Donald William Kerst - Donald William Kerst - Wikipedia

Donald W. Kerst
Donald W. Kerst Los Alamos ID.png
Donald Kerst's Los Alamos ID
narozený
Donald William Kerst

(1911-11-01)1. listopadu 1911
Galena, Illinois
Zemřel19. srpna 1993(1993-08-19) (ve věku 81)
Madison, Wisconsin
Národnostamerický
Alma materUniversity of Wisconsin – Madison (BA 1934, PhD 1937)
Známý jakoBetatron
OceněníCena Comstock za fyziku (1943)
Vědecká kariéra
PoleFyzika (Fyzika urychlovače, Fyzika plazmatu )
InstituceUniversity of Illinois
Laboratoř v Los Alamos
University of Wisconsin
TezeVývoj elektrostatických generátorů v tlaku vzduchu a aplikace excitačních funkcí jaderných reakcí (1937)

Donald William Kerst (1. listopadu 1911 - 19. srpna 1993) byl americký fyzik kdo pracoval na pokročilých urychlovač částic koncepty (fyzika akcelerátoru ) a fyzika plazmatu. On je nejpozoruhodnější pro jeho vývoj betatron, nový typ urychlovače částic používaný k akceleraci elektrony.

Absolvent University of Wisconsin, Vyvinula Kerst první betatron na University of Illinois v Urbana Champaign, kde byla uvedena do provozu 15. července 1940. Během druhá světová válka, Kerst si vzal volno v letech 1940 a 1941, aby na tom pracoval se strojírenským personálem v General Electric a pro inspekci navrhl přenosný betatron kámo bomby. V roce 1943 nastoupil do Projekt Manhattan je Laboratoř v Los Alamos, kde byl odpovědný za návrh a stavbu kotle na vodu, a nukleární reaktor zamýšlel sloužit jako laboratorní nástroj.

V letech 1953 až 1957 byla Kerst technickým ředitelem Sdružení pro výzkum středozápadních univerzit, kde pracoval na pokročilých koncepcích urychlovače částic, zejména na Urychlovač FFAG. Poté byl zaměstnán v Obecná atomika Laboratoř Johna Jay Hopkinse v letech 1957 až 1962, kde pracoval na problému fyziky plazmatu. S Tihiro Ohkawa vynalezl toroidní zařízení pro zadržování plazmy magnetickými poli. Jejich zařízení byla první, která obsahovala plazmu bez nestabilit, které sužovaly předchozí návrhy, a první, která obsahovala plazmu po dobu životnosti přesahující Bohmova difúze omezit.

Časný život

Donald William Kerst se narodil v roce Galena, Illinois 1. listopadu 1911[1] syn Hermana Samuela Kersta a Lillian E. Wetzové.[2] Vstoupil do University of Wisconsin, kde získal Bakalář umění (BA) v roce 1934 a poté jeho doktor filozofie (PhD) v roce 1937,[3] při zpracování své diplomové práce na téma „Vývoj elektrostatických generátorů v tlaku vzduchu a aplikace excitačních funkcí jaderných reakcí“.[4] Jednalo se o sestavení a testování 2.3 MeV generátor pro experimenty s rozptylem protony.[3]

Betatron

Po ukončení studia pracovala Kerst ve společnosti General Electric Company rok pracuje na vývoji rentgenové trubice a stroje. Považoval to za frustrující, protože rentgenový výzkum vyžadoval vysoké energie, které v té době nemohly být vyrobeny. V roce 1938 přijal nabídku instruktorského pobytu na VŠE University of Illinois v Urbana Champaign, kde vedoucí katedry fyziky, F. Wheeler Loomis povzbudil Kerst v jeho úsilí o vytvoření lepšího urychlovač částic.[3] Výsledkem těchto snah bylo: betatron.[5][6] Když byla uvedena do provozu 15. července 1940, stala se Kerst první osobou, která urychlila elektrony pomocí elektromagnetická indukce, dosahující energie 2,3 MeV.[7]

Pojmenování zařízení trvalo déle. Kolegové navrhli jména jako německé „Ausserordentlichhochgeschwindigkeitelektronenentwickelndenschwerarbeitsbeigollitron“. V prosinci 1941 se Kerst rozhodla pro „betatron“ pomocí řeckého písmene „beta“, které bylo symbolem pro elektrony, a „tron“, což znamená „nástroj pro“.[8] Pokračoval v budování dalších betatronů se zvyšující se energií, 20 MeV stroj v roce 1941, 80 MeV v roce 1948 a 340 MeV stroj, který byl dokončen v roce 1950.[7]

