Вальтер Боте

Вальтер Вильгельм Георг Боте (нем. Walther Wilhelm Georg Bothe) (8 января 1891, Ораниенбург — 8 февраля 1957, Хайдельберг) — немецкий физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1954 год. Внёс значительный вклад в ядерную физику.

Вальтер Боте
Walther Wilhelm Georg Bothe
Дата рождения:	8 января 1891
Место рождения:	Ораниенбург, Германия
Дата смерти:	8 февраля 1957
Место смерти:	Хайдельберг, Германия
Гражданство:	Германия
В запросе есть пустое условие.
Научная сфера:	Физика, математика, химия
Место работы:	Берлинский университет Университет Гиссена Хайдельбергский университет Институт медицинских исследований им. Макса Планка
Альма-матер:	Берлинский университет
Награды и премии:	Медаль им. Макса Планка (1953) Нобелевской премии по физике (1954)

Биография

Детство и юность 1891—1920

Боте родился в семье часовщика Фридриха Боте и швеи Шарлоты Боте, урождённой Хартунг. Детство провёл в Ораниенбурге. Отличался острым умом и строгим логическим мышлением, обладал способностями к музыке и живописи.

В 1908 году закончил курсы подготовки к университету в высшей реальной школе в Берлине. После этого он изучал с 1908 г. по 1913 г. физику, математику, химию и музыку в Берлинском университете. Средства на учёбу зарабатывал в основном сам путём репетиторства, случайных заработков и стипендий.

В 1913 года сдаёт госэкзамен на преподавательскую деятельность и после этого работает некоторое время в берлинской высшей сельскохозяйственной школе. Вскоре после этого он становится вспомогательным научным сотрудником в имперском физико-техническом учреждении. Там он работает в лаборатории радиоактивности основанной недавно Хансом Гейгером. В 1924 г. он защищает под руководством Макса Планка диссертацию на соискание степени доктора философии (эквивалентно кандидату наук). Тема диссертации — «О молекулярной теории преломления, отражения, рассеяния и поглощения». Во время первой мировой войны Боте попадает в русский плен, из которого возвращается только в 1920 г. Во время плена участвовал в постройке спичечной и содовой фабрик. Кроме того занимался математикой и изучением русского языка.

8-го июля 1920 г. женится в Москве на Варваре Беловой. Они были познакомились ещё до войны в Берлине и постоянно обменивались с тех пор письмами. Позже у них родятся две дочери.

Годы работы после первой мировой войны 1920—1932

После возвращения из плена Боте продолжил работать под руководством Гейгера и в 1925 г. стал руководителем лаборатории радиоактивности в имперском физико-техническом учреждении. На этой должности он оставался до 1930 г. Работая под руководством Гейгера он получил очень обширные экспериментальные навыки и теоретические знания в области ядерной физики. Вместе с Гейгером они приступили в 1924 г. к исследованию эффекта Комптона и разработали метод совпадений.

В развитии квантовой механики определённым этапом являлась опубликованная в 1924 г. работа Нильса Бора, Хендрика Антони Крамера и Джона Кларка Слатера «Квантовая теория излучения». В этой работе делалось предположение о том, что на атомных масштабах законы сохранения энергии и импульса выполняются только статистически. Однако эксперименты Гейгера и Боте, а также Артура Холи Комптона и Альфреда Смита, показали, что законы сохранения выполняются также и в отдельных атомных процессах. Таким образом была опровергнута теория излучения Бора, Крамерса и Слатера и предлагаемое в них только статистическое выполнение законов сохранения.

В 1925 Боте защитил диссертацию на соискание степени доктора наук, опять под руководством Планка, в Берлинском университете. Тема диссертации была «Об элементарном процессе фотоэлектрического испускания электрона». Из берлинского периода известна следующая история — когда Отто Фриш, племянник Лизы Майтнер, проходил по коридору мимо лаборатории Боте, он насвистывал свою версию бранденбургского концерта Баха, чем заставлял Боте сбиваться со счёта альфа-частиц и тратить много времени на повторные эксперименты.

Арнольд Зоммерфельд так характеризовал Боте в одном своём письме:

Боте, из физико-технического учреждения в Шарлоттенбурге. Чрезвычайно оригинальная голова и превосходный экспериментатор. Провёл совместно с Гейгером знаменитые прецезионные эксперименты, и после ухода Гейгера с большим успехом продолжал самостоятельные исследования. Касательно его способности к преподаванию, которое он ещё не имел возможности опробовать, информации не имею.

В 1929 г. Боте становится приватдоцентом и в 1930 г профессором и директором института физики в Гиссенском университете. Он был первым, кто включил в свой курс лекций квантовую механику. В том же году он открыл возбуждённое состояние атомного ядра.

Работа во время нацизма 1932—1945

В мае 1930 г. был открыт Гейдельбергский институт медицинских исследований общества им. Кайзера Вильгельма. Директор института стремился привлечь учёных из других научных дисциплин для своих исследований системы кровообращения. Для этого в институте были образованы четыре равноправных направления: патология, физиология, физика и химия. По историческим причинам основная область исследований института в конце 30-х годов сместилась в направлениях химии и физики, которые были представлены Рихардом Куном и Вальтером Боте соответственно.

В 1932 г. Боте перешёл в Гейдельбергский университет и сменил там Филипа Ленарда. Вследствие случившейся в 1933 г. передачи власти нацистам он отказался от руководства институтом. В 1934 г. он стал во главе института физики в институте медицинских исследований общества им. Кайзера Вильгельма (сегодня институт ядерной физики общества Макса Планка) и оставался в этой позиции до 1957 г. — с 1934 по 1945 гг. в качестве сотрудничающего профессора.

Боте был не очень заинтересован в медицинских исследованиях. По этой причине он привлёк в 1943 г. к биологическим опытам (прежде всего над животными) доктора Герхарда Шуберта, который до того наблюдал персонал, работающий на парижском циклотроне.

В общении Боте придерживался барского тона, причём при общении в аспирантами и студентами граничил с фельдфебельским. Даже с коллегами он обращался иногда несдержанно. Истоки этого лежали вероятно в военной атмосфере, которая была характерна для имперского физико-технического учреждения. Кроме того его поведение соответствовало планковской школе. Лиза Майтнер писала по этому поводу: «он никогда не делал или избегал делать чего-либо только потому что это могло принести ему пользу или вред. Если он воспринимал что-либо в качестве правильного, то он делал это без оглядки на собственную персону». После 1942 г. Боте возвращается к своим фундаментальным исследованиям. Он работает среди прочего над контролируемым делением ядра и цепными реакциями. В это время строится первый немецкий циклотрон, который Боте сконструировал совместно со своим ассистентом Вольфгангом Гентнером.

Работа после войны 1945—1957

В 1946 г. Боте вернулся на место директора института физики в институте медицинских исследований общества им. Макса Планка в Гейдельберге. Он рассчитывал, что сможет работать там только с немногими высококвалифицированными студентами и ассистентами. На это время приходятся три важных научных проекта: восстановление циклотрона, развитие ядерной спектроскопии и исследование космических лучей. В 50-х и 60-х годах работы Боте и сотрудников получали всё большее международное влияние. Боте был одним из подписавших 11 июля 1953 г. призыв к правителям государств мира отказаться от насилия как средства политической борьбы.

По мере старения Боте всё более сильно заболевал. Прогрессирующее сужение сосудов вынудило ампутировать одну ногу. После этой операции он так никогда больше не оправился.

Вальтер Боте был первопроходцем в области современной ядерной физики и физики элементарных частиц. Он оставил значительный след в истории физики XX столетия.

Научные труды

Метод совпадений и космическое излучение

Именно Вальтер Боте совместно со своим сотрудником Вернером Кольхёрстером доказали при помощи метода совпадений существование проникающего космического излучения, которое было открыто в 1912 г. в экспериментах Виктора Гесса на воздушном шаре.

В 1929 г. Боте и Кольхёрстер разработали специальный метод, при котором показания двух раздельных счётчиков Гейгера регистрировались только тогда, когда они происходили в определённой временной последовательности. Такой подсчёт совпадений позволил проследить путь частицы через счётчики.

Открытие нейтрона

Боте и его студент Герберт Бекер были первые, кто занимался открытием нейтрона. В 1930 г. они описали необычный тип «гамма-лучей», который возникал при облучении бериллия альфа-частицами, возникающими при распаде полония. Этот эксперимент они проводили с целью проверки теории Эрнеста Резерфорда и чтобы выяснить, излучаются ли при этом высокоэнергетические частицы.

Боте занимался фундаментальными свойствами структуры атома. Так как он практически не интересовался медицинскими исследованиями, то предложение о работе в Гейдельберге следует рассматривать, как попытку удержать от эмиграции ведущего немецкого физика-экспериментатора. В 30-х годах он вместе с сотрудниками был одним из первых учёных, которые наблюдали эффект «ядерного фотоэффекта» (взаимодействие атомного ядра с фотонами), провели ядерно-спектроскопические исследования и произвели искусственные изотопы.

Сотрудничество с Вольфгангом Гентером

В конце 1935 г., после окончания обучения в Париже, Вольфганг Гентер приехал для продолжения обучения к Вальтеру Боте в Гейдельберг. Боте занимался в тот момент исследованиями о прохождении жёсткого гамма-излучения сквозь материю и пришёл к тем же результатам что и Гентер. Гентер продолжил свои парижские исследования совместно с Боте. При попытке исследовать зависимость ядерного фотоэффекта у бериллия от энергии стало ясно, что энергия гамма-излучения была слишком мала по сравнению с энергией связи нейтрона в ядре и что для продолжения исследований необходимы гамма-лучи с гораздо большей энергией и гораздо большей интенсивности. Боте и Гентер решили построить генертор Ван-Дер-Графа. Гентер построил такой прибор, в котором присутствовали главные черты современных ускорителей, за невероятно короткое время. Уже в ноябре 1936 г. была измерена функция возбуждения до энергий 500 кЭв $${}^{11} \mathrm B + {}^{1}_{+1} \mathrm p\to {}^{12}_6 \mathrm C + \mathrm {Gamma}$$

и летом 1937 г. были готовы данные о ядерном фотоэффекте при облучении 17-ти Мэв гамма-излучением ⁷Li (p, gamma) многих средне-тяжёлых и тяжёлых ядер. Также при помощи Вольфганга Гентера удалось получить искусственную радиоактивность.

