한스 베테
Hans Bethe한스 베테 | |
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| 태어난 | 한스 알브레히트 베테 1906년 7월 2일 |
| 죽은 | 2005년 3월 6일(98세) 미국 뉴욕 이타카 |
| 국적 | 독일어 미국인의 |
| 모교 | 프랑크푸르트 대학교 뮌헨 대학교 |
| 로 알려져 있다. | |
| 배우자 | 로즈 에발트 (1939년 결혼, 두 아이) |
| 수상 |
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| 과학 경력 | |
| 필드 | 핵물리학 |
| 기관 | |
| 박사학위 자문위원 | 아놀드 소머펠트 |
| 박사과정 학생 | |
| 기타 저명한 학생 | 프리먼 다이슨 |
| 서명 | |
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한스 알브레히트 베테(독일어 발음: [ˈhans ˈbeːtə] (
제2차 세계 대전 중 최초의 원자 폭탄을 개발한 비밀 로스 알라모스 연구소의 이론 사단장을 맡았다.그곳에서 그는 무기의 임계 질량을 계산하고 1945년 8월 나가사키에 투하된 삼위일체 실험과 "뚱뚱한 남자" 무기에 모두 사용된 붕괴 방법의 배후설을 개발하는 데 핵심적인 역할을 했다.
전쟁이 끝난 후 베테는 수소폭탄이 만들어질 수 없다는 것을 증명할 수 있다는 희망을 가지고 원래 이 프로젝트에 참여했음에도 불구하고 수소폭탄 개발에 중요한 역할을 하기도 했다.베테흐는 이후 알버트 아인슈타인, 핵 과학자 비상대책위원회와 함께 핵실험과 핵무기 경쟁에 반대하는 캠페인을 벌였다.그는 케네디와 닉슨 행정부가 각각 1963년 부분핵실험금지조약과 1972년 탄도탄 요격미사일조약(SALT I)에 서명하도록 설득하는 데 일조했다.
그의 과학적 연구는 멈추지 않았고 그는 90년대까지 논문을 발표하여 베테의 경우 거의 70년에 이르는 그의 경력 10년 마다 그의 분야에서 적어도 하나의 주요 논문을 발표한 몇 안 되는 과학자들 중 하나가 되었다.한때 박사과정 학생이었던 프리먼 다이슨은 그를 "20세기의 최고 문제 해결사"[4]라고 불렀다.
초년
베테는 1906년 7월 2일 당시 독일 라이히스랜드 엘사히-로트링겐의 일부였던 스트라스부르에서 태어났으며, 안나(네 쿤)와 스트라스부르 대학의 민영화 생리학자인 알브레히트 베테의 외동아이다.[5]스트라스부르 대학 교수의 딸인 그의 어머니는 유대인 배경을 가지고 있었지만,[6] 베테는 그의[7][8] 아버지처럼 개신교 신자로 자랐고 그는 말년에 무신론자가 되었다.[9]
그의 아버지는 1912년 키엘대 생리학연구소 교수와 소장직을 수락했고, 가족은 연구소 소장 아파트에 입주했다.처음에, 그는 8명의 소녀와 소년들로 구성된 그룹의 일원으로 전문 교사에게 개인적으로 교육을 받았다.[10]1915년 아버지가 프랑크푸르트 암메인 대학의 새로운 생리학 연구소장이 되면서 가족은 다시 이사했다.[7]
베테는 독일 프랑크푸르트에 있는 괴테-기름 체육관에 다녔다.그의 교육은 1916년에 중단되었고, 그는 결핵에 걸렸고, 그는 회복하기 위해 Bad Kreuznach로 보내졌다.1917년까지 그는 지역 헤알슈얼에 다닐 수 있을 만큼 충분히 회복되었고 이듬해에는 사립 남녀공학 기숙학교인 오덴왈츠슐에 보내졌다.[11]그는 1922년부터 1924년까지 마지막 3년간의 중등 학교 교육을 위해 다시 괴테 체육관에 다녔다.[12]