Betatron by ovlivňoval všechny následující urychlovače. Jeho úspěch byl způsoben důkladným porozuměním zúčastněné fyziky a pečlivým designem magnetů, vakuových pump a napájecího zdroje.[1] V roce 1941 se spojil s Robert Serber poskytnout první teoretickou analýzu oscilace které se vyskytují v betatronu.[1][9] Původní stroj z roku 1940 byl věnován Smithsonian Institution v roce 1960.[7]

druhá světová válka

The Water Boiler, an vodný homogenní reaktor v laboratoři Los Alamos, byl prvním reaktorem, který se použil obohacený uran jako palivo

V době druhá světová válka, Kerst si vzala volno z University of Illinois, aby pracovala na vývoji betatronu s technickým personálem v General Electric v letech 1940 a 1941. Navrhli 20 verzí MeV a 100 MeV betatronu a dohlížel na stavbu té první, kterou s sebou přivezl zpět na Illinoiskou univerzitu. Navrhl také přenosný 4 MeV betatron pro kontrolu kámo bomby.[1]

Kerstovo technické a fyzikální pozadí ho zařadilo na vrchol seznamu vědců Robert Oppenheimer přijati pro Projekt Manhattan je Laboratoř v Los Alamos, který byl zřízen za účelem návrhu atomová bomba.[10] V srpnu 1943 byla Kerst pověřena vedením skupiny P-7 Laboratory, která byla odpovědná za návrh a stavbu kotle na vodu,[11][3] A nukleární reaktor zamýšlel sloužit jako laboratorní nástroj k testování kritické množství výpočty a účinek různých tamper materiály. Primárně čerpáno z Purdue University, jeho skupina zahrnovala Charlese P. Bakera, Gerhart Friedlander, Lindsay Helmholtz, Marshall Holloway, a Raemer Schreiber. Robert F. Christy poskytl pomoc s teoretickými výpočty.[12]

Kerst navrhl vodný homogenní reaktor ve kterém obohacený uran ve formě rozpustného síranu uranu, byl rozpuštěn ve vodě a obklopen a oxid berylnatý neutronový reflektor. Byl to první reaktor, který používal jako palivo obohacený uran, a v té době vyžadoval většinu skromných dodávek na světě. Do Los Alamos dorazilo do dubna 1944 dostatečné množství obohaceného uranu a vodní kotel byl uveden do provozu v květnu. Do konce června dosáhla všech svých designových cílů.[12]

Laboratoř Los Alamos byla reorganizována v srpnu 1944, aby se soustředila na vytvoření jaderná zbraň implozivního typu.[13] Studium imploze ve velkém měřítku nebo dokonce v plném rozsahu vyžadovalo speciální diagnostické metody. Již v listopadu 1943 navrhla Kerst použít betatron zaměstnávající 20 MeV gama paprsky místo rentgenového záření ke studiu imploze.[14] V reorganizaci v srpnu 1944 se stal společným vedoucím s Seth Neddermeyer ze skupiny G-5, součást Robert Bacher Divize G (Gadget) byla pověřena testováním betatronu. Oppenheimer nechal betatron 20 MeV odeslat na University of Illinois do Los Alamos, kam dorazil v prosinci. 15. ledna 1945 skupina G-5 pořídila své první betatronové snímky imploze.[15]

Pozdější život

Po válce se Kerst vrátila na University of Illinois. V letech 1953 až 1957 byl technickým ředitelem Sdružení pro výzkum středozápadních univerzit, kde pracoval na pokročilých koncepcích urychlovače částic, zejména na Urychlovač FFAG.[16] Vyvinul princip zaostřování na spirální sektor, který leží v srdci mnoha spirálních hřebenových cyklotronů, které jsou nyní v provozu po celém světě. Jeho tým vymyslel a analyzoval stohování paprsků, proces vysokofrekvenční akcelerace ve strojích s pevným polem, který vedl k vývoji urychlovačů kolidujících paprsků.[3]

