създаването на компактни мощните електрически генератори. Откриването физик от Уелс Брайън Ад Джозефсоном специални режими в границите между две сверхпроводниками (ефект Джозефсона) е довело до създаването на сензори, способни детектировать магнитна активност вътре в живите организми и да открие залежи на руда, нефт, въз основа на техните магнитни свойства.

През 1957…1958 г. на правата на постдокторанта на Националния научен фонд на Од правил проучване за свръхпроводимостта в Бирмингемском университет (Англия) и в Института Нилс Бор в Копенхаген (Дания). Там през I960 г. той се срещна Анна Грете Томсен. След няколко месеца те се ожениха. Те имат две дъщери и един син.

Од преподава физика в университета на Чикаго (1957…1960), университета на Илинойс (1959…1960), Пенсильванском университет (1962). Корнеллском университет (1969…1975) и 1975 г. в Калифорнийския университет в Санта Барбара. Той се занимава и с изследване на магнитните свойства на материали, свойства на сплави и повърхностни ефекти. В Пенсильванском университета на Од се превърна в един от авторите на доклада, въз основа на която е била създадена програма афро-американски изследвания. Той не дава на себе си се обиждай, той по всеки повод има готовност саркастическая реплика.

Од удостоен с множество награди, включително наградата Комстока американската Национална академия на науките (1968), награда на Оливър Бахли по физика на твърдото тяло на Американското физическо дружество (1968) и на медал Джон Ериксън Американското общество на шведски инженери (1976). Той е почетен доктор по пет университета, член на американската Национална академия на науките, на Американската академия за изкуства и науки, на Американската философски общество и Датската кралска академия на науките и изкуствата.