William Houlder Zachariasen - William Houlder Zachariasen
William Houlder "Willie" Zachariasen (5. února 1906 - 24. prosince 1979) byl norský-americký fyzik specializující se na rentgenovou krystalografii a známý svou prací na struktuře skla .
Pozadí
(Fredrik) William Houlder Zachariasen se narodil v Langesundu v Bamble v norském Telemarku . V roce 1923 nastoupil na univerzitu v Oslu , kde studoval na mineralogickém institutu. Zachariasen publikoval svůj první článek v roce 1925, když mu bylo 19 let, poté, co v předchozím roce představil obsah článku Norské akademii věd. V průběhu 55 let publikoval přes 200 vědeckých prací, z nichž mnohé byl jediným autorem. V roce 1928 ve věku 22 let získal doktorát na univerzitě v Oslu a stal se nejmladším člověkem, který kdy získal titul PhD v Norsku. Vedoucím jeho diplomové práce byl slavný geochemik Victor Moritz Goldschmidt . V letech 1928–1929 jako postdoktorand na Manchester University v laboratoři sira Lawrencea Bragga zahájil Zachariasen studium fyzikální struktury silikátů. Jeho práce vedla k prvnímu skutečnému pochopení struktury skla. Vrátil se na univerzitu v Oslu, ale do jednoho roku přijal nabídku laureáta Nobelovy ceny Arthur Compton .
Kariéra
V roce 1930 se Zachariasen ve věku 24 let stal členem fyziky na Chicagské univerzitě . V letech 1935–1936 byl Guggenheimovým členem. V roce 1941 se Zachariasen stal americkým občanem a poté v letech 1943 až 1945 pracoval na projektu Manhattan . V roce 1945 vydal významnou monografii Teorie rentgenové difrakce v krystalech . V letech 1948–1949 vydal 29 článků. V letech 1945 až 1950 a znovu v letech 1955 až 1959 byl Zachariasen předsedou katedry fyziky na Chicagské univerzitě. V roce 1963 Zachariasen zkoumal známý nesoulad mezi vypočítanou a naměřenou intenzitou difrakčních rentgenových paprsků provedením pečlivých měření difrakčních intenzit z terče sestávajícího z minerálu Hambergit . S využitím svých experimentálních dat znovu zvážil převládající široce přijímanou a značně používanou teorii. V článku publikovaném v roce 1963 ukázal, že vzorec CG Darwina pro korekci sekundárního vyhynutí obsahuje chybu v léčbě polarizace rentgenových paprsků. V roce 1967 Zachariasen publikoval obecnou teorii rentgenové difrakce v krystalech, která poskytla přesnější odhady intenzit rentgenové difrakce. V roce 1968 vydal teorii, která zohledňovala jak zánik, tak Borrmannův efekt pro rentgenovou difrakci v mozaikových krystalech.
Osobní život
V roce 1930, před odchodem z Norska, se Zachariasen oženil s Ragni Durban-Hansenovou, vnučkou geologa WC Brøggera . Zachariáni měli dvě děti, Fredrika a Ellen. Jako pár byli Zachariasenové blízkými přáteli se čtyřmi dalšími páry, které se skládaly ze čtyř fyziků a jejich manželek. Čtyři fyzici byli: Samuel Allison , Elmer Dershem (1881–1965), Marcel Schein a John Harry Williams (1908–1966). Allison, Williams a Zachariasen společně absolvovali řadu kanoistických prázdnin, někdy doprovázených Rudolfem „Buddym“ Thornessem (1909–1969) a možná jedním nebo dvěma dalšími muži. V roce 1974 odešel Zachariasen z Chicagské univerzity a se svou ženou se přestěhoval do Santa Fe v Novém Mexiku , kde koupili první dům, který kdy vlastnili. Pokračoval v psaní vědeckých prací, často pracoval se svými přáteli Finley H. Ellingerem a Robertem A. Pennemanem, oba z Los Alamos National Laboratory . Zachariasen také spolupracoval s Berndem Matthiasem , profesorem na Kalifornské univerzitě v San Diegu . Zachariasenův syn Fredrik „Zach“ Zachariasen (1931–1999) byl teoretický fyzik specializující se na interakce elementárních částic při vysokých energiích. Fredrik Zachariasen byl profesorem fyziky na Caltechu a spoluautorem dvou knih o fyzice vysokých energií a další knihy týkající se akustiky protiponorkové války.
