Ото Щерн

Снимка на Ото Щерн (photo Otto Shtern)

Otto Shtern

  • Дата на раждане: 17.02.1888 г.
  • Възраст: 81 година
  • Дата на смърт: 17.08.1969 г.
  • Националност: САЩ

Биография

Германско-американски физик Ото Щерн е роден в Сорау (сега Изгрее, Полша) и е най-големият от петте деца на Оскар от Обезценка и Емил Щерн (баща на Розентал). Родителите Од идват от богати семейства, составивших състоянието на мукомольном на истината и търговия на зърно. Когато момчето навърши четири години, семейството се премества в Бреслау (Вроцлав). Там, в Бреслау, Ото завършва държавната начално и средно училище. Момче се научава лесно, жадно усваивая знания, родителите всячески се поощряват го, за да чете. След завършване на училище Од, да бъдеш финансово независим, благодарение на състояние на родителите му, прекарва няколко години, чрез изучаване на естествени науки под ръководството на преподаватели от Фрейбургского, Мюнхен и други университети. Защитава докторска дисертация по физическа химия Од защитава през 1912 г. в университета в Бреслау.

Още в годините на следването Од установява контакти с отделни водещи физици и химици по това време. Лекции на Арнолд Зоммерфельда обостряют интереса си към теоретичната физика, лекции Ото Луммера и Ернст Прингсхейм – към по експериментална физика. Въпреки това, четене на творби на Лудвиг Болцман, Рудолф Клаузиуса и Валтер Нернста по молекулярна теория, статистическата механика и термодинамиката произвежда в него толкова силно впечатление, че той избира за своите изследвания област физическа химия, още повече, че любимите професор по физико-химически факултет на университета в Бреслау, Ото Сакур и други, кажи на активни научни изследвания именно в тази област.

Възползвайки връзка Сакура с Фрицем Габером, приятел на Алберт Айнщайн, Ш. през 1912 г. заручается съгласието на последния да стане от ръководителя му аспирантской работа в университета в Прага. От Айнщайн, той научава много нови неща за най-новите разработки в областта на физиката, и те заедно ще пишат статия. Когато Айнщайн за следващата година се премества в Цюрих, Ш. следва. Работейки с Айнщайн, той става частен асистент (преподавател на свободна практика) на федералното училище в Цюрих. С началото на първата световна война Од призовават в германската армия и изпращат в Полша в състава на метеорологични на четата, занимавшегося наблюдения на времето. Необременительные задълженията му позволяват да продължи да теоретични изследвания, по-специално работа, започна заедно с Нернстом. Той се прилага квантовата теория и статистическата механика към проблемите на термодинамиката и дори публикува статия. По-късно по време на войната Ш. и редица други учени са били прехвърлени в лабораторията Нернста в Берлинския университет, където се извършва на различни изследвания по поръчка на военното министерство. В Берлин Од работи с Макс Борн, Джеймс Франк, Макс Фольмером и други. Под влияние на разговори с изкусните экспериментаторами Франк и Фольмером интересите на Од се преместват от областта на теоретичните изследвания от сферата на експеримента.

След края на войната, Борн става директор на Института по теоретична физика Франкфуртского университет и гостите на Од на позицията на своя асистент. Од публикува заедно с Борн теоретична работа, за повърхностна енергия на твърдо тяло, но скоро го улавя проблем експериментално потвърждение на теорията на молекулно движение, развита още в средата на XIX век. Известен шотландски физик Джеймс кларк Максуел, въз основа на теоретични съображения, показа, че молекулите на газ са в непрекъснато хаотично движение, и изведе форма за разпределение на техните степени. Резултатите на Максуел са получили широко признание, но не са пряко потвърдени експериментално. Од решава да се възползват от метода на молекулни снопове, изобретенным френски физик Луи Дюнойе през 1911 г.

Проектиран от Од на пилотна инсталация се състои от една малка печка, испарявшей атоми сребро от метална проба (молекули на изпарения на сребро съдържат само по един атома), цепка, през която атомите, двигавшиеся в посока на намаление, попадат в вакуумную камера, и още една разлика, разположена по-далеч от изходния отвори фурната створе с първата шлиц и позволява още по-диафрагмировать поток от атоми, ако срежеш от него тънък сноп. Поставете в створе две дупки, отстоящие един от друг на разстояние, Ш. като по този начин създаде условия, при които атоми, които са преминали през двата процепа, имат едно и също посоката на скоростта, а разреженность газ във вакуумна камера намаляват вероятността от сблъсък, а по този начин отклонение на атомите и разсейване на светлината. Скорост на атомите, които са преминали през втората пукнатина, и броя на атомите, които са имали една или друга скорост, се измерва по различни начини. Един от методите, макар и не най-точно, се изразяваше в това, да се постави по пътя на гредата назъбени колела. При въртенето на колелата атоми, които са успели да се промъкнат между зъбите на първото колело, може да мине между зъбите на второто колело само в случай, че разликата между тези зъби се оказа по линия на полет. Знаейки ширина на разделящото пространство, скоростта на въртене и разстоянието между колелата, Од може да се изчисли скоростта на атоми, минаваща между тях. Измерване, завършени през 1920 г. (и изяснени в следващите години), потвърждават теоретичните предсказания.

Метод за Обезценка се оказа мощно средство за наблюдение на невидими частици с помощта на сравнително груби лабораторни уреди, но изисква мастерского изработка от експериментатора. Той се обърнал към своя колега Франкфурту на уолтър скот Герлаху с искането да помогне да се проучи с помощта на същия метод магнитните моменти на атомите. Тъй като атомите съдържат движещи се електрически заредени частици, както и движението на заредени частици не са нищо друго, като електрически ток, а след това атомите се държат като малки магнити (като ток в бобината създава магнитно поле в электромагните). Магнитен момент определя интензивността и посоката на магнитното поле. Класическата физика смята, че магнитен момент може да има никаква посока. Соммерфельд, въз основа на квантовата теория, се прогнозира, че магнитния момент може да имате по отношение на външното поле само две посоки: съвпада с посоката на външното поле или да бъдат насочени в обратна посока. В известен сега експеримент от Обезценка – Герлаха молекулярен лъч преминава между разнородни полюси на магнита, който има отклонение от гредата. Класическа теория предполага, че отклонения на атомите с различни области на магнитен момент ще бъде разпределена непрекъснато, което ще доведе само до разширяване на тесен лъч. Квантовата теория предполага, че атомите ще се обръщат само по един от двата начина, а има връзка расщепится на две. Опит от Обезценка – Герлаха, изпълнени през 1921, с цялата сигурност потвърди валидността на квантовата теория.

През 1921 г. от Од назначен за професор по физика Ростокского университет, а през 1923 г. става пълна (валиден) професор Гамбургского университет. В Хамбург, като разполага с лаборатория, специално построена за изследвания по метода на молекулни снопове, той използва този метод за проверка на прогнозите, направени от Луи дьо Бройлем през 1924 г. И квантовата теория и експеримент показват, че електромагнитната радиация, като например светлина, има корпускулярными (кванти), така и волновыми свойства. Въпреки скептицизма на много физици, де Бройль, което предполага, че частиците трябва да притежават волновыми свойства, призова още по-радикално, като посочите съответните им дължини на вълните. През 1927 г. Клинтън Дж. Дэвиссон и Лестър Джермер експериментално са доказали (отчасти случайно) наличието на вълни на дьо Бройл за приватизация. За техния експеримент са отишли подкрепляют преживяванията му Дж.Н. Томсън. Няколко години по-късно Од насочва сноп от атоми на хелий чрез зъбни колела (за да се измери скоростта на частици, от които зависи дължина на вълната на де Бройл) на повърхността на кристали на флуорид, литий и гледа използва за цели – волновое явление. Знаейки разстоянието между атомите в кристала, той определя дължината на вълната на частиците от хелий. Тя е в съответствие с формулата на де Бройл. Доказателство за съществуването на вълната на имоти толкова по-големи частици, като атоми, за да изглежда още по-убедително, отколкото в случай на електроните и опит от Обезценка е играл важна роля в по-нататъшното развитие на квантовата механика. В следващите години Од заедно с Иммануэлем Эстерманом и Оа Г. Фришем измерват магнитен момент на протон (ядро на атома на водорода) и, за негова изненада (и за изненада на всички физици), откриват, че той е два пъти повече, прогнозират от Пг на А. на М. Дираком.

Скоро след като Хитлер става канцлер на Германия през 1933 г., Эстермана и други учени-евреи да бъдат уволнени от Франкфуртского университета на база на нацистките антисемитских на законите за гражданските права. Въпреки че Од е евреин, я за известно време предпазва от расистки закони служба в германската армия по време на първата световна война. Въпреки това, в знак на протест подава оставка и заедно с Эстерманом приеме поканата на физическия факултет, Технологичен институт Карнеги. Там заема поста на професор-изследовател, той спомага за създаване на лаборатория по молекулярна греди. През 1939 г. Ш. получава американско гражданство и, когато Съединените Щати влизат във втората световна война, е консултант на министерството на отбраната на САЩ.

През 1943 г. Нобелова награда doisy, но на следващата година Ш. е удостоен с Нобелова награда по физика 1943 г. «за принос в развитието на метода на молекулни снопове и откритието и измерването на магнитния момент на протон». Условията на военно време обичайната церемония за връчване не се е провело, и премията е била прехвърлена на Од по време на закуска, организирана от Американско-скандинавски фонд в хотел Уол-Dorf-Астория » в Ню Йорк. Нобелова лекция на тема «Метод на молекулни връзки» («The Method of Molecular Лъчи»), Од прочетох само през 1946 г.

След грижи за Технологичен институт «Карнеги» през 1946 г. Од се премества в Бъркли (Калифорния), където са се заселили две сестри. Продължава да се поддържа контакти с физически общност и да следи развитието в областта на физиката на елементарните частици, той живее в относителната изолация. Редовно причиняват посещения в Европа, Од отказва да стъпи на земята, Германия, и получава пенсия от германското правителство.

В последните години от живота на Од, никога не вступавший в брак, придобива вкус към деликатни масата и сигарам. Той охотно ходи на кино. Смърт от сърдечен удар го изпреварва в едно от кината в Бъркли. Според Емилио Segre, «Од е един от най-големите физици на ХХ век. Той е написал сравнително малко членове, но каква сила имат тези, които той е написал!».

Член е на американската Национална академия на науките, на Американската философска общество, Ш. е бил почетен доктор на Калифорнийския университет и Швейцарския федерален технологичен институт.