Циклотрон

После прекращения военных действий между Германией и Францией летом 1940 г., Боте и Гентер получили задание проинспектировать парижский циклотрон, который строил Жолио. В 1940 г. Боте и Гентер были в парижском институте и установили, что из-за недостатков высокочастотной установки циклотрон был все-ещё в нерабочем состоянии. Боте получил задание построить в Гейдельберге циклотрон и уже в 1941 г. ему удалось обеспечить почти всё для этого необходимое. В марте 1943 г. наконец-то был доставлен магнит и осенью того же года циклотрон был принят в эксплуатацию. В лицо Альберту Шпееру Боте заявил, что циклотрон будет использоваться только в медицинских и биологических целях.

Работа в урановом проекте

Вальтер Боте был одним из ведущих физиков-экспериментаторов Германии 20-х — 50-х годов. Причины, по которым Боте присоединился к урановому проекту, были разнообразны. Он был противником нацистского режима, особенно после ухода из университета в 1933 г. Несмотря на это он подал заявку на участие в военном проекте из патриотических побуждений. Ни объяснений ни извинений он после войны не делал. Из патриотических, частично националистических убеждений он приступил в 1940 г. к измерению сечения рассеяния нейтронов на углероде для военного оружейного ведомства (Heereswaffenamt).

Миссия ALSOS

В рамках миссии ALSOS в середине 1945 г. в Гейдельберг прибыли американские уполномоченные — там находился единственный немецкий циклотрон. Занятие института медицинских исследований произошло без осложнений. Боте был допрошен и его работы были конфискованы. Однако Боте сообщил Гудсмиту, что согласно указаниям властей он сжёг все свои секретные отчёты. До объявления капитуляции Боте отказывался давать показания, но несмотря на это он, в отличие от других участников уранового проекта, не был интернирован в Англии. В конце-концов Боте передал все оставшиеся документы ALSOS, хотя и ничего не сказал о секретных исследованиях в своём институте.

После войны

Во время окупации Боте, совместно с Флюгге, подготовил в рамках проекта «Field Information Allied Technical (FIAT) reports» книгу о ядерной физике и космических лучах.

В Германии второй половины 40-х годов главной заботой было найти еду и крышу над головой, поэтому Боте стоило больших усилий сохранить свою группу и проводить серьёзные исследования. Хотя ему было запрещено работать в области ядерной физики, Боте был назначен директором института физики Гейдельбергского университета. Он использовал этот пост чтобы сохранить свою группу и модернизировать и поддерживать институт.

С мая 1946 г. до своей смерти Боте возглавлял физический институт общества им. Макса Планка (ранее известного как общество им. Кайзера Вильгельма) в Гейдельбергском университете.

В 1948 г. профессор Вальтер Боте смог снова привести в действие гейдельбергский циклотрон. Ог проводил, вместе со своими студентами, эксперименты по ядерной физике и готовил радиоактивные препараты для соседней клиники.

Интерес к гейдельбергским работам рос. Вольфганг Паули, который по окончании войны держался вдали от Германии, всё-таки приехал в Гейдельберг на 60-тилетие Боте. Вскоре также Бете, Гамов, Мария Майер, Нордхайм, Раби, Вайскопф, Вигнер и многие другие выдающиеся учёные посещали Гейдельберг.

29-го февраля 1952 г. сформировалась комиссия по атомной физике немецкого физического общества, которая возглавлялась Гейзенбергом и в которую входил и Боте.

В последующие годы Боте посвятил себя исследованиям в области ядерной физики и применению искусственной радиоактивности. Однако по причине болезни он был вынужден постепенно отходить от исследовательской работы.

Награды

• В 1952 г. Боте получил орден Pour le Mérite.
• В 1953 г. Боте был награждён медалью им. Макса Планка.
• В 1954 г. Боте получил, Нобелевскую премию по физике

«за метод совпадений для обнаружения космических лучей и сделанные в связи с этим открытия». По причине плохого здоровья Боте был не в состоянии поехать в Стокгольм. По желанию Боте премию получила его дочь Елена Ридель. В 1956 г. Боте стал почётным доктором Гиссенского университета. В 1993 г. улица Эрнста Тельмана была переименована в улицу Вальтера Боте.

• Боте был членом саксонской академии наук в Лейпциге

Ссылки

• Информация с сайта нобелевского комитета (англ.)
• История открытия нейтрона (нем.)