그의 학위수여를 통과한 베테는 1924년 프랑크푸르트 대학에 입학했다.그는 화학을 전공하기로 결심했다.물리학 강의는 빈약했고, 프랑크푸르트에는 카를 루트비히 시겔, 오토 사스즈 등 뛰어난 수학자들이 있었지만, 베테는 다른 과학과는 비교도 하지 않고 수학을 제시하는 그들의 접근법을 싫어했다.[13]베테는 자신이 연구실 코트에 황산을 쏟아서 망가뜨린 가난한 실험주의자라는 것을 알게 되었지만, 부교수 월터 게라크가 가르친 진보된 물리학은 더욱 흥미로웠다.[13][14]게라크는 1925년에 떠나 칼 마이스너로 대체되었는데, 그는 베테에게 이론 물리학, 특히 아놀드 소머펠트 밑에서 공부할 수 있는 뮌헨 대학으로 가야 한다고 조언했다.[15][16]
베테는 1926년 4월 뮌헨 대학에 입학했는데, 그곳에서 소머펠트는 마이스너의 추천으로 그를 학생으로 받아들였다.[17]소머펠트는 물리학에서 미분 방정식에 대한 고급 과정을 가르쳤는데, 베테는 이를 즐겼다.소머펠트는 워낙 유명한 학자였기 때문에 과학 논문의 사전 사본을 자주 받았는데, 이 사전 사본은 매주 저녁 세미나에서 토론하기 위해 내놓았다.베테가 도착했을 때, 소머펠트는 파동 역학에 관한 에르윈 슈뢰딩거의 논문을 막 접수한 참이었다.[18]
소머펠트는 박사학위 논문에서 베테가 결정체의 전자 회절을 검사할 것을 제안했다.소머펠트는 그 출발점으로 폴 에왈드의 크리스탈 X선 회절에 관한 1914년 논문을 제안했다.베테는 나중에 자신이 너무 야망이 커졌고, 더 큰 정확성을 추구하기 위해 그의 계산이 불필요하게 복잡해졌다고 회상했다.[19]볼프강 파울리를 처음 만났을 때, 파울리는 그에게 "소머펠트의 당신에 대한 이야기 이후, 나는 당신의 논문보다 당신에게 훨씬 더 나은 것을 기대했었다."[20] "폴리의 이야기인 것 같다."라고 나중에 베테는 "그것은 칭찬이었다"고 회상했다.[20]
조기작업
베테가 박사학위를 받은 후, 에르윈 마델룽은 그에게 프랑크푸르트에서 조수직을 제안했고, 1928년 9월 베테는 최근 어머니와 이혼한 아버지와 함께 이사했다.그의 아버지는 그해 초 베라 콘겔을 만나 1929년 그녀와 결혼했다.그들에게는 1933년에 태어난 도리스와 1934년에 태어난 클라우스라는 두 아이가 있었다.[21]
베테는 프랑크푸르트에서의 작품이 그다지 자극적이지 않다고 생각했고, 1929년 슈투트가르트 테크니셰 헉슐레에서 에왈드의 제안을 받아들였다.그곳에서 그는 그의 가장 위대한 논문인 [22]Jur Theory des Durchgangs Schneller Korpuskularstrahlen Durch Matterie(" 물질을 통한 빠른 분자 광선의 통과 이론")[23]를 썼다.벳헤는 슈뢰딩거 방정식에 대한 맥스 본의 해석을 시작으로 푸리에 변환을 이용한 단순화된 충돌 문제 공식을 만들었는데, 이 공식을 오늘날 벳헤 공식으로 알려져 있다.그는 1930년에 이 논문을 제출하였다.[22][24][25]
소머펠트는 1929년 베테를 록펠러 재단 여행 장학금으로 추천했다.이를 통해 월 150달러(2021년 약 2000달러[A])의 유학비를 지원했다.1930년 베테는 영국 케임브리지 대학의 카벤디쉬 연구소에서 박사후 연구를 하기로 선택했고, 그곳에서 랄프 파울러의 감독하에 일했다.[26]클라우드 챔버와 함께 일하고 있던 패트릭 블랙켓의 요청에 따라 베테는 베테 공식의 상대론적 버전을 만들었다.[27]
