Thomas, Luelin

Luelyn Hillet Thomas
Llewellyn Hilleth Thomas
Fødselsdato 21. oktober 1903( 1903-10-21 ) [1] [2] [3]
Fødselssted London
Dødsdato 20. april 1992( 20-04-1992 ) [2] [3] (88 år)
Et dødssted Raleigh , North Carolina
Land
Videnskabelig sfære teoretisk fysik
anvendt matematik
Arbejdsplads Ohio State University
Columbia University
University of North Carolina
Alma Mater Cambridge universitet
videnskabelig rådgiver Ralph Fowler
Studerende Leonard Schiff
Walter McAfee
R. R. Newton
Kendt som forfatter til Thomas-Fermi-teorien , Thomas-algoritmen , ideer om Thomas-præcessionen
Præmier og præmier medlem af American Physical Society [d] Davisson-Germer-prisen i atom- eller overfladefysik [d] ( 1982 )
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Llewellyn Hilleth Thomas ( Eng.  Llewellyn Hilleth Thomas ; 21. oktober 1903 , London  - 20. april 1992 , Raleigh ) - britisk og amerikansk teoretisk fysiker og specialist i anvendt matematik . Thomas' videnskabelige arbejde er helliget atom- , kerne- og molekylfysik , relativitetsteori , astrofysik , hydrodynamik , teori om elementarpartikelacceleratorer , skabelse og brug af beregningsmetoder til løsning af fysiske problemer. Forskerens vigtigste resultater omfatter brugen af ​​relativistiske effekter til at beregne spin-kredsløbsinteraktionen i brintatomet ( Thomas præcession ) og skabelsen af ​​en omtrentlig teori om mange-partikel kvantesystemer ( Thomas-Fermi teori ).

Biografi

London - Cambridge - København (1903-1929)

Lwelyn Hillet Thomas blev født i London , den ældste af fem børn i en familie med walisiske rødder. Hans far, Charles James Thomas, var sundhedsmedarbejder i London . Indtil en alder af syv år blev Hillett, som han almindeligvis blev kaldt af slægtninge og venner, opdraget hjemme af sin mor, Winifred Mae Thomas (før hendes ægteskab, Lewis), som lærte sin søn at læse, skrive, regne, elementær geometri , og historie. Derefter gik han ind i en privat folkeskole, og fra en alder af 11 til 18 gik han på Londons privatskole Merchant Taylor's School , hvor han studerede latin og græsk, matematik, fysik og kemi, herunder fra J. J. Thomsons bøger ( Elements of Electricity og Magnetism ), James Jeans ( Mekanik ) og William Osgood ( Calculus ). I 1919 bestod Thomas optagelsesprøverne til University of London , og i 1921 - eksamenerne forud for den afsluttende ( mellemeksamen ), og modtog et stipendium til at studere ved Trinity College, Cambridge University, med vægt på ren og anvendt matematik. I Cambridge deltog han i forelæsningerne af Charles Galton Darwin , John Littlewood , Geoffrey Taylor , Ralph Fowler , Arthur Eddington , Arthur Milne og Joseph Larmor . I 1923 modtog Thomas et stipendium for at studere på et højere college ( senior college stipendium ), og et år senere, efter at have gennemført et matematisk kursus ( Matematical Tripos ), modtog han en Bachelor of Arts-grad i matematik med udmærkelse og en Isaac Newton Studentship ( Isaac Newton Studentship ) [4] .

På dette tidspunkt begyndte Thomas at arbejde under ledelse af Ralph Fowler på spørgsmål relateret til kvanteteorien om atomets struktur. Kvantemekanik var endnu ikke blevet skabt på det tidspunkt, så problemet med passage af ladede partikler gennem stof blev overvejet af en nybegynder videnskabsmand inden for rammerne af den såkaldte gamle kvanteteori , især brugte han nogle af resultaterne af Douglas Hartree (en anden elev af Fowler) om elektronernes kredsløb i Bohr-atomet . Thomas skrev også et papir om adiabatiske invarianter i kvanteteori og blev tildelt Smith's Prize for det . I 1925 modtog Thomas et legat til praktik ( rejsestipendium ) og gik et år på Niels Bohr Institutet i København , et af de vigtigste centre, hvor kvantemekanikken på det tidspunkt blev skabt [5] . Men ifølge sin egen indrømmelse var Thomas "altid langsom til at acceptere nye ideer og forstod ikke nogen af ​​dem i fire eller fem år" [Komm 1] [6] .

