아서 콤프턴
Arthur Compton아서 콤프턴 | |
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![]() 1927년 콤프턴 | |
태어난 | 아서 홀리 콤프턴 1892년 9월 10일 우스터, 오하이오, 미국 |
죽은 | 1962년 3월 15일( 버클리, 캘리포니아, 미국 | 69세)
모교 | |
로 알려져 있다 | |
배우자 | 베티 채리티 매클로스키 (m.1916년) |
아이들. |
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어워드 |
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과학적 경력 | |
들판 | 물리학 |
기관 | |
Doctoral 고문 | 헤리 워드. L.쿡 |
Doctoral 학생들 | |
서명 | |
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아서 홀리 콤프턴(Arthur Holly Compton, 1892년 9월 10일 ~ 1962년 3월 15일)은 전자파 복사의 입자 특성을 증명한 콤프턴 효과의 1923년 발견으로 1927년 노벨 물리학상을 수상한 미국의 물리학자이다.그것은 그 당시 선풍적인 발견이었다: 빛의 파동성은 잘 입증되었지만, 빛이 파동과 입자 특성을 모두 가지고 있다는 생각은 쉽게 받아들여지지 않았다.그는 또한 맨해튼 프로젝트 기간 동안 시카고 대학의 야금 연구소에 대한 리더십으로 잘 알려져 있으며, 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 총장을 역임했습니다. 1945년부터 1953년까지 루이스.
1919년, 콤프턴은 학생들이 해외에서 공부할 수 있도록 허락한 최초의 두 개의 국가 연구 위원회 펠로우쉽 중 하나를 받았다.그는 영국에 있는 캠브리지 대학의 캐번디시 연구소에 가서 감마선의 산란과 흡수를 연구하기로 결정했다.이러한 선에 따른 추가 연구는 콤프턴 효과의 발견으로 이어졌다.그는 강자성을 조사하기 위해 X선을 사용했고, 전자 스핀의 정렬의 결과라고 결론지었고, 우주선이 주로 양전하를 띤 입자로 구성되어 있다는 것을 발견하면서 우주선을 연구했다.
제2차 세계 대전 동안 콤프턴은 최초의 핵무기를 개발한 맨해튼 프로젝트의 핵심 인물이었다.그의 보고서는 프로젝트를 시작하는 데 중요했다.1942년 그는 우라늄을 플루토늄으로 바꾸는 원자로를 생산하고 우라늄에서 플루토늄을 분리하여 원자폭탄을 설계하는 책임을 지고 야금 연구소의 소장이 되었다.콤프턴은 엔리코 페르미가 1942년 12월 2일 임계 상태가 된 최초의 원자로인 시카고 파일 1을 만드는 것을 감독했다.또한 야금 연구소는 테네시주 오크리지에 있는 X-10 흑연 원자로의 설계와 운영을 담당했다.플루토늄은 1945년 핸포드 사이트 원자로에서 생산되기 시작했다.
전쟁 후, 콤프턴은 세인트 워싱턴 대학의 총장이 되었다.루이스의 재임 기간 동안 대학은 공식적으로 학부 분리를 해제하고, 최초의 여성 정교수를 임명했으며, 전시 참전용사들이 미국으로 돌아온 후 기록적인 수의 학생들을 등록시켰다.
초기 생활
아서 콤프턴은 1892년 9월 10일 오하이오주 우스터에서 1939년 [2]올해의 미국 어머니로 선정된 엘리아스와 오텔리아 캐서린 [1]콤프턴의 아들로 태어났다.그들은 학구적인 가족이었다.엘리아스는 아서도 다녔던 우스터 대학(이후 우스터 대학)의 학장이었다.우스터에 다녔던 아서의 큰 형 칼은 1912년 프린스턴 대학에서 물리학 박사 학위를 취득하고 1930년부터 1948년까지 매사추세츠 공과대학의 총장을 지냈다.그의 둘째 형 윌슨도 마찬가지로 우스터를 다녔고, 1916년 프린스턴에서 경제학 박사 학위를 취득했으며 1944년부터 [3]1951년까지 워싱턴 주립 대학(이후 워싱턴 주립 대학)의 총장을 지냈다.세 형제 모두 알파 타우 오메가 형제단의 [4]일원이었다.
콤프턴은 처음에는 천문학에 관심이 있었고 1910년에 [5]핼리 혜성의 사진을 찍었다.1913년경, 그는 원형 튜브에 있는 물의 움직임을 조사하여 현재 콤프턴 [6]발전기로 알려진 장치인 지구의 회전을 증명한 실험에 대해 설명했다.그 해에, 그는 우스터를 이학사 학위를 받고 프린스턴에 입학하여 [7]1914년에 석사 학위를 받았습니다.그 후 콤프턴은 Hereward L의 감독 하에 물리학 박사 학위를 위해 공부했다.쿡은 X선 반사의 강도, 원자 [8]내 전자 분포에 관한 논문을 쓰고 있다.
아서 콤프턴이 1916년에 박사 학위를 취득했을 때, 그와 칼 그리고 윌슨은 프린스턴에서 박사 학위를 취득한 세 형제 중 첫 번째 그룹이 되었다.나중에, 그들은 동시에 미국 대학의 [3]총장을 맡는 최초의 3인방이 될 것이다.그들의 여동생 메리는 선교사 C와 결혼했다.라호르에 [9]있는 Forman Christian College의 교장이 된 Herbert Rice.1916년 6월, 콤프턴은 우스터의 동급생이자 [9]동료 졸업생인 베티 채리티 맥클로스키와 결혼했다.그들은 Arthur Alan Compton과 John Joseph [10]Compton이라는 두 아들을 두었다.
콤프턴은 1916-17년 [11]미네소타 대학에서 물리학 강사로 1년을 보낸 후 피츠버그에 있는 웨스팅하우스 램프 회사에서 2년간 연구 엔지니어로 일하며 나트륨 증기 램프 개발에 힘썼다.제1차 세계 대전 중에 그는 신호 [9]부대를 위한 항공기 계측기를 개발했다.
1919년, 콤프턴은 학생들이 해외에서 공부할 수 있도록 허락한 최초의 두 개의 국가 연구 위원회 펠로우쉽 중 하나를 받았다.그는 영국에 있는 캠브리지 대학의 캐번디시 연구소에 가기로 결정했다.콤프턴은 J. J. Thomson의 아들인 George Paget Thomson과 함께 감마선의 산란과 흡수를 연구했다.그는 산란된 광선이 원래 [11][12]광원보다 더 쉽게 흡수된다는 것을 관찰했다.콤프턴은 캐번디시 과학자들, 특히 어니스트 러더포드, 찰스 골튼 다윈, 아서 에딩턴에게 깊은 인상을 받았고, 결국 그는 그의 둘째 아들의 이름을 J. J.[12] 톰슨의 이름을 따서 지었다.
한동안 콤프턴은 침례교회의 집사였다.그는 "과학은 인간이 그의 [13]자녀인 신을 가정하는 종교와 싸울 수 없다"고 말했다.
직업
콤프턴 효과
미국으로 돌아온 콤프턴은 Wayman Crow 물리학 교수와 Washington University의 물리학 학과장으로 임명되었습니다. 1920년 [7]루이스.1922년, 그는 자유 전자에 의해 산란된 X선 퀀텀이 더 긴 파장을 가지고 있고 플랑크의 관계에 따라 들어오는 X선보다 적은 에너지, 즉 전자로 전달된 잉여 에너지가 있다는 것을 발견했다."컴튼 효과" 또는 "컴튼 산란"으로 알려진 이 발견은 전자파 [14][15]복사의 입자 개념을 증명했습니다.
1923년 콤프턴은 물리 리뷰에서 입자 같은 운동량을 광자에 귀속시킴으로써 X선 이동을 설명하는 논문을 발표했는데, 이는 아인슈타인이 1905년 노벨상 수상자의 광전기 효과에 대한 설명으로 인용한 것이다.1900년 막스 플랑크에 의해 처음 가정된 이것들은 [16]빛의 주파수에만 의존하는 특정한 양의 에너지를 포함함으로써 "양자화된" 빛의 원소로 개념화 되었다.콤프턴은 논문에서 각 산란 X선 광자가 하나의 전자와 상호 작용한다고 가정함으로써 X선의 파장 이동과 산란 각도 사이의 수학적 관계를 도출했다.그의 논문은 그의 파생된 관계를 입증한 실험에 대한 보고로 끝을 맺는다.
어디에
- \langda는 초기 파장입니다.
- scattering, 후λ ′{\displaystyle \lambda의}은 파장이다.
- H{h\displaystyle}은 플랑크 constant,.
- e는 전자 휴지 질량입니다.
- c는 빛의 속도입니다.
- \theta는 [15]산란 각도입니다.
수량hµmc는e 전자의 콤프턴 파장으로 알려져 있으며, 2.43×10m와−12 같다.파장 편이는 0(θ = 0°의 경우)과 전자 콤프턴 파장의 2배(θ = 180°[17]의 경우) 사이에 있다.그는 일부 X선이 큰 각도로 산란되었음에도 불구하고 파장 이동을 경험하지 않았다는 것을 발견했다; 이러한 각각의 경우 광자는 전자를 방출하는 데 실패했다.따라서 이동의 크기는 전자의 콤프턴 파장이 아니라 10,000배 이상 [15]작을 수 있는 전체 원자의 콤프턴 파장과 관련이 있다.
"1923년 미국 물리학회 회의에서 결과를 발표했을 때, 콤프턴은 나중에 "그것은 내가 [18]아는 것 중 가장 뜨거운 과학적 논쟁을 일으켰다"고 회상했다.빛의 파동성은 잘 증명되었고, 그것이 이중성을 가질 수 있다는 생각은 쉽게 받아들여지지 않았다.그것은 특히 결정 격자의 회절은 그것의 파동 성질을 참고해서만 설명될 수 있다는 것을 말해준다.이것은 1927년에 콤프턴에게 노벨 물리학상을 안겨주었다.콤프턴과 알프레드 W. 사이먼은 동일한 순간에 개별 산란 X선 광자와 반동 전자를 관측하는 방법을 개발했다.독일에서 발터 보테와 한스 가이거는 비슷한 방법을 독자적으로 개발했다.[14]
엑스레이

1923년,[7] 콤프턴은 시카고 대학교 물리학 교수로 자리를 옮겼고, 이후 22년 [14]동안 그 자리를 차지하게 된다.1925년, 그는 주기율표의 처음 16개 원소(수소를 통해 유황을 통해)로부터의 130,000볼트 X선의 산란이 편광된다는 것을 증명했고, 그 결과는 J. J. Thomson에 의해 예측되었다.하버드 대학의 윌리엄 듀에인은 콤프턴 효과에 대한 콤프턴의 해석이 틀렸다는 것을 증명하기 위한 노력에 앞장섰다.듀안은 콤프턴을 반증하기 위해 일련의 실험을 수행했지만 콤프턴이 옳았다는 증거를 발견했다.1924년, Duane은 이것이 [14]사실이라는 것을 인정했다.
콤프턴은 염분의 나트륨 및 염소 핵에 대한 X선의 영향을 조사했다.그는 강자성을 조사하기 위해 X선을 사용했고, 그것이 전자 [19]스핀의 정렬의 결과라고 결론지었다.1926년, 그는 제너럴 일렉트릭의 램프 부서의 컨설턴트가 되었다.1934년, 그는 옥스퍼드 대학의 이스트만 초빙 교수로 영국으로 돌아왔다.General Electric은 그에게 웸블리에 있는 General Electric Company plc의 연구실에서의 활동에 대한 보고를 요청했다.콤프턴은 형광등 연구의 가능성에 흥미를 느꼈다.그의 보고서는 그것을 [20][21]개발한 미국의 연구 프로그램을 촉진시켰다.
콤프턴의 첫 번째 책인 X선과 전자(X-Rays and Electrons)는 1926년에 출판되었다.그 안에서 그는 X선 회절 [19]패턴으로부터 회절 물질의 밀도를 계산하는 방법을 보여주었다.그는 사무엘 K의 도움으로 그의 책을 수정했다. 앨리슨은 이론과 실험에서 X선을 생산했다(1935).이 작업은 이후 30년 [22]동안 표준 참고 자료로 남아 있었다.