베테는 유머감각으로 유명했고, 다른 두 박사후 연구팀인귀도 벡과 볼프강 리즐러]와 함께 절대 영도 온도에서 상수인 미세구조를 계산하는 '절대 영도 온도의 양자 이론에 관한 논문'을 만들었다.[28]이 논문은 당시의 이론물리학에서 어떤 종류의 논문에 재미를 붙였는데, 이는 순전히 추측에 의한 것이며, 초기의 논문의 기초적인 양으로부터 일정한 미세구조의 가치를 설명하려는 아서 에드딩턴의 시도와 같은 허황된 수학적 논거에 근거한 것이었다.그들은 어쩔 수 없이 사과를 해야 했다.[29]
장학금의 후반기로 베테는 1931년 2월 로마에 있는 엔리코 페르미의 실험실로 가는 것을 선택했다.그는 페르미에게 크게 감명을 받고 로마에 먼저 가지 않은 것을 후회했다.[30]Bethe는 특정 1차원 양자 다체 모델의 고유값과 고유 벡터에 대한 정확한 해결책을 찾는 방법인 Bethe ansatz를 개발했다.[31]그는 페르미의 단순함과 문제에 접근하는 소머펠트의 엄격함에 영향을 받았으며 이러한 자질들은 그의 후기 연구에 영향을 주었다.[32]
록펠러 재단은 베테의 펠로우십을 연장해 1932년 이탈리아로 돌아갈 수 있도록 했다.[33]그 동안 베테는 뮌헨의 소머펠트에서 민영화인으로 일했다.베테가 영어에 유창했기 때문에, 소머펠트는 로이드 P를 포함한 모든 영어권 박사 후 동료들을 감독하도록 했다. 코넬 대학교의 스미스 입니다.[34]베테흐는 칼 셸의 요청을 받아들여서 수소와 헬륨의 양자역학에 관한 Handbuch der Phychik의 기사를 쓰도록 했다.수십 년 후 이 기사를 검토하면서 로버트 바허와 빅터 와이스코프는 1959년 판에 대한 업데이트가 거의 필요 없는 주제에 대한 그 주제에 대한 깊이와 폭에서 이례적인 일이라고 지적했다.베테는 그 후 소머펠트로부터 금속의 전자에 관한 핸드버치 기사를 도와달라는 부탁을 받았다.그 기사는 현재 고체물리학이라고 불리는 것의 기초를 다루었다.베테흐는 아주 새로운 분야를 택하여 그 분야에 대해 명확하고 일관적이며 완전한 커버리지를 제공했다.[33]핸드부치 기사에 대한 그의 연구는 로마에서 대부분의 시간을 차지했지만, 그는 또 다른 새로운 분야인 양자 전자역학에 대해 페르미와 함께 논문을 공동 집필하면서 전하 입자의 상대론적 상호작용을 기술했다.[35]
1932년 베테는 한스 가이거가 실험물리학 교수로 있던 튀빙겐 대학의 조교수직을 수락했다.[36][37]새로운 국가사회주의 정부가 통과시킨 첫 번째 법률 중 하나는 전문 공무원 복원에 관한 법률이었다.그의 유대인 배경 때문에 베테는 정부 직책이었던 대학교에서 해고되었다.가이거는 돕기를 거부했지만, 소머펠트는 즉시 베테에게 뮌헨에서의 펠로우십을 돌려주었다.소머펠트는 1933년 여름 학기의 대부분을 유대인 학생들과 동료들을 위한 장소를 찾는데 보냈다.[38]
베테흐는 소머펠트와 윌리엄 로렌스 브래그와의 연계를 통해 1년간 맨체스터 대학의 강사직 제의를 받고 영국으로 건너가 1933년 독일을 떠났다.[38]그는 그의 친구 루돌프 피에르와 페에르스의 아내 지니아와 함께 이사했다.Peierls는 동료 독일 물리학자였는데, 그가 유대인이라는 이유로 독일에서 학문적 지위를 박탈당하기도 했다.이것은 베테에게 독일어로 말할 사람이 있다는 것을 의미했고 그는 영국 음식을 먹을 필요가 없었다.[39]그들의 관계는 개인적인 일뿐만 아니라 직업적인 관계였다.Peierls는 Bethe의 핵물리학에 대한 관심을 불러일으켰다.[40]제임스 채드윅과 모리스 골드하버가 중수소의 광도분해를 발견한 후 채드윅은 베테와 페얼스에게 이 현상에 대한 이론적 설명을 내놓으라고 도전했다.[41]이것은 캠브리지에서 맨체스터로 돌아오는 4시간의 기차 여행에서 이루어졌다.[42]Bethe는 앞으로 몇 년 동안 더 조사할 것이다.[40]
