Луи Эссен: Уақытты өлшеу және жарық жылдамдығын анықтаушы физик
Louis Essen
Луи Эссен: британ физигі, уақытты өлшеудегі дәлдік және жарық жылдамдығын анықтаудағы жетістіктері. Эйнштейннің теориясына сыншы, кварц сағатын ойлап тапты.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ағылшын физигі (1908–1997)
English physicist (1908–1997)
Луи Эссен OBE FRS (6 қыркүйек 1908 – 24 тамыз 1997) – ағылшын физигі, ең маңызды жетістіктері уақытты нақты өлшеу және жарық жылдамдығын анықтау саласында болды. Ол Альберт Эйнштейннің қатысу теориясын, әсіресе уақыттың өзгеруіне байланысты сынға алды.
Louis Essen OBE FRS(6 September 1908 – 24 August 1997) was an English physicist whose most notable achievements were in the precise measurement of time and the determination of the speed of light. He was a critic of Albert Einstein's theory of relativity, particularly as it related to time dilation.
Алғашқы жұмыстар
Ноттингем қаласында туған Эссен 1928 жылы Лондон университетінде физика ғылымын тәмамдады, алдында Ноттингем университетінде оқыған болатын. Келесі жылы ол Д. В. Дайдың жетекшілігімен Ұлттық физикалық зертханада (NPL) жұмысқа орналасты, онда дыбыстық қақпақтар мен кварцтық осцилляторлардың нақты уақытты өлшеудегі мүмкіндіктерін зерттеді. Оның зерттеулері 1938 жылы кварц сақиналы сағатты жасауға алып келді, бұл сағат әлемдегі обсерваторияларда уақытты өлшеу стандарты болып қалыптасты.
Born in Nottingham, Essen earned his degree in physics from the University of London in 1928, having studied at University College Nottingham. He started work at the National Physical Laboratory (NPL) the following year, under D. W. Dye, investigating the potential of tuning forks and quartz crystal oscillators for precise time measurement. His research led to his development of the quartz ring clock in 1938, the clock soon becoming a standard for time measurement at observatories throughout the world.
Жарық жылдамдығы
Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Эссен радармен жұмыс істеді және көптеген құралдарды, соның ішінде қуыс резонанстық толқынөлшегішті жасады. Осы жұмыс Эссенге жарық жылдамдығын одан да дәл өлшеу мүмкіндігін ұсынды. 1946 жылы А. С. Гордон Смитпен бірлесіп, ол нақты өлшемдері белгілі микротолқынды қуысты пайдаланды және уақытты өлшеудегі тәжірибесін қолданып, оның әртүрлі қалыпты режимдерінің жиілігін анықтады. Режимдердің толқын ұзындығы қуыстың геометриясынан және электромагниттік теориядан белгілі болғандықтан, олардың жиіліктері туралы білім жарық жылдамдығын есептеуге мүмкіндік берді. Олардың 299,792±3 км/с нәтижесі 20 ғасырдың басында басталған оптикалық өлшеулер тізбегінен айтарлықтай жоғары болды, және Эссенге қатал сын мен сенімсіздікке төтеп беруге тура келді. Тіпті NPL директоры сэр Чарльз Гальтон Дарвин, жұмысты қолдағанмен, Эссен техниканы жетілдіргеннен кейін дұрыс нәтижеге жететінін атап өтті. Сонымен қатар, Стэнфорд университетіндегі В. В. Хансен ұқсас әдіс қолданды және дәстүрлі (оптикалық) көзқарасқа сәйкес келетін өлшем алды. Дегенмен, Эссеннің жақындық танытуға құштарлығы, оның консервативтік емес көзқарастары және өлшеудегі өз шеберлігіне сенімі (сондай-ақ Алан Тьюрингтің есептеулерге аздап көмегі) оны 1950 жылы құрылын жетілдіруге және өлшеуін қайталауға ынталандырды, нәтижесінде 299,792.5±1 км/с нәтижесіне қол жеткізді. Бұл мән 1957 жылы Радио ғылымы одағының 12-ші жалпы жиналысында қабылданды. Көптеген келесі өлшемдер осы мәнмен сәйкес келді. 1983 жылы 17-ші Салмақтар мен өлшемдердің жалпы конференциясы жарық жылдамдығының стандартты мәнін 299,792.458 км/с деп бекітті.
During World War II, Essen worked on radar and developed a number of instruments, including the cavity resonance wavemeter. It was this work that suggested to Essen the possibility of a more precise measurement of the speed of light. In 1946, in collaboration with A. C. Gordon Smith, he used a microwave cavity, of precisely known dimensions, and exploited his expertise in time measurement to establish the frequency for a variety of its normal modes. As the wavelength of the modes was known from the geometry of the cavity and from electromagnetic theory, knowledge of the associated frequencies enabled a calculation of the speed of light. Their result, 299,792±3 km/s, was substantially greater than that from the prevailing sequence of optical measurements that had begun around the start of the 20th century and Essen had to withstand some fierce criticism and disbelief. Even NPL director Sir Charles Galton Darwin, while supporting the work, observed that Essen would get the correct result once he had perfected the technique. Moreover, W. W. Hansen at Stanford University had used a similar technique and obtained a measurement which was more consistent with the conventional (optical) wisdom. However, a combination of Essen's stubbornness, his iconoclasm and his belief in his own skill at measurement (and a little help with calculations from Alan Turing) inspired him to refine his apparatus and to repeat his measurement in 1950, establishing a result of 299,792.5±1 km/s. This was the value adopted by the 12th General Assembly of the Radio Scientific Union in 1957. Most subsequent measurements have been consistent with this value. In 1983, the 17th Conférence Générale des Poids et Mesures adopted the standard value, 299,792.458 km/s for the speed of light.
Атомдық сағаттар
Эссен 1941 жылы PhD, ал 1948 жылы ғылым докторы дәрежесін Лондон университетінен алғаннан кейін, уақыт өлшеуді жақсарту үшін атом спектрлерінің жиілігін пайдалану мүмкіндігіне қызығушылық танытты. АҚШ Ұлттық Стандарттар бюросы цезийді атомдық эталон ретінде пайдалану арқылы уақытты өлшеудің мүмкіндігін көрсеткен болатын. 1955 жылы ол Джек Парримен бірлесіп, қолданыстағы уақыт сақтау құралдарын калибрлеуге мүмкіндік бере отырып, цезий атомдық стандартын дәстүрлі кварц кристалды осцилляторлармен біріктіретін алғашқы практикалық атомдық сағатты жасады.
Essen earned his PhD (1941) and Doctor of Science (1948) from the University of London before becoming interested in the possibility of using the frequency of atomic spectra to improve time measurement. The feasibility of measuring time using caesium as an atomic reference had been demonstrated by the US National Bureau of Standards. In 1955, he developed, in collaboration with Jack Parry, the first practical atomic clock by integrating the caesium atomic standard with conventional quartz crystal oscillators to allow calibration of existing time keeping.
Уақыт стандарттары
Бұл жұмыс Эссенге цезий спектрін халықаралық уақыт стандарты ретінде жақтауға мүмкіндік берді. Аммиак молекуласы бұрыннан-ақ ұсынылған болатын, бірақ Эссен цезийдің тұрақтырақ болатынына сенді. Дегенмен, 1952 жылы Римде өткен Халықаралық астрономиялық одақтың мәжілісінде Джеральд Клеменстің ұсынысы бойынша, уақыт бірлігін Жердің Күнді айналу қозғалысы арқылы анықтау үшін эфемеридтік уақыт шкаласы қабылданды. Саймон Ньюкомбтың орташа күн қозғалысының формуласынан туындаған тропикалық жылдың үлесіне негізделген эфемерид секунды 1960 жылы стандартқа айналды, бірақ 1967 жылы 13-ші Халықаралық салмақтар мен өлшемдер жөніндегі бас конференцияда (Conférence Générale des Poids et Mesures) секунды Эссен мен АҚШ Әскери-теңіз обсерваториясының Уильям Марковиц бірлесіп дәл өлшеген цезий спектрінен таңдалған сызықтың жиілігі арқылы эфемерид секундының мәніне сәйкес қайта анықталды.
This work led Essen to champion the caesium spectrum as an international time standard. The ammonia molecule had already been proposed as such but Essen was convinced that caesium would prove more stable. However, the International Astronomical Union meeting in Rome in 1952 had adopted the ephemeris time scale, on a proposal by Gerald Clemence defining the time unit in terms of the Earth's motion round the sun. The ephemeris second, based on a fraction of the tropical year derived from Simon Newcomb's expression for the mean solar motion, became a standard in 1960, but in 1967, at the 13th Conférence Générale des Poids et Mesures, the second was redefined in terms of a value for the ephemeris second that had been precisely measured by Essen in collaboration with William Markowitz of the United States Naval Observatory in terms of the frequency of a chosen line from the spectrum of caesium.