Vliv na vědu o skle
V roce 1932 WH Zachariasen publikoval „Atomic Arrangement in Glass“ (Atomové uspořádání ve skle), klasický článek, který značně ovlivnil vědce o materiálech té doby. Tento článek měl možná větší vliv než jakákoli jiná publikovaná práce o vědě o skle. Sklo má amorfní strukturu, zatímco krystal má strukturu s dlouhým dosahem; obě sklenice i krystaly však mají stejné stavební kameny, tj. mnohostěn skládající se z kationů a aniontů spojených dohromady. Krystalograf Zachariasen je obecně připočítán jako největší průkopník v chápání struktury skla pro svou teorii skla v roce 1932 . V této teorii je povaha vazby ve skle stejná jako v krystalu, ale základní strukturní jednotky ve skle jsou spojeny náhodným způsobem na rozdíl od periodického uspořádání v krystalickém materiálu. Práce Zachariasena poskytla základ pro rozvoj porozumění struktuře skla a vztahu struktury k jeho chemickému složení. Podle profesora Richarda L. Lehmana z Rutgers University „Zachariasen uvažoval o relativní schopnosti oxidů vytvářet sklo a dospěl k závěru, že konečnou podmínkou pro formování skla je to, že látka může tvořit rozšířené trojrozměrné sítě postrádající periodicitu, ale s energií srovnatelnou s touto odpovídajících krystalových sítí. Z této podmínky odvodil čtyři pravidla pro oxidovou strukturu, která umožňují výběr těch oxidů, které mají tendenci tvořit brýle ... Celkově se mu navzdory průměrnému Zachariasenovu průměrnému predikčnímu záznamu dostalo velkého uznání jako prvního systematicky řešit vztah mezi atomovou strukturou a schopností formovat sklo. “
Předpokládejme, že to představuje atom kovu, tj . Kation. Čtyři pravidla pro tvorbu skla z oxidu jsou:
- Atom kyslíku není spojen s více než dvěma atomy A tvořícími sklo.
- Počet atomů kyslíku kolem každého atomu A tvořícího sklo je malý, možná 3 nebo 4.
- Mezi polyhedry obsahující kyslík sdílí polyhedronový kation A rohy, ale žádné strany ani tváře.
- U trojrozměrných sítí mnohostěnů obsahujících kyslík musí být sdíleny alespoň tři rohy.
Práce na 5f prvcích
Podle Roberta Pennemana z Národní laboratoře v Los Alamos „Žádný jiný krystalograf neudělal tolik pro to, aby rozšířil naše znalosti chemie těžkých prvků, nebo neměl tak důležitou roli ve vývoji atomové energie.“ V raných fázích projektu na Manhattanu bylo vyrobeno pouze mikrogramové množství transuranových prvků . Chemici, kteří prováděli mikrochemii na těchto vzorcích transuranových prvků, poslali vzorky v kapilárách Zachariasenovi, aby zjistili, z čeho se vzorky skládají. Zachariasenova rentgenová difrakční analýza byla základním základem experimentálních důkazů, že transuranové prvky tvořily řadu 5f analogicky k sérii 4f prvků vzácných zemin . Jeho rentgenové studie transuranových prvků byly nezbytné pro rozvoj metalurgie transuranových prvků, zejména plutonia . V roce 1948 vydal dokument o nových typech struktur pro sloučeniny řady 5f.
Fyzikální oddělení na University of Chicago
Podle Marka Inghrama „Zachariasen neměl absolutně žádné využití pro předstírání nebo tituly. Jeho přátelé a spolupracovníci ho vždy nazývali jednou ze svých dvou přezdívek„ Willie “nebo„ Zach “. Pozdní v roce 1945 Willie poprvé přijal administrativní povinnosti. Jeho vliv a účinnost v těchto pozicích pozitivně ovlivnila mnoho životů. V roce 1928, pouhé dva roky předtím, než Willie odešel na University of Chicago, národní průzkum zařadil katedru fyziky na první místo v zemi. Důvodem byla z velké části přítomnost na v té době Michelson , Millikan a Compton , tři nositelé Nobelovy ceny. Během třicátých let se tato hodnost pod vedením Gale a Comptona špatně uklouzla. Podle Willieho to bylo způsobeno především autokratickou vládou v tomto oddělení a k najímání vlastních studentů katedrou na juniorskou fakultu, zejména na pomoc členovi fakulty, pod kterým tento student získal titul Ph.D.
Změny, které Willie provedl, byly významné a trvalé. Okamžitě ukončil nadvládu nad oddělením vládnoucích motorů Michelsona tím, že je rozdal, jeden Bauschovi a Lombovi a jeden Massachusettskému technologickému institutu . Okamžitě obrátil oddělení z autokratického na demokratické. Tehdejší právnická fakulta se sešla poprvé po mnoha letech, aby zvážila záležitosti resortu.
Zachariasen s podporou fakulty katedry fyziky přivedl na Chicagskou univerzitu jako profesory fyziky Enrica Fermiho , Edwarda Tellera , Roberta F. Christyho , Waltera H. Zinna , Marii Goeppert-Mayerovou , Gregora Wentzela a dalších významných fyziků. Do roku 1949 získalo oddělení znovu nejvyšší hodnocení. Mezi těmi fyziky, kteří v letech 1945–1950 získali doktorát na Chicagské univerzitě, bylo pět, kteří během své kariéry získali Nobelovy ceny.