우주선
1930년대 초, 콤프턴은 우주선에 관심을 갖기 시작했다.그 당시, 그들의 존재는 알려졌지만, 그들의 기원과 성격은 추측에 지나지 않았다.압축 공기 또는 아르곤 가스를 포함한 구형 "폭탄"을 사용하여 이들의 존재를 탐지하고 전기 전도도를 측정할 수 있었다.유럽, 인도, 멕시코, 페루 및 호주 여행은 콤프턴에게 다양한 고도와 위도에서 우주선을 측정할 수 있는 기회를 주었다.지구상에서 관측한 다른 그룹과 함께, 그들은 우주선이 적도보다 극지방에서 15% 더 강하다는 것을 발견했다.콤프턴은 이것이 로버트 밀리칸이 제안한 것처럼 광자가 아닌 주로 하전 입자로 이루어진 우주선의 영향이며, 위도 효과는 지구의 [23]자기장에 기인한다.
맨해튼 프로젝트
1941년 4월, 전시국방조사위원회(NDRC) 위원장 바네바 부시는 NDRC 우라늄 프로그램을 보고하기 위해 콤프턴을 위원장으로 하는 특별 위원회를 만들었다.1941년 5월에 제출된 콤프턴의 보고서는 우라늄-235 또는 최근에 발견된 [24]플루토늄을 사용한 방사선 무기, 선박용 핵 추진 및 핵무기 개발의 전망을 예측했다.10월에 그는 원자폭탄의 실용성에 대한 또 다른 보고서를 썼다.이 보고서에서 그는 엔리코 페르미와 함께 우라늄-235의 임계 질량을 계산하면서 20kg(44lb)에서 2톤(2.0longt; 2.2 shortt) 사이로 추정했다.그는 또한 해롤드 유레이와 우라늄 농축 전망에 대해 논의했고, 유진 위그너와 플루토늄이 원자로에서 어떻게 생산될 수 있는지에 대해, 로버트 서버와 원자로에서 생산되는 플루토늄이 우라늄에서 분리될 수 있는지에 대해 논의했다.11월에 제출된 그의 보고서는 비록 그가 마크 올리펀트와 그의 영국 [25]동료들보다 파괴력에 대해 더 보수적이었지만 폭탄이 가능하다고 말했다.
콤프턴의 11월 보고서 최종 초안에는 플루토늄 사용에 대한 언급은 없었지만, 어니스트 로렌스와 최신 연구를 논의한 후 콤프턴은 플루토늄 폭탄도 실현 가능하다고 확신했다.12월에 콤프턴은 플루토늄 프로젝트를 [26]담당하게 되었다.그는 1943년 1월까지 통제된 연쇄 반응을 달성하고 1945년 1월까지 폭탄을 갖기를 희망했다.이 문제를 해결하기 위해 그는 콜롬비아 대학, 프린스턴 대학, 버클리 캘리포니아 대학의 플루토늄과 원자로 설계에 관한 연구 그룹을 시카고에 있는 야금 연구소로 집중시켰다.우라늄을 플루토늄으로 바꾸는 원자로를 만들고, 우라늄에서 플루토늄을 화학적으로 분리하는 방법을 찾고, 원자폭탄을 [27]설계하고 만드는 것이 목표였다.
1942년 6월, 미국 육군 공병대가 핵무기 프로그램을 통제하게 되었고 콤프턴의 야금 연구소는 맨해튼 [28]프로젝트의 일부가 되었다.그 달에 콤프턴은 로버트 오펜하이머에게 폭탄 설계를 [29]맡겼다.성공적인 원자로가 아직 [30]건설되지 않았음에도 불구하고, 야금 실험실 과학자들이 고안한 다양한 유형의 원자로 설계 중 어떤 것을 추구해야 하는지를 결정하는 것은 콤프턴의 몫이었다.
노동쟁의로 레드 게이트 우즈의 야금 연구소의 새 주택 건설이 지연되자 콤프턴은 최초의 원자로인 시카고 파일-1을 스태그 [31]필드 스탠드 아래에 건설하기로 결정했다.페르미의 지시로 1942년 [32]12월 2일 임계 상태가 되었다.콤프턴은 말링크로트가 우라늄 [33]광석의 정화를 수행하고 [34]듀폰과 테네시주 오크리지에 플루토늄 반공장을 건설하도록 주선했다.
1943년 7월 에밀리오 세그레의 그룹이 오크리지의 X-10 흑연 원자로에서 생성된 플루토늄이 다량의 플루토늄-240을 함유하고 있음을 확인하면서 플루토늄 프로그램에 큰 위기가 발생했다.그것의 자발적 핵분열은 총형 핵무기에 플루토늄을 사용하는 것을 배제했다.오펜하이머의 로스 알라모스 연구소는 폭발형 핵무기를 [25]설계하고 제작함으로써 그 도전에 직면했다.
콤프턴은 1944년 9월 첫 원자로가 가동되는 것을 보기 위해 핸포드 현장에 있었다.1944년 11월 핸포드의 원자로 B에 첫 번째 우라늄 슬러그가 공급되었고 1945년 [35]2월 로스앨러모스로의 플루토늄 수송이 시작되었다.전쟁 내내 콤프턴은 저명한 과학 고문이자 행정가로 남을 것이다.1945년,[36] 그는 로렌스, 오펜하이머, 페르미와 함께 일본에 대한 원자폭탄의 군사적 사용을 권장하는 사이언티픽 패널(Scientific Panel)에서 일했다.그는 맨해튼 [37]프로젝트에 기여한 공로로 훈장을 받았다.
워싱턴 대학교로 돌아가다
전쟁이 끝난 후, 콤프턴은 시카고 대학의 찰스 H. 스위프트 공로 교수직을 사임하고 세인트 워싱턴 대학교로 돌아왔다.1946년 [37]9대 총장으로 취임한 루이스.콤프턴의 수상 시절인 1952년에 대학은 공식적으로 학부 분리를 해제하고, 최초의 여성 정교수를 임명하고, 전시 참전용사로서 기록적인 수의 학생을 등록했다.그의 명성과 국내 과학계에서의 인맥은 그가 전국적으로 유명한 과학 연구자들을 그 대학에 영입할 수 있게 해주었다.콤프턴의 업적에도 불구하고, 그는 그 당시 그리고 그 후 역사학자들로부터 완전한 인종 통합을 향한 움직임이 너무 느리다는 비판을 받았고, 워싱턴 대학교는 세인트루이스의 마지막 주요 고등 교육 기관이 되었다.루이스는 아프리카계 [38]미국인들에게 문호를 개방했다.
콤프턴은 1954년 수상에서 은퇴했지만 1961년 전임 교수직에서 은퇴할 때까지 자연철학 전공 교수로 남아있었다.은퇴 후 그는 1956년에 [37]출판된 맨해튼 프로젝트에서의 자신의 역할에 대한 개인적인 설명인 Atomic Quest를 썼다.
철학
콤프턴은 자유의지의 2단계 모델을 제안한 소수의 과학자와 철학자 중 한 명이었다.다른 사람들로는 윌리엄 제임스, 앙리 푸앵카레, 칼 포퍼, 헨리 마제나우,[39] 다니엘 데넷이 있다.1931년 콤프턴은 양자 불확정성에 기초한 인간의 자유에 대한 아이디어를 옹호했고 거시 세계에 기회를 가져오기 위해 미시적 양자 사건의 증폭 개념을 발명했다.다소 기괴한 그의 메커니즘으로,[40] 그는 1935년에 출판된 슈뢰딩거의 고양이 역설을 예상하면서 그의 증폭기에 연결된 다이너마이트 막대기를 상상했다.
그의 아이디어가 사람들의 행동의 직접적인 원인이 되었다는 비판에 대응하여, 콤프턴은 1955년 Atlantic Monthly 기사에서 그의 아이디어의 2단계 성격을 명확히 했다.우선 무작위로 발생할 수 있는 사건의 범위가 있고,[41] 다음으로 선택 행위에 결정적 요인을 추가합니다.
알려진 일련의 물리적 조건은 다가오는 이벤트가 무엇인지 정확하게 지정하기에 충분하지 않습니다.이러한 조건은 알 수 있는 범위 내에서 특정 이벤트가 발생할 수 있는 일련의 이벤트를 정의합니다.자유를 행사할 때, 그의 선택 행위에 의해 그 자신이 신체적 조건에 의해 공급되지 않는 요소를 추가하고, 따라서 그 자신이 무슨 일이 일어날지를 결정하는 것이다.그가 그렇게 하는 것은 그 사람 자신만이 알고 있다.밖에서 보면 그의 행동에서 볼 수 있는 것은 물리 법칙의 작용뿐입니다.배우에게 자신이 [41]자유롭다는 것을 알려주는 것은 사실 그가 의도한 일을 하고 있다는 내적인 지식이다.
종교적 견해
콤프턴은 장로교 [42]신자였다.그의 아버지 엘리아스는 장로교 [42]목사였다.
콤프턴은 예일 대학, 웨스턴 신학교, [42]미시간 대학에서 "신의 세계에서의 인간의 장소"에 대해 강의했다.그 강의들은 그의 책 "인간의 자유"의 기초를 형성했다.그의 장 "죽음, 아니면 영원한 삶?"은 기독교의 불멸을 주장했고 성경 [42][43]구절을 인용했다.1948년부터 1962년까지 콤프턴은 세인트루이스에 있는 제2장로교회의 장로였다.루이스 [42]말년에 '영원한 인간의 운명'이라는 책을 공동 집필했어요콤프턴은 예수를 신의 영원한 [42]계획에 대한 믿음의 중심으로 설정했다.그는 한때 예수님의 영이 세상에서 일하는 것을 남성과 [42]여성 속에 살아 있는 신의 한 측면으로 볼 수 있다고 말한 적이 있다.
죽음과 유산

콤프턴은 1962년 3월 15일 캘리포니아 버클리에서 뇌출혈로 사망했다.유족으로는 아내와 아들들이 있다.콤프턴은 오하이오주 [10]우스터에 있는 우스터 공동묘지에 묻혔다.사망하기 전,[44] 그는 1962년 봄 버클리 캘리포니아 대학에서 일반 교수로 재직했습니다.
콤프턴은 1927년 노벨 물리학상, 1930년 마테우치 금상, 1940년 [45]왕립학회의 휴즈상, 프랭클린 연구소의 프랭클린상 등 생전에 많은 상을 받았다.그는 여러 가지로 기념되고 있다.달의 콤프턴 크레이터는 콤프턴과 그의 동생 [46]칼의 이름을 따서 공동 명명되었다.세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 물리학 연구 건물은 그를 [47]기려 명명되었으며, 수학, 물리학 또는 [48]행성 과학을 연구하는 학부생들을 위한 대학의 최고 펠로우쉽도 그의 이름을 따서 명명되었습니다.콤프턴은 "홀리 혹"이라고 불리는 보다 완만하고 길쭉하며 경사진 형태의 과속방지턱을 발명했는데, 그 중 많은 수가 워싱턴 대학 [49]캠퍼스의 도로에 있다.시카고 대학교는 콤프턴을 기리는 [50]아서 H. 콤프턴 하우스를 헌정함으로써 콤프턴과 그의 업적을 기억했다.지금은 국립역사기념물로 [51]등재되어 있다.콤프턴에는 세인트루이스에 별도 있다. 루이 [52]명예의 거리.NASA의 콤프턴 감마선 관측소는 콤프턴을 기리기 위해 명명되었다.콤프턴 효과는 [53]관측소의 감마선 검출 계기의 중심이다.
참고 문헌
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외부 링크
- "우주선의 신비를 풀기 위해 만들어진 이상한 기구", 1932년 4월, 콤프턴에 관한 대중과학의 우주선 연구 기사
- 세인트루이스 워싱턴 대학교 아서 콤프턴 전기 엔트리
- 핵문제를 위한 알소스 디지털 라이브러리의 Arthur Compton에 대한 주석 참조 목록
- 아서 홀리 콤프턴 정보철학자
- Arthur Compton (Nobelprize.org )
- 미국 과학 아카데미 전기 회고록
- 무덤을 찾는 아서 콤프턴
- 시카고 대학 특별 컬렉션 연구 센터의 Arthur Holly Compton 논문 1918-1964 가이드