V letech 1957 až 1962 byla Kerst zaměstnána v Obecná atomika rozdělení Obecná dynamika Laboratoř Johna Jay Hopkinse pro čistou a aplikovanou vědu v Liberci La Jolla, Kalifornie, kde pracoval fyzika plazmatu, o nichž se doufalo, že jsou vchodem do ovládání termonukleární energie.[1] S Tihiro Ohkawa vynalezl toroidní zařízení pro uložení plazma s magnetickými poli. Ti dva dokončili tuto práci na University of Wisconsin,[3] kde byl Kerst profesorem od roku 1962 až do svého odchodu do důchodu v roce 1980.[17] Jejich zařízení byla první, která obsahovala plazmu bez nestabilit, které sužovaly předchozí návrhy, a první, která obsahovala plazmu po dobu životnosti přesahující Bohmova difúze omezit.[1] V letech 1972 až 1973 byl také předsedou divize fyziky plazmatu Americké fyzikální společnosti.[1]

Kerst byla vdaná za Dorothy Birkett Kerst. Měli dvě děti,[1] dcera Marilyn a syn Stephen. Poté, co odešel do důchodu, se Kerst a Dorothy přestěhovaly Fort Myers, Florida.[17] Zemřel 19. srpna 1993 ve Fakultní nemocnici a klinikách v Madison, Wisconsin z nádoru na mozku. Přežili ho jeho manželka a děti.[17] Jeho práce jsou v archivu University of Illinois.[18]

Ceny a vyznamenání

Poznámky

  1. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó str Sessler, Andrew M.; Symon, Keith R. „Donald William Kerst“ (PDF). Národní akademie věd. Citováno 28. května 2008.
  2. ^ „Nekrolog - Dr. Donald William KERST 1911–1993“. Ancestry.com. Citováno 2. října 2014.
  3. ^ A b C d E F Symon, Keith R.; Koch, H. William (leden 1994). „Nekrolog: Donald Kerst“. Fyzika dnes. 47 (1): 58–59. Bibcode:1994PhT .... 47a..58S. doi:10.1063/1.2808381. Archivovány od originál 6. října 2013.
  4. ^ „Publikace Donalda W. Kersta“. Astronomický datový systém SAO / NASA (ADS). Citováno 17. května 2016.
  5. ^ Kerst, D. W. (1940). "Zrychlení elektronů magnetickou indukcí". Fyzický přehled. 58 (9): 841. Bibcode:1940PhRv ... 58..841K. doi:10.1103 / PhysRev.58.841. S2CID  120616002.
  6. ^ Kerst, D. W. (1941). „Zrychlení elektronů magnetickou indukcí“ (PDF). Fyzický přehled. 60 (1): 47–53. Bibcode:1941PhRv ... 60 ... 47 tis. doi:10.1103 / PhysRev.60.47.
  7. ^ A b C „Smithsonian dostane Betatron“. Daily Illini. 20. října 1960. str. 12. Citováno 2. října 2014.
  8. ^ Anderson, Bethany (11. června 2013). ""Velmi odvážné a originální zařízení ": Donald Kerst a Betatron". University of Illinois. Citováno 2. října 2014.
  9. ^ Kerst, D. W.; Serber, R. (Červenec 1941). "Elektronické dráhy v indukčním urychlovači". Fyzický přehled. 60 (1): 53–58. Bibcode:1941PhRv ... 60 ... 53 tis. doi:10.1103 / PhysRev.60.53.
  10. ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 82.
  11. ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 185.
  12. ^ A b Hoddeson a kol. 1993, str. 199–203.
  13. ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 245–247.
  14. ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 154–157.
  15. ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 274–277.
  16. ^ US patent 2932798, Donald William Kerst a Keith R. Symon, „Předávání energie nabitým částicím“, vydáno 12. dubna 1960 
  17. ^ A b C Browne, Malcolm L. (20. srpna 1993). „Donald William Kerst umírá v 81 letech; vestavěné urychlovače částic ve 40. letech“. The New York Times. Citováno 28. května 2008.
  18. ^ „Donald W. Kerst Papers, 1937–1959, 1983–85, 1987“. University of Illinois. Citováno 2. října 2014.
  19. ^ „Cena Comstock za fyziku“. Národní akademie věd. Archivovány od originál 29. prosince 2010. Citováno 13. února 2011.
  20. ^ „Donald Kerst“. Pole současných amerických fyziků. Archivovány od originál 6. října 2014. Citováno 2. října 2014.
  21. ^ "O nás". Světová kulturní rada. Citováno 8. listopadu 2016.

Reference

externí odkazy