1933년 코넬의 물리학과는 새로운 이론 물리학자를 찾고 있었고, 로이드 스미스는 베테를 강력히 추천했다.이것은 당시 코넬을 방문 중이던 브래그에 의해 지원되었다.1934년 8월, 코넬은 베테에게 대리 조교수직을 제의했다.베테는 이미 브리스톨 대학에서 네빌 모트와 한 학기 동안 일할 수 있는 펠로우십을 1년 동안 받아들였지만, 코넬은 1935년 봄에 그를 시작하도록 허락하는 데 동의했다.[43]미국으로 떠나기 전 그는 1934년 9월 코펜하겐에 있는 닐스 보어 연구소를 방문했고, 그곳에서 힐데 레비에게 프러포즈를 했고, 그는 이를 받아들였다.이 시합은 유대인 배경을 가졌음에도 불구하고 그가 유대인 여성과 결혼하는 것을 원치 않았던 베테의 어머니가 반대했다.[citation needed]12월 그들의 결혼 날짜를 며칠 앞두고 베테는 그들의 약혼을 파기했다.[44]닐스 보어(Niels Bohr)와 제임스 프랑크(James Franck)는 베테(Bethe)의 이러한 행동에 너무 충격을 받아 제2차 세계대전이 끝날 때까지 연구소에 다시 초대받지 못했다.[45]
미국
베테는 1935년 2월 미국에 도착했고, 3000달러의 연봉으로 코넬 대학교의 교수진에 합류했다.[46]베테의 임명은 핵물리학에 입문하기 위한 새로운 물리학과장인 로스웰 클리프턴 깁스 부장의 의도적인 노력의 일환이었다.[47]깁스는 어니스트 로렌스와 함께 일했던 스탠리 리빙스턴을 고용하여 코넬에 사이클로트론을 건설했다.[47]팀을 완성하기 위해 코넬은 실험가가 필요했고, 베테와 리빙스턴의 조언에 따라 로버트 바허를 영입했다.Bethe received requests to visit Columbia University from Isidor Isaac Rabi, Princeton University from Edward Condon, University of Rochester from Lee DuBridge, Purdue University from Karl Lark-Horovitz, the University of Illinois at Urbana–Champaign from Francis Wheeler Loomis, and Harvard University from John Hasbrouck Van Vleck.깁스는 곧 교수 승진이 뒤따를 것이라는 확신을 갖고 1936년 베테를 정규 조교수로 임명함으로써 밀렵을 막기 위해 움직였다.[48]
베테흐는 바허, 리빙스턴과 함께 3편의 기사를 연재하였는데,[49][50][51] 이 기사는 당시까지 핵물리학의 주제에 대해 알려진 대부분의 내용을 요약한 것으로 비공식적으로 '베테의 성경'으로 알려지게 된 계정이다.그것은 오랫동안 그 문제에 관한 표준적인 작업으로 남아 있었다.이 계정에서 그는 또 다른 사람들이 중단한 곳에서도 계속하여 구문학의 공백을 메웠다.[52]루미스는 베테에게 일리노이 대학교 어바나 샴페인의 전임 교수직을 제안했지만 코넬은 제시된 직위와 연봉이 6,000달러와 일치했다.[53]그는 어머니에게 이렇게 편지를 썼다.
나는 미국의 일류 이론가에 관한 것이다.그것이 최고를 의미하는 것은 아니다.위그너는 확실히 더 낫고 오펜하이머와 텔러도 아마 그만큼 좋을 것이다.하지만 나는 더 많이 하고 더 많이 말하고, 그것도 중요해.[54]
1938년 3월 17일, 베테는 카네기 연구소와 조지 워싱턴 대학교의 네 번째 연례 워싱턴 이론 물리학 회의에 참석했다.초청된 참석자는 34명에 불과했지만 그레고리 브라이트, 수브라만 찬드라세카르, 조지 가모우, 도널드 멘젤, 존 폰 노이만, 벵트 스트뢰그렌, 에드워드 텔러, 멀레 투브 등이 포함됐다.베테는 당초 회의의 주제인 뛰어난 에너지 발전이 흥미를 끌지 못했기 때문에 참석 초대를 거절했지만 텔러는 그에게 가라고 설득했다.이 회의에서 슈트뢰그렌은 태양의 온도, 밀도, 화학적 구성에 대해 알려진 것을 상세히 설명하고 물리학자들에게 설명을 내놓으라고 도전했다.가모프와 칼 프리드리히 폰 바이제커는 1937년 논문에서 태양의 에너지는 양성자와 양성자의 연쇄 반응의 결과라고 제안했다.[55][56]
p | + | p | → | 2 1D | + | e+ | + | ν e |
그러나 이것은 헬륨보다 무거운 원소의 관측에 대해서는 설명하지 않았다.회의가 끝날 무렵, 찰스 크래치필드와 협력하여 일하던 베테는 태양을 비추는 방법을 설명하는 일련의 핵반응을 내놓았다.[57]
| 2 1D | + | p | → | 3 2그 | + | γ |
| 3 2그 | + | 4 2그 | → | 7 4있다 | + | γ |
| 7 4있다 | + | e− | → | 7 3리 | + | ν e |
| 7 3리 | + | p | → | 2 헤 |
이것이 더 무거운 별들의 과정을 설명하지 않았다는 것은 간과되지 않았다.당시에는 양성자-양성자 주기가 태양의 공정을 묘사하는지에 대한 의구심이 있었지만, 보다 최근의 태양 중심 온도와 광도를 측정한 결과 그러한 공정이 존재한다는 것을 알 수 있다.[55]그가 코넬로 돌아왔을 때 베테는 관련 핵반응과 반응 단면을 연구하여 탄소-질소-산소 사이클(CNO 사이클)을 발견하게 되었다.[58][59]
| 12 6C | + | p | → | 13 7N | + | γ | ||
| 13 7N | → | 13 6C | + | e+ | + | ν e | ||
| 13 6C | + | p | → | 14 7N | + | γ | ||
| 14 7N | + | p | → | 15 8O | + | γ | ||
| 15 8O | → | 15 7N | + | e+ | + | ν e | ||
| 15 7N | + | p | → | 12 6C | + | 4 2그 |
한 논문은 양성자-프로톤 사이클로, 한 논문은 크래치필드와 공동 저술했으며, 다른 논문은 탄소-산소-질소(CNO) 사이클로, 다른 논문은 물리적 리뷰로 보내어 출판되었다.[60]
크리스탈나흐트 이후 베테의 어머니는 독일에 남아 있는 것을 두려워하게 되었다.스트라스부르 출신을 틈타 1939년 6월 만원이었던 독일 쿼터가 아닌 프랑스 쿼터로 미국으로 이민을 갈 수 있었다.[61]베티의 대학원생 로버트 마샤크는 뉴욕 과학 아카데미가 태양과 별의 에너지에 관한 최고의 미발표 논문에 500달러의 상금을 수여하고 있다고 언급했다.그래서 베테는 어머니의 가구를 내놓기 위해 250달러가 필요한 상황에서 CNO 사이클 용지를 회수하여 뉴욕 과학 아카데미에 보냈다.그것은 상을 탔고, 베테는 마샤크에게 50달러의 파인더 수수료를 주고 250달러를 써서 어머니의 가구를 풀어주었다.그 논문은 이후 3월에 물리 리뷰에 발표되었다.그것은 스타들의 이해에 있어서 획기적인 발전이었고, 1967년에 베테가 노벨 물리학상을 수상하게 될 것이었다.[62][60]2002년, 96세의 나이로 베테는 CNO 주기가 태양 에너지의 약 7%를 차지한다는 것을 보여주기 위해 태양 중성미자 관측을 사용하는 것을 축하하는 친필 메모를 존 N. 바콜에게 보냈다; 중성미자 관측은 바콜의 계산과 격려에 기초한 실험인 레이몬드 데이비스 주니어와 함께 시작되었다.Davis는 2002년 노벨상 수상자의 몫을 받았다.[63]
베테는 1939년 9월 13일 폴 에발드의 딸 로즈 에발트와 간단한 시민 의식으로 결혼식을 올렸다.[64]그녀는 미국으로 이민을 가서 듀크 대학의 학생이었고 그들은 1937년 베테가 그곳에서 강의를 하는 동안 만났다.그들에게는 헨리와 모니카라는 두 아이가 있었다.[65](헨리는 계약교 전문가였고 키티 먼슨 쿠퍼의 전 남편이었다.)[66]
베테는 1941년 3월 미국의 귀화 시민이 되었다.[67]베테는 1947년 소머펠트에게 편지를 쓰면서 "나는 독일에 있던 어느 때보다 미국에 있는 집에 더 많이 있다"고 털어놓았다.실수만 하고 독일에서 태어나 28살에야 진정한 조국에 온 것처럼."[68]
맨해튼 프로젝트
제2차 세계대전이 시작되자 베테는 전쟁 노력에 기여하고 싶었지만 시민이 될 때까지 기밀사업에 종사할 수 없었다.[69]칼텍 공기역학자인 테오도르 폰 카르만의 조언에 따라 베테는 친구 에드워드 텔러와 함께 기체를 통한 발사체의 통과로 발생하는 충격파 이론에 대해 협력했다.[70]베티는 그것을 그들의 가장 영향력 있는 신문 중 하나로 여겼다.[citation needed]그는 또한 갑옷 침투설도 연구했는데, 이는 즉시 육군에 의해 분류되었기 때문에 (당시 미국 시민이 아니었던) 베테가 이 이론에 대한 추가 연구에 접근할 수 없게 되었다.[70]
1941년 12월 보안 허가를 받은 후, 베테는 MIT 방사선 연구소에 들어갔고, 그곳에서 레이더 세트에 사용되는 것과 같은 마이크로파 도파관에 사용되는 베테홀 방향 연결기를 발명했다.[71]1942년 6월 시카고에서, 그 후 7월에는 버클리 캘리포니아 대학에서 원자폭탄의 첫 설계에 대해 논의한 로버트 오펜하이머의 초청으로 일련의 회의에 참가하였다.그들은 로버트 세르버, 스탠 프랑켈 등의 예비 계산을 검토하고 우라늄-235와 플루토늄 사용 가능성을 논의했다.(그러자 텔러는 열핵 장치인 텔러의 '슈퍼' 폭탄의 가능성을 제기했다.어느 순간 텔러는 대기 중의 질소가 불붙을 수 있는지 물었다.그러한 발생의 가상적 불가능성을 입증하는 계산을 수행하기 위해 베테와 에밀 코노핀스키에게 떨어졌다.)[72]그는 나중에 "핵분열 폭탄은 독일군이 했을 것으로 추정되기 때문에 실행해야 했다"[73]고 회상했다.
오펜하이머가 비밀 무기 설계 연구소인 로스 알라모스(Los Alamos)의 구성을 담당하게 되자, 그는 실험실에서 가장 작지만 가장 권위 있는 부서인 T(Theoreical) 부서의 베테 국장을 임명했다.이 조치는 똑같이 자격을 갖추었지만 그 일을 탐냈던 텔러와 펠릭스 블로흐를 관리하는 데 더욱 어려움을 주었다.[74][75]1944년 2월과 6월 사이, 슈퍼 연구의 상대적 우선순위를 둘러싼 베테와 텔러 사이의 일련의 의견 불일치로 텔러 일행은 T 디비전에서 제거되어 오펜하이머 바로 밑에