Френсис Уильям Астон » Буквы.Ру Научно-популярный портал<script async custom-element="amp-auto-ads" src="https://cdn.ampproject.org/v0/amp-auto-ads-0.1.js"> </script>

Френсис Уильям Астон

<

091413 0055 1 Френсис Уильям АстонОсновная научная деятельность Астона связана с изучением
стабильных изотопов и определением их относительной распространенности; его исследования в этой области были столь обширны, а разработанная им аппаратура — столь чувствительна, что именно ему удалось открыть и охарактеризовать 213 из 276 ныне известных устойчивых изотопов химических элементов.

Френсис Уильям Астон родился 1 сентября 1877 г. в Харборне (графство Бирмингем, Англия) в зажиточной семье фермера и торговца Уильяма Астона и Фанни Шарлотты Холмс — дочери бирмингемского оружейника. Уже в раннем детстве Френсис проявил интерес к механическому конструированию. Завершив начальное образование, Астон в 1893 г. поступил в Масонский
колледж Бирмингема, затем — в Бирмингемский университет. В колледже ему посчастливилось заниматься под руководством выдающихся английских ученых — химиков В. Тильдена и П. Франкланда, и физика Дж. Пойнтинга. Учился Астон отлично и за проявленные успехи в 1889 г. был награжден университетской стипендией Фостера. Связывая свою будущность только
с химией, Астон глубоко штудировал курсы органической и ферментативной химии. «После окончания университета он из экономических соображений 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 Пойнтингом. Ко времени этого сотрудничества
относится первое крупное открытие Аетона.

С помощью газоразрядных трубок Крукса он изучал разряд в газах и проводимость газов при низких давлениях. Одну из своих классических работ той поры он посвятил изучению влияния тока и давления газа на толщину «темного пространства Крукса». Заполнив трубку водородом, он обнаружил новое явление («темное пространство Аетона») — первичное катодное темное пространство, которое охватывает катод слоем 1 мм. Астон доказал,
что это явление наблюдается и в атмосфере гелия.

<

В 1909 г. Астон был назначен ассистентом лектора физики в Бирмингемском универсистете, а в 1910 г. начался 9-летний период плодотворнейшего сотрудничества Аетона с лауреатом Нобелевской премии по физике Дж. Дж. Томсоном в Кавендишской лаборатории в Кэмбридже и в Королевском институте в Лондоне (сначала в качестве личного ассистента, а с 1913 г.— стипендиата премии К. Максвелла). Пост, занимаемый Астоном
в лаборатории Томсона, позволил ему проводить собственные независимые исследования и максимально реализовать свой талант экспериментатора. Начиная свое сотрудничество с Томсоном, Астон внес ряд важных усовершенствований в приборы и методы Томсона: он сконструировал улучшенную разрядную трубку, добился минимального зазора в катодных щелях, усовершенствовал насос, сконструировал змеевик для регистрации
потери вакуума и изобрел камеру для фотографирования следов положительно заряженых ионов («метод парабол»). При анализе атомных и молекулярных весов положительно заряженных ионов газа Томсон и Астон получили неожиданный результат — неон состоит из двух компонентов (названных позднее изотопами) с атомными весами 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 чувствительнейшие для тех лет микровесы (10-9г) и, проведя тысячу операций диффузии, зарегистрировал небольшую разницу в плотности между двумя фракциями. 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, которые вышли вскоре после окончания войны. Астон, тогда уже самостоятельный исследователь в лаборатории Томсона, сконструировал новый диффузионный аппарат, но на нем не смог получить доказательный эффект
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 равно 10 : 1, следовательно средний атомный вес неона равен-20,2. Изотопия неона таким образом была доказана.

Именно доказательство существования изотопов у неона побудило Аетона 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 у последней модели очень высоких рабочих характеристик (разрешающая способность 1 : 2000 и точность 1 : 10-5).

Астон обнаружил свыше ¾ известных ныне стабильных изотопов химических элементов, и лишь изотопию водорода и кислорода ему не удалось доказать. В 1919 г. он ввел в науку «правило целых чисел», полагая, что массы атомов всех изотопов кратны кислородной единице 16О. Впоследствии была доказана изотопия кислорода; Астону пришлось отказаться от идеи целых чисел, но он ввел понятие «дефекта масс», в котором получил наглядное выражение эйнштейновский принцип эквивалентности массы и энергии. Использовав свои экспериментальные данные, Астон построил кривую упаковочных коэффициентов, позволяющих определить, будет ли предсказываемая ядерная реакция выделять или поглощать энергию.

В 1919 г. Астон был избран членом Тринити-колледжа в Кэмбридже (где и проработал до конца своей жизни), в 1921 г.— членом Королевского общества в Лондоне, в 1922 г. (с разницей в 2 дня) — награжден Нобелевской премией и медалью Хьюджа, с 1924 г.— чл.-корр. 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 холостячество, педантизм в привычках, консерватизм в политике и умеренная религиозность. После первой мировой войны он проявил интерес к финансам и быстро достиг высот в искусстве выгодно помещать деньги. В зените славы Астон мало подходил 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 физики были банальны, но, по свидетельству Дж. Томсона-сына, это говорилось «с покоряющей скромностью». На научном поприще он любил работать в одиночестве, и, как отметил В. Брок, по-видимому, ненавидел саму идею научного сотрудничества: лишь 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 пригодилось ему 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 фортепьяно (но среди музыкальных инструментов особой любовью у него пользовалась виолончель). Он был большим любителем морских путешествий, принимал участие в альпинистских экспедициях, но особенно любил лыжи, коньки и плавание. В бытность в Кэмбридже любил играть в гольф с Резерфордом, Фаулером, Тейлором; очень хорошо играл в лаун-теннис.

Труды Аетона оказали важное влияние на разработку теории атомной структуры в 1930-е гг. О самобытности Астонаученого 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 могло поколебать даже отсутствие достаточно убедительных экспериментальных результатов».

Умер Френсис Астон 20 ноября 1945 г.

А.Н. Кривомазов

<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.9MB/0.00108 sec

WordPress: 21.08MB | MySQL:124 | 1,088sec