Under sit ophold i København opnåede den unge videnskabsmand, der arbejdede selvstændigt, flere vigtige resultater. I The  calculation of atomic fields , 1927, udviklede han en kvasi-klassisk statistisk model af atomet, hvor elektroner er ensartet fordelt over faserummet , og elektrontætheden er unikt relateret til den potentielle energi i det elektromagnetiske felt skabt af kerner og andre elektroner. Efter at have opnået en selvkonsistent ligning for potentialet og løst den numerisk, var Thomas i stand til at beregne værdien af ​​den effektive nukleare ladning afskærmet af elektroner, i tilfredsstillende overensstemmelse med data hentet fra andre kilder. Teorien blev selvstændigt udviklet i 1927 af Enrico Fermi , der anvendte ny kvantestatistik til dens udvikling, generaliseret i 1930 af Paul Dirac , som tog hensyn til udvekslingsinteraktionen mellem elektroner og derfor kaldes Thomas-Fermi-teorien eller Thomas- Fermi-Dirac teori . I de efterfølgende år blev Thomas-Fermi-modellen, på trods af dens begrænsninger, meget brugt til at opnå omtrentlige kvalitative resultater inden for atom- og kernefysik, plasmafysik, astrofysik og faststoffysik og fungerede som en prototype for den moderne tæthedsfunktionsteori udviklet i midten af ​​1960'erne [7] .

En anden præstation af Thomas under hans ophold i København var forklaringen på størrelsen af ​​spaltningen af ​​linjerne i spektrenes fine struktur på grund af den såkaldte Thomas-præcession - en relativistisk korrektion til spin-kredsløbs-vekselvirkningen , som opstår pga. til ikke-kommutativiteten af ​​tilsætningen af ​​hastigheder , og som skal tages i betragtning, når man betragter bevægelsen af ​​en partikel med et spin (elektron) omkring kernen. Spin-hypotesen, som blev foreslået kort før af Goudsmit og Uhlenbeck , var tvivlsom, fordi den gav en linjesplittende værdi i brintatomet, der var dobbelt så stor som den observerede eksperimentelt. Redegørelse for relativistiske effekter forklarede udseendet i formlen af ​​koefficienten , ofte kaldet Thomas-faktoren, og gjorde det således muligt at opnå en fin linjestruktur i overensstemmelse med eksperimentelle data og deres opdeling i den unormale Zeeman-effekt . Senere, i 1926, overvejede Thomas det generelle problem med bevægelsen af ​​en roterende elektron i et eksternt elektromagnetisk felt og opnåede ligninger, der blev genopdaget i 1959 og er kendt som Bargmann -Michel-Telegdi-ligningen . Disse relationer er blevet brugt til at forklare virkningerne af spinpolarisering i elektron-positron- lagringsringe og i eksperimenter med myoner [8] . Thomas' papir "The Motion of the Spinning Electron" ( 1926 ) spillede en afgørende rolle i accepten af ​​ideer om spin og overbeviste selv en sådan skeptiker som Wolfgang Pauli [9] om dets eksistens .  

Da han vendte tilbage til Cambridge, blev Thomas valgt til stipendiat ved Trinity College, i 1927 forsvarede han sin doktorafhandling og modtog et år senere en mastergrad [10] .

Ohio State University (1929–1946)

I 1929 fik Thomas på anbefaling af Fowler en stilling som adjunkt ved Ohio State University , og i 1936 blev han fuldgyldig professor i fysik. Her underviste han i en række kurser inden for forskellige grene af fysik, astrofysik og astronomi. På dette tidspunkt dækkede hans videnskabelige interesser en bred vifte af emner: atom- og kernefysik , astrofysik, kvanteteori for komplekse molekyler og faste stoffer , acceleratorfysik , kvantefeltteori , dynamik af gasser og væsker, beregningsmatematik . Så i 1930 skrev han en banebrydende artikel om strålingsviskositet, det vil sige stråling fra elektromagnetiske bølger ved at bevæge stofstrømme, for eksempel i nærheden af ​​stjerner. I et andet vigtigt værk, skrevet i 1935, overvejede Thomas problemet med samspillet mellem nukleoner og anvendte sine resultater til en beskrivelse af strukturen af ​​tritiumkernen . I 1938 viste han, at under en bestemt konfiguration af magnetfeltet, forudsat en periodisk afhængighed af azimutvinklen, viser kredsløbene af ladede partikler i en cyklotron sig at være stabile og isokrone . Dette resultat dannede grundlaget for ideen om en isokron cyklotron, en enhed, der har fundet bred anvendelse i kernefysik og medicin [11] .

Under Anden Verdenskrig , fra 1943-1945, arbejdede Thomas på Aberdeen Proving Ground , ved Ballistic Research Laboratory . Her var han engageret i militær forskning inden for ballistik og eksplosionsfysik, skrev flere interne rapporter og en artikel om chokbølger . Blandt hans kolleger var Gregory Breit , Subramanyan Chandrasekhar og Edwin Hubble . Efter krigen fortsatte Thomas med at samarbejde med dette laboratorium og var medlem af dets videnskabelige komité. Det akademiske år 1945/46 var det sidste år, han tilbragte på Ohio State University [12] .

Columbia University og IBM (1946–1968)

I 1946, på anbefaling af Isidor Rabi og John von Neumann , blev Thomas inviteret til at arbejde på det nyetablerede Thomas J. Watson Scientific Computing Laboratory ved Columbia University , som blev finansieret af IBM . I overensstemmelse med arbejdsvilkårene i virksomheden indtog han stillingen som "tekniker" ( tekniker ) og beskæftigede sig med problemerne med at bruge computere til videnskabelig forskning og forelæste også på universitetet om metoder til numerisk løsning af differentialligninger . Tilbage i 1946 var Thomas den første til at fremsætte ideen om hukommelse på magnetiske kerner , udviklede senere principperne for informationslagring ved hjælp af en elektromagnetisk forsinkelseslinje , foreslog en metode til løsning af lineære ligningssystemer, kendt som Thomas algoritme , var en af ​​de første til at bruge computermetoder til at løse en række fysiske problemer (for eksempel at finde ved iteration bølgefunktionerne af et system af tre kvantepartikler, løse problemer med hydrodynamik, teori om elasticitet, beregning af elektronfordelingen tæthed i atomer). Thomas' rolle i implementeringen af ​​forskellige programmer og forskning i laboratoriet var så stor, at dets direktør Wallace Eckert engang bemærkede: "Sandsynligvis burde der være en separat celle på organisationsdiagrammet med navnet Thomas" [Komm. 2] . Derudover modtog han i 1950 et professorat ved universitetets fysikafdeling, hvor han underviste i generel relativitetsteori , gruppeteori , kvantemekanik, magnetohydrodynamik . Hans arbejde inden for fysik i denne periode var viet til studiet af dynamikken i relativistiske partikler, hydrodynamik, beregningen af ​​ladningsfordelingen i komplekse atomer osv. Takket være hans alsidighed og dybde af viden blev Thomas kendt i fysikafdelingen som " vismanden på 116th Street " [13] [14] .

I 1954, da store satellitprojekter blev udviklet i USA, foreslog Thomas måder at beskytte mod potentielt fjendtlige rumfartøjer. Dette henledte opmærksomheden på ham på højdepunktet af McCarthyismen , da han ikke var amerikansk statsborger, og derfor var hans aktiviteter mistænkelige. For at få adgang til hemmeligt arbejde og slippe af med problemer fik Thomas i 1957 amerikansk statsborgerskab. Ud over Ballistics Laboratory samarbejdede han med Naval Ordnance Laboratory og Atomic Energy Commission's Project Sherwood . I 1968 trak Thomas sig tilbage fra sine stillinger ved Watson Laboratory og Columbia University [15] .

Sidste år (1968-1992). Familie

Efter pensioneringen blev Thomas gæsteprofessor i fysik og matematik ved University of North Carolina , hvor han underviste og forskede indtil 1976. I 1980 etablerede det fysiske fakultet på dette universitet den årlige Thomas Lecture ( LH Thomas Lecture ), som inviterede fremtrædende videnskabsmænd til at læse. Thomas døde i Raleigh, North Carolina den 20. april 1992 i en alder af 88 [16] .

Med sin kommende kone Naomi Estelle Frech ( Naomi Estelle Frech ) mødte Thomas i efteråret 1929 på Ohio State University, hvor pigen var studerende. Hun modtog sin M.A. i spektroskopi i 1932, og de blev gift et år senere. I løbet af de næste ni år fik de fire børn - to drenge (en af ​​dem døde i en alder af otte) og to piger. Naomi Estel var matematik- og fysiklærer ved Packer Collegiate Institute og overlevede sin mand med næsten 16 år [17] .

Priser og medlemskaber

Større publikationer

Noter

Kommentarer
  1. ↑ Jeg var altid langsom til at acceptere nye ideer og forstod intet af dette i fire eller fem år.
  2. ↑ Måske skulle der være en boks på organisationsdiagrammet mærket LH Thomas.
Kilder
  1. ↑ https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.2808649
  2. ↑ 1 2 Llewellyn Hilleth Thomas // Brockhaus Encyclopedia  (tysk) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  3. ↑ 1 2 Brozović D. , Ladan T. Llewellyn Hilleth Thomas // Hrvatska enciklopedija  (kroatisk) - LZMK , 1999. - 9272 s. — ISBN 978-953-6036-31-8
  4. ↑ Jackson, 2009 , s. 4-5.
  5. ↑ Jackson, 2009 , s. 5-6.
  6. ↑ Thomas, 1975 , s. 3.
  7. ↑ Zangwill, 2013 , s. 339-342.
  8. ↑ Jackson, 2009 , s. 6-7, 14.
  9. ↑ Jammer M. Udvikling af begreberne kvantemekanik. - M . : Nauka, 1985. - S. 155.
  10. ↑ 12 Jackson , 2009 , s. otte.
  11. ↑ Jackson, 2009 , s. 8-9.
  12. ↑ Jackson, 2009 , s. 9.
  13. ↑ Jackson, 2009 , s. 9-10.
  14. ↑ Brennan JF The IBM Watson Laboratory ved Columbia University: A History . - NY: International Business Machines Corporation, 1971. - S. 40-41. Arkiveret 15. marts 2016 på Wayback Machine
  15. ↑ Jackson, 2009 , s. 10-11.
  16. ↑ Jackson, 2009 , s. elleve.
  17. ↑ 1 2 3 4 5 Jackson, 2009 , s. 12.
  18. ↑ Jackson, 2009 , s. 6.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger