Виктор Эмери: Суперпроводимость және сұйық гелий зерттеушісі

Кіріспе

Британдық суперөткізгіштер және суперсұйықтық маманы

Австралиялық крикетші Виктор Джон Эмери (16 мамыр 1934 – 18 шілде 2002) – британдық суперөткізгіштер және суперсұйықтық маманы. Оның мыс оксиді жазындықтарының электрондық құрылымына қатысты әзірлеген моделі жоғары температуралы суперөткізгіштерді талдаудың көптеген жұмыстарының бастапқы нүктесі болып табылады және ол көбінесе Эмери моделі деп аталады.

Ерте өмір

Эмери Англияның Линкольншир графтығындағы Бостон қаласында дүниеге келді. Ол Станиланд мектебінде және Бостон гимназиясында білім алды. 1951 жылы үздік оқушыға берілетін Парри алтын медалін жеңіп алды, содан кейін Халл университетінде, Лондон университетінде және Манчестер университетінде физиканы оқыды, онда теориялық физикадан докторлық диссертациясын қорғады. Мектепте Эмери жақсы жүзуші болған және Бостон су поло командасының ең көп гол соққан ойыншысы еді. Ол сондай-ақ Уитэм өзенінде бір шақырымға жүзу жарысын бірнеше рет жеңіп алды.

Теориялық физикадағы мансабы

Манчестерде оқуын аяқтағаннан кейін ол екі жыл Кембридждегі Кавендиш зертханасында ғылыми қызметкер болып жұмыс істеді. 1960 жылға дейін ол Берклидегі Калифорния университетінің қызметкері болды. 1960 жылы Берклиде Эндрю Сесслермен бірге сұйық гелий-3 абсолюттік нөлге өте жақын температурада сүрінусіз ағып, суперфлюидтік қасиеттерге ие болатынын болжады. Бұл теория кейіннен тәжірибе жүзінде расталды. Осы кезеңде ол Ұлыбританияға оралды, онда Бірмингем университетінде оқытушы болып біраз уақыт жұмыс істеді. Берклидегі жұмысының нәтижесінде Эмери 1964 жылы Брукхейвен ұлттық зертханасының физика бөліміне шақырылды. BNL-ге келгеннен кейін ол гелий-3 және гелий-4 қоспаларының қасиеттерін зерттейтін негізгі теориялар бойынша жұмыс істеді, содан кейін органикалық өткізгіштер мен суперөткізгіштердің теориясына көшті. Ол бозондық және фермиондық жүйелердің көп денелі аспектілеріне жаңа түсініктер енгізді. Осы еңбегінің арқасында Эмери заттардың сұйық, қатты және газ тәрізді күйлері арасындағы фазалық өзгерістерді зерттеудегі әлемдегі жетекші теоретиктердің біріне айналды. Эмеридің төмен температурадағы суперөткізгіштік саласындағы жұмысы келесі тоғыз жылда жоғары температурадағы суперөткізгіштік теориясына ден қоюының негізін қалады. 1986 жылы ашылған жоғары температуралы суперөткізгіштер суперөткізгіш технологияны күнделікті өмірге енгізуге мүмкіндік береді. Эмери супертокты тасымалдайтын суперөткізгіш материалдың «тесіктерінің» табиғатын анықтаған алғашқы сенімді теориялардың бірін ұсынды. Ол тесіктердің негізінен оттегіде, мыс емес, орналасатынын дұрыс көрсетті, бұл бастапқы кең таралған пікірге қарсы болды. Оның мыс оксидінің электрондық құрылымына қатысты әзірлеген моделі жоғары температуралы суперөткізгіштерді талдаудың көптеген жұмыстарының бастапқы нүктесі болып табылады және ол әдетте «Эмери моделі» деп аталады. Виктор Эмери 1967 жылы Брукхейвен ұлттық зертханасында тұрақты қызметке қабылданды және 1972 жылы аға физик атанды. Физика бөлімінде ол 1973 жылдан 1977 жылға дейін криогеникалық топты, ал 1975 жылдан 1984 жылға дейін және 1994 жылдан бастап қатты дене теориясы тобын басқарды. Сондай-ақ, ол 1981 жылдан 1985 жылға дейін бөлім басшысының орынбасары болды. Әлемдегі ең көрнекті физиктердің бірі ретінде танылған ол 1996 жылы BNL-дің ғылыми-зерттеу және даму саласындағы ең жоғары сыйлығын жеңіп алды. 1996 жылғы физика саласындағы Нобель сыйлығын Корнелл университетінің Дэвид Ли, Дуглас Д. Ошерофф және Роберт Ричардсон гелий-3 изотопының абсолюттік нөлге өте жақын 0,002 Кельвин температурасында суперфлюидтік бола алатынын 1972 жылы ашқандары үшін алды. Олардың сыйлыққа ие болған зерттеулері Виктор Эмери мен Эндрю Сесслердің 1960 жылы жазған мақаласынан бастау алды. 1997 жылы Эмери «Жоғары температуралы суперөткізгіштер – алғашқы он жыл» атты 326-шы Брукхейвен лекциясын оқыды, онда өз ойларын қарапайым, арнайы терминологияны қолданбай түсіндірді. Ол БНЛ-дегі маңызды эксперименттер атомдық құрылымды және электр мен магнетизм күштерін тереңірек түсінуге қалай көмектескенін, бұл жоғары температуралы суперөткізгіштіктің механизмдеріне негіз болғанын түсіндірді. Ол өзінің негізгі зерттеулерінің бір бөлігі – Мейснер эффектісінің мысалы ретінде 200 килограммдық жапон сумо күресшісінің жұқа магниттің үстінде жерден бірнеше сантиметрге көтеріліп тұра алатынын көрсетті. 2001 жылы Эмери (Алан Х. Лютермен бірге) «бір өлшемдегі өзара әрекеттесетін электрондар теориясына қосқан маңызды үлесі үшін» Оливер Э. Бакли сыйлығын жеңіп алды. Бұл теория жоғары температуралы суперөткізгіштерді түсіну үшін өте маңызды деп саналады. 2001 жылдың 13 қазанында Америка өнер және ғылым академиясы Массачусетс штатының Кембридж қаласында өткен салтанатты шарада 185 жаңа мүшені қабылдады. Жаңа мүшелердің қатарында Ричард Аведон, Пол Ньюман, Джоан Вудворд, Райли Бектел, Вуди Аллен, Мадлен Олбрайт, Испания королі Хуан Карлос I және Виктор Эмери болды.

After completing his studies at Manchester he spent two years as a research associate at Cavendish Laboratory in Cambridge. He was a Fellow at the University of California, Berkeley until 1960. While at Berkeley in 1960, together with Andrew Sessler, he made the prediction that liquid helium 3 would experience superfluidity, flowing without friction, at temperatures very close to absolute zero. The theory was later confirmed experimentally. At this stage he returned to the United Kingdom where he spent some time as a lecturer at the University of Birmingham. As a result of his work at Berkeley, Emery was invited to join the Brookhaven National Laboratory's Physics Department in 1964. After joining BNL he worked on fundamental theories for the behaviour of helium 3/helium 4 mixtures and later turned to the theory of organic conductors and superconductors. He provided insights into general many body aspects of boson and fermion systems. Through this work, Emery became one of the world's leading theorists in the study of phase transitions, where substances change state between liquid, solid and gas. Emery's work with low temperature superconductivity laid the foundation for his concentration over the next nine years on the theory of high temperature superconductivity. Discovered in 1986, high temperature superconductors have the potential to bring superconducting technology into everyday use. Emery presented one of the first believable theories, identifying the nature of the superconducting material's 'holes', which are the carriers of the supercurrent. He correctly stated that the holes tend to sit mainly on oxygen, rather than on copper, contrary to initial popular belief. His model for the electronic structure of the copper oxide planes is the starting point for many analyses of high temperature superconductors and is commonly known as the Emery model. Victor Emery received tenure at Brookhaven National Laboratory in 1967 and was named Senior Physicist in 1972. In the Physics Department he led the Cryogenics Group from 1973 to 1977 and the Solid State Theory Group from 1975 to 1984 and again from 1994. He also served as Associate chairman from 1981 to 1985. Internationally recognised as one of the world's leading physicists, he won the BNL Distinguished Research and Development Award in 1996. The 1996 Nobel Prize in Physics was won by David Lee, Douglas D. Osheroff and Robert Richardson of Cornell University for their 1972 discovery that the isotope helium 3 can become superfluid at a temperature of 0.002 kelvin, very close to absolute zero. Their prize winning research was sparked by the paper Victor Emery and Andrew Sessler had written in 1960. In 1997 Emery gave the 326th Brookhaven lecture, entitled 'High Temperature Superconductors – The First Ten Years' illustrating his points with simple, non technical terms. He explained how key experiments at BNL had led to deeper insights into the atomic structure and forces of electricity and magnetism, that underlie the mechanisms of high temperature superconductivity. To give an example of the Meissner effect, one part of his basic research, he showed how a 200 kilogram Japanese Sumo wrestler could float inches off the ground on a thin magnet. In 2001 Emery (with Alan H. Luther) won the Oliver E. Buckley Prize in Condensed Matter Physics for his "fundamental contribution to the theory of interacting electrons in a one dimension". The theory is believed to be of crucial importance for understanding high temperature superconductors. On 13 October 2001 the American Academy of Arts and Sciences, welcomed 185 new Fellows at a ceremony at their headquarters in Cambridge, Massachusetts. Those new fellows included Richard Avedon, Paul Newman, Joanne Woodward, Riley Bechtel, Woody Allen, Madeleine Albright, King Juan Carlos I of Spain, and Victor Emery.

Өлім

2002 жылға қарай ол екі жылдан бері моторлық нейрон ауруына шалдыққан болатын. Аурудың күшейіп бара жатуы оның жұмысына бөгет болды, соңында ол кеңсеге бара алмай қалды. Ол сол жылдың 18 шілдесінде дүниеден өтті.