Кіріспе
Британдық физик (1897–1967)
Сэр Джон Дуглас Коккрофт (27 мамыр 1897 – 18 қыркүйек 1967) – британдық физик, 1951 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығын атом ядросын жару үшін Эрнест Уолтонмен бөлісті және ядролық энергияны дамытуға зор үлес қосты. Бірінші дүниежүзілік соғыста Корольдік далалық артиллерияда қызметтен кейін Коккрофт Манчестер қалалық технологиялық колледжінде электротехниканы оқыды, сонымен қатар «Метрополитен Виккерс Траффорд Парк» компаниясында шәкірт болып жұмыс істеді және олардың ғылыми қызметкерлерінің құрамына кірді. Кейін ол Кембридж университетінің Сент-Джонс колледжіне шәкіртақы алып түсті, онда 1924 жылғы маусымда трипос емтиханын сәтті тапсырып, «wrangler» атағын иеленді. Эрнест Резерфорд Коккрофтты Кавендиш зертханасында ғылыми ізденісші ретінде қабылдады, ал Коккрофт 1928 жылы Резерфордтың жетекшілігімен докторлық диссертациясын қорғады. Эрнест Уолтон мен Марк Олифантпен бірлесіп, ол кейіннен Коккрофт-Уолтон генераторы деп белгілі болған құрылғыны жасады. Коккрофт пен Уолтон осы генераторды пайдаланып атом ядросын алғаш рет жасанды түрде ыдыратты, бұл жетістік «атомды бөлу» деп кеңінен танылды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Коккрофт Жабдықтау министрлігіндегі ғылыми зерттеулер жөніндегі директордың орынбасары болып, радар технологиясымен айналысты. Ол сондай-ақ атом бомбасын жасаудың техникалық мүмкіндіктерін есептеген Фриш-Пейерлс меморандумына байланысты мәселелерді қарастырған комитет пен оның ізін келе жатқан MAUD комитетінің мүшесі болды. 1940 жылы «Тизард миссиясы» аясында ол британдық технологияны АҚШ-тағы әріптестерімен бөлісті. Соғыстың аясында «Тизард миссиясының» нәтижелері Ұлыбританияға SCR 584 радар жиынтығы және V-1 ұшқыш бомбасын жеңуге көмектескен жақындық қысқыштары (proximity fuze) түрінде оралды. 1944 жылдың мамырында ол Монреаль зертханасының директоры болып тағайындалды және ZEEP және NRX реакторларын әзірлеуге, сондай-ақ Чалк Ривер зертханаларын құруға жетекшілік етті. Соғыстан кейін Коккрофт Харвеллдегі Атом энергиясын зерттеу орталығының (AERE) директоры болды, онда аз қуатты, графитпен баяулатылатын GLEEP реакторы Батыс Еуропадағы алғашқы ядролық реактор болып, 1947 жылдың 15 тамызында жұмыс істеуге кірісті. 1948 жылы одан кейін Британдық тәжірибелік үйме 0 (BEPO) іске қосылды. Харвелл реакторларды және Виндскейлдегі химиялық бөлу зауытын жобалауға қатысты. Оның басшылығымен шекаралық термоядролық зерттеулер, соның ішінде ZETA бағдарламасы жүргізілді. Виндскейл реакторларының мұржаларын сүзгілермен жабдықтау туралы оның талабы 1957 жылғы Виндскейл өрті кезінде реактордың бірінің өзегі тұтанғанда және радиоактивті заттар шыққанда «Коккрофттың ақымақтығы» деп ұзақ уақыт мазақ етілді. 1959 жылдан 1967 жылға дейін ол Кембридж университетінің Черчилль колледжінің алғашқы магистрі болды. Сонымен қатар, ол 1961 жылдан 1965 жылға дейін Канберрадағы Австралия Ұлттық университетінің канцлері қызметін атқарды.
Алғашқы жылдар
Джон Дуглас Коккрофт, сондай-ақ "Джонни В" деп танылған, 1897 жылдың 27 мамырында Англияның Йоркширдің Батыс Ридингіндегі Тодморден қаласында, фабрика иесі Джон Артур Коккрофт пен оның әйелі Энни Мод Филденнің үлкен ұлы болып дүниеге келді. Оның төрт кіші інісі болды: Эрик, Филип, Кит және Лайонел. Оның алғашқы білімі 1901 жылдан 1908 жылға дейін Уолсдендегі Англия шіркеуінің мектебінде, 1908 жылдан 1909 жылға дейін Тодморден бастауыш мектебінде және 1909 жылдан 1914 жылға дейін Тодморден орта мектебінде болды, онда ол футбол және крикет ойнады. Мектептегі қыздардың арасында оның болашақ әйелі Юнис Элизабет Крэбтри де болды. 1914 жылы ол Манчестердегі Виктория университетіне математиканы оқуға түсті. Соғыс аяқталғаннан кейін, 1919 жылдың қаңтар айында Коккрофт әскерден босатылды. Ол Виктория университетіне қайтып ормай, Манчестер қалалық технологиялық колледжінде электр инженериясын оқуды жөн көрді. Виктория университетінде бір жыл оқығандықтан, оған бірінші курс өткізіп алмауға рұқсат берілді. 1920 жылдың маусымында ол бакалавр дәрежесін алды. Сол жердегі электротехника профессоры Майлз Уокер оны "Метрополитен Виккерс" компаниясына шәкірттікке алуға көндірді. Ол 1851 жылғы көрменің Корольдік комиссиясынан 1851 жылғы көрменің стипендиясын алды және 1922 жылдың маусымында "Кезектес токтардың гармоникалық талдауы" тақырыбында магистрлік диссертациясын қорғады. Уокер кейін Коккрофтқа өзінің альма-матері Кембридждегі Сент-Джон колледжінде оқуға түсуге кеңес берді. Коккрофт 30 фунт стерлингтік стипендияны және қаражаты шектеулі студенттерге берілетін 20 фунт стерлингтік шәкіртақыны жеңіп алды. "Метрополитен Виккерс" оған 50 фунт стерлинг берді, бірақ ол бітіргеннен кейін қайтып келу шартымен. Уокер мен оның тәтесі 316 фунт стерлингтің қалған бөлігін төледі. Басқа университет түлегі болғандықтан, оған бірінші жылдық емтиханды өткізіп алмауға рұқсат берілді. 1924 жылдың маусымында ол tripos емтиханын тапсырды, B* бағасын алды және бакалавр дәрежесін иеленді. Коккрофт 1925 жылдың 26 тамызында Элизабет Крэбтриге үйленді, бұл жайлы мәлімет Royal Society басылымында жарияланды. 1925 жылдың 6 қыркүйегінде докторлық дәрежесін алды. Осы уақыт ішінде ол ресейлік физик Петр Капицаның ассистенты болды, ол өте төмен температурадағы магнит өрістерінің физикасы бойынша жұмыс істеді. Коккрофт гелий сұйытқыштарын жобалауға және құрастыруға көмектесті. 1928 жылдың 5 қарашасында Коккрофт Сент-Джон колледжінің мүшесі болып сайланды. Ол Уолтонмен бірге 1932 жылдың наурыз айында литий мен бериллийді жоғары энергиялы протондармен бомбалау арқылы өздерінің үдеткіштерін іске қосуды бастады. Олар француз ғалымдары хабарлаған гамма сәулелерін көруді күткен, бірақ ондай сәулелер табылмады. 1932 жылдың ақпан айында Джеймс Чэдвик байқалған нәрсенің нейтрондар екенін дәлелдеді. Содан кейін Коккрофт пен Уолтон альфа бөлшектерін іздеуге көшті. 1932 жылдың 14 сәуірінде Уолтон литий нысанасын бомбалады және альфа бөлшектер болуы мүмкін деп ойлаған нәрсені байқады. Коккрофт, содан кейін Рутерфорд шақырылды, олар бұл шындық екенін растады. Сол күні кешке Коккрофт пен Уолтон Рутерфордтың үйінде кездесіп, Nature журналына өздерінің нәтижелерін жариялаған хат жазды. Бұл атом ядросының алғашқы жасанды ыдырауы болды: Link=yes литий + → 2Link=yes гелий + 17.2 МэВ. Бұл жетістік "атомды бөлу" деп кеңінен танылды. Осы жетістіктері үшін Коккрофт пен Уолтон 1938 жылы Хьюз медалімен, ал 1951 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды. Олар протон, дейтерон және альфа бөлшектерін пайдаланып көміртек, азот және оттекті де ыдыратты. Олар радиоактивті изотоптар, соның ішінде көміртек-11 және азот-13 өндіргенін көрсетті. 1929 жылы Коккрофт Сент-Джон колледжінде механика ғылымдарының супервайзері болып тағайындалды. 1931 жылы физика бойынша супервайзер болып тағайындалды, ал 1933 жылы кіші стипендиат болды, бұл оған көптеген ғимараттарды күтпеуге жауапкершілік жүктеді. Колледждің қақпа үйін deathwatch қоңыздары келтірген зақымды жөндеу үшін ішінара бұзуға тура келді, ал Коккрофт электр желілерін қайта құруды қадағалады. 1935 жылы Рутерфорд оны Кеңес Одағына оралған Капицаның орнына Монд лабораториясының зерттеу директоры етіп тағайындады. Ол жаңа криогендік жабдықтарды орнатуды және төмен температурадағы зерттеулерді қадағалады. 1936 жылы Корольдік қоғамның мүшесі болып сайланды.
Link=yes lithium + → 2Link=yes helium + 17.2 MeV
This feat was popularly known as splitting the atom. For this accomplishment, Cockcroft and Walton were awarded the Hughes Medal in 1938, and the Nobel Prize in Physics in 1951. They went on to disintegrate carbon, nitrogen and oxygen using protons, deuterons and alpha particles. They demonstrated that they had produced radioactive isotopes, including carbon 11 and nitrogen 13. In 1929, Cockcroft was appointed a Supervisor in Mechanical Sciences at St John's College. He was appointed a Supervisor in Physics in 1931, and in 1933 became the junior bursar, making him responsible for the upkeep of the buildings, many of which were suffering from neglect. The college gatehouse had to be partly taken down in order to repair damage done by deathwatch beetles, and Cockcroft supervised rewiring of the electrics. In 1935, Rutherford appointed him the director of research at the Mond Laboratory after Kapitza, who had returned to the Soviet Union. He supervised the installation of new cryogenic equipment, and supervised low temperature research. He was elected a Fellow of the Royal Society in 1936,
Екінші дүниежүзілік соғыс
Екінші дүниежүзілік соғыс басталған кезде Коккрофт Радармен жұмыс істейтін Әжеттер министрлігінде Ғылыми зерттеулер жөніндегі директордың көмекшісі лауазымына тағайындалды. 1938 жылы сэр Генри Тизард Коккрофтқа Chain Home жүйесін көрсетті, ол Корольдік әуе күштерінің (RAF) жағалау бойындағы ерте ескерту радиолокациялық станцияларының желісі болып, ұшақтарды анықтау және оларды қадағалау үшін салынған еді. Ол ғалымдарды жүйе толыққанды жұмыс істеуіне көмектесу үшін жіберді. 1940 жылы ол Ғылыми зерттеулер және техникалық даму жөніндегі консультативтік кеңестің құрамына кірді. 1940 жылдың сәуірінде ол Фриш-Пейерлс меморандумынан туындаған мәселелерді қарастыру үшін құрылған Әуе соғысының ғылыми зерттеу комитетінің мүшесі болды, онда атом бомбасының техникалық жағынан мүмкін екендігі есептелген. Бұл комитет 1940 жылдың маусымында Коккрофттың да мүшесі болған MAUD комитетімен алмастырылды. Бұл комитет Ұлыбританиядағы маңызды алғашқы зерттеулерді жүргізді. 1940 жылдың тамызында Коккрофт Тизард миссиясының құрамында АҚШ-қа сапар шекті. Ұлыбритания көптеген жаңа технологияларды дамытқанмен, оларды толыққанды пайдалануға қабілетті өндірістік қуаты болмағандықтан, оларды соғысқа қатыспаған АҚШ-пен бөлісу туралы шешім қабылданды. Тизард миссиясы ұсынған ақпарат соғыс кезеңінде жасалған ең маңызды ғылыми жетістіктердің бірін құрады. Бөліскен технологиялардың ішінде радар технологиялары, әсіресе Бирмингемдегі Олифант тобы жасаған және американдық тарихшы Джеймс Пинни Бакстер III "біздің жағалауымызға жеткізілген ең құнды жүк" деп сипаттаған қауысша магнетроны, жақындық қысқыштарының жобасы, Франк Уиттлдің реактивті қозғалтқышының егжей-тегжейлі сипаттамасы және атом бомбасының мүмкіндігін сипаттаған Фриш-Пейерлс меморандумы болды. Бұл ең маңыздысы болса да, көптеген басқа да заттар тасымалданды, олардың ішінде ракеталар, турбонаддувтер, нысана көздегіштер және суасты кемелерін анықтау құрылғылары бар еді. 1940 жылдың желтоқсанында ол Ұлыбританияға оралды. Оралғаннан кейін көп ұзамай Коккрофт Хэмпширдегі Крайстчерчтегі Әуе қорғанысын зерттеу және дамыту мекемесінің (ADRDE) бас директоры болып тағайындалды. 1943 жылдың тамызында Квебек келісімі Британдық Tube Alloys жобасын Манхэттен жобасына біріктірді және Манхэттен жобасын бақылау үшін Біріккен саясат комитетін құрды. 1944 жылдың 20 мамырында