Эдвин Эрнест Солпитер

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Эдвин Солпитер

Edwin Salpeter
Salpeterэ.jpg
Дата рождения 3 декабря 1924 года
Место рождения Вена, Австрия
Дата смерти 26 ноября 2008 года
Место смерти США







Научный руководитель Рудольф Пайерлс


Награды и премии Золотая медаль Королевского астрономического общества



Эдвин Эрнест Солпитер (англ. Edwin Ernest Salpeter) — американский физик-теоретик, астрофизик, биофизик, один из основоположников современной теории строения и эволюции звёзд[1].

[править] Научная карьера

Родился 3 декабря 1924 года в Вене в еврейской семье. Его родителями были физики, отец в студенческие годы был другом Эрвина Шрёдингера.

Некоторое время проживал в Венгрии, затем вернулся в Вену, где поступил в начальную школу.

В 10 лет провалил экзамены в гимназию из-за того, что вместо подготовки читал романы Карла Мая, после чего самостоятельно в течение года изучал латинский язык и другие академические дисциплины и поступил в гимназию на следующий год.

В 1938 году, после воссоединения Германии и Австрии, бо́льшая часть еврейских детей были исключены из школ, и лишь самым способным и успевающим было разрешено продолжить обучение в специальных еврейских школах. Среди «счастливчиков» был и Солпитер. Но вскоре, в период погромов «хрустальной ночи», Солпитер попытались арестовать, и ему пришлось скрываться. Учёба была прервано.

В 1939 году семья бежала в Австралию.

С началом Второй мировой войны семья Солпитеров обосновалась в Сиднее, где отец Солпитера получил работу на заводе по производству ламп накаливания.

В 16 лет поступил в Университет Сиднея. В это время главным увлечением Солпитера была химия, при этом наряду с другими студентами Солпитер принимал участие в разработке военных радаров, что являлось альтернативой военной службе.

В 1945 году окончил Университет Сиднея. В 1945 году, с окончанием войны, в Сиднее юыла популярной радиоастрономия, но Солпитер занялся зарождавшейся в те годы квантовой электродинамикой. Магистерская диссертация Солпитера по теории поля позволила получить престижную стипендию для продолжения обучения в Великобритании, где Солпитер стал аспирантом Бирмингемского университета под руководством Рудольфа Пайерлса, чья школа теоретической физики считалась тогда лучшей в Европе.

В 1948 году защитил диссертацию на звание доктора философии в Бирмингемском университете. Диссертация была посвящена проблеме сингулярности в квантовой теории поля; эта работа не получила известности, так как в то же самое время (в 1947 году) проблема была по существу решена Хансом Бете, который ввёл в теорию радиационные поправки и объяснил с их при помощи лэмбовский сдвиг.

После защиты диссертации присоединился к группе физиков-теоретиков, возглавляемой Хансом Бете в Корнелле.

С 1949 года и до конца дней работал в Корнелльском университете, с — 1956 года — профессор, с 1997 года — почётный профессор.

В 1950 году женился на Мике (Мириам) Марк, занимавшейся в Корнелле психобиологией. Впоследствии она занялась нейробиологией и биофизикой (после её смерти в 2000 году Солпитер посвятил свою научную деятельность продолжению её незавершённых работ).

В начале 1950-х годов занялся проблемой связанных состояний в релятивистской теории.

В 1951 году совместно с Хансом Бете вывел уравнение релятивистской квантовой механики для описания двух взаимодействующих частиц — уравнение Бете — Солпитера, широко используемый в теории элементарных частиц.

Вскоре интересы Солпитера переключились на ядерную астрофизику. В это время данная наука испытывала большие трудности в связи с кажущейся невозможностью построить цепочку ядерных реакций, приводящую к образованию углерода из гелия в недрах звёзд (промежуточные нуклиды бериллия распадались быстрее, чем могли прореагировать). Эдвин Солпитер разрешил эту проблему, показав, что углерод возникает в звёздах результате одновременного слияния трёх ядер гелия — тройной альфа-реакции — не напрямую, а при посредстве промежуточного метастабильного состояния ядра бериллия (данный ядерный резонанс незадолго до того был открыт У. Фаулером). Тогда же Фаулер предсказал, а впоследствии (в 1958 году) экспериментально открыл ещё один, углеродный ядерный резонанс с той же энергией, что позволило окончательно устранить противоречия между ядерной физикой и теорией звёздной эволюции.

В 1952 году открыл роль бериллиевого резонанса в теории звёздной эволюции, а именно, объяснил, как тройная альфа-реакция при посредстве метастабильного состояния ядра бериллия приводит к образованию углерода в звёздах с температурой выше 100 — 200 миллионов градусов (Уильям Фаулер затем показал, что помимо бериллиевого важную роль играет ещё и углеродный ядерный резонанс).

В 1953 году родилась его дочь Джуди, после чего Солпитеры один год провели в только что основанном Австралийском национальном университете в Канберре. Перед отъездом в Австралию учёный участвовал в Мичиганском симпозиуме по астрофизике, где общение с Г. Гамовым, В. Бааде и другими физиками повлияло, по словам Солпитера, на направление его последующих астрофизических работ.

В 1954 году в период пребывания в Австралии впервые оценил поправки к скоростям термоядерных реакций в звёздах, возникающие за счёт экранирования электронами кулоновских сил отталкивания между ионами в звёздном веществе. Впоследствии Солпитер ещё не раз возвращался к проблеме усиления ядерных реакций в плазме за счёт экранирования. До сих пор активно цитируется статья, написанная Солпитером в 1969 году совместно с его аспирантом Хью Ван Хорном, в которой исследовано пикноядерное горение в звёздах — процесс «холодного» слияния ядер, обусловленный не высокой температурой, как в термоядерных реакциях, а высокой плотностью вещества. В том же 1954 году получил предложение возглавить кафедру теоретической физики в Австралийском национальном университете в Канберре, но отказался от него и в сентябре 1954 года вернулся в Итаку, так как во-первых учёный не хотел отказываться от занятий астрофизикой в пользу физики высоких энергий, а во вторых, в Корнелле были лучшие возможности для работы его жены Мириам, которая занялась нейробиологией.

В 1955 году вывел закон распределения начальных звёздных масс («функция масс Солпитера»): в середине 1950-х годов Дж. Бербидж, Е. М. Бербидж, У. Фаулер и Ф. Хойл выявили, как тяжёлые элементы образуются в массивных звёздах на разных стадиях эволюции. Но для того, чтобы вычислить полную скорость производства тяжёлых элементов во Вселенной, необходимо знать начальное распределение звёзд по массам, о котором тогда почти ничего не было известно. Солпитер в 1955 году, применяя весьма скудные в то время данные о различиях разных звёздных популяций, вывел приближённую форму зависимости числа вновь рождающихся звёзд от их массы — начальную функцию масс и вычислил содержание тяжёлых элементов в межзвёздном газе, а также долю звёзд, которые к настоящему времени превратились в белые карлики. В том же 1955 году родилась его дочь Шелли.

В конце 1950-х годов в рамках сотрудничества с Агентством перспективных исследовательских проектов США показал, что обратное рассеяние радиоволн электронами ионосферы даёт сдвиг частоты, связанный с плазменной частотой. Данная работа стала самой цитируемой его статьёй, так как эффект нашёл применение в качестве удобного метода измерения плотности электронов в лабораторной плазме.

В 1960-е годы вместе со своими учениками выполнил ряд работ в области статистической механики, например по вычислению уравнения состояния плотной плазмы, которые нашли применение в исследованиях белых карликов, нейтронных звёзд и планет-гигантов. В эти же годы участвовал в обсуждениях природы квазаров, выдвинул верное предположение о том, что источником их энергии является аккреция на чёрную дыру и исследовал такую аккрецию.

В 1964 году Солпитер и Яков Борисович Зельдович независимо друг от друга первыми выдвинули предположение, ныне ставшее общепринятым, что источниками энергии квазаров служат аккреционные диски вокруг массивных чёрных дыр.

В 1967 году — член Национальной Академии наук США.

С 1960-х годов и по 1990-е годы время от времени по совместительству занимал различные административные должности, в том числе (ближе к концу карьеры) должность директора Центра радиофизических и космических исследований Корнеллского университета.

Солпитер внёс важный вклад в разработку противоракетной обороны (ПРО) в 1960-х годах, но прекратил эту деятельность с началом вмешательства Соединённых Штатов в войну во Вьетнаме, тем не менее впоследствии входил в число консультантов по ПРО при администрации Р. Рейгана.

В 1990-е годы вместе со студентом Дун Лай выполнил серию работ по исследованию свойств атомов, молекул, ионов и плазмы в атмосферах нейтронных звёзд с сильным магнитным полем. Примерно в это же время со своими коллегами в Корнелле исследовал проблемы динамики галактик и тёмной материи.

Участвовал в работах своей жены Мириам по изучению нейромышечных соединений. Солпитер возглавил лабораторию Мириам после её смерти в октябре 2000 года (Солпитер женился на Антонии).

Провёл ряд исследований по эпидемиологии туберкулёза вместе с дочерью-физиком Шелли Солпитер, а впоследствии и с внуком Николасом Бакли.

Написал свыше 400 научных работ. Исследования посвящены разным физическим проблемам, в основном — ядерной физике, квантовой электродинамике, квантовой теории атомов, физике плазмы и астрофизике. Исследовал эволюцию и источники энергии звёзд, образование сложных молекул в межзвёздном пространстве и модели пульсаров. Солпитер открыл эффект гигантского усиления термоядерного горения в звёздах за счёт плазменного экранирования кулоновского отталкивания ядер и вывел описывающую этот эффект «формулу Солпитера» для фактора экранирования.

Был удостоен премии за исследования в области астрофизики Института Карнеги (1959), Золотаой медали Королевского астрономического общества (1973), премии Генри Норриса Рассела Американского астрономического общества (1974), премии имени Роберта Оппенгеймера Университета Майами (1974), медали Карла Шварцшильда (1985), медали Кэтрин Брюс (1987) и премии Крафорда Шведской королевской академии наук (1997).

Умер 26 ноября 2008 года в Итаке, штат Нью-Йорк.

Его именем названа малая планета 11757 Salpeter.

[править] Труды

  • Х. Бете, Э. Солпитер. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами. — М.: Физматгиз, 1960. — 566 с. (англ. Hans A. Bethe and Edwin E. Salpeter, Quantum mechanics of one- and two-electron atoms. — Berlin: Springer, 1957).

[править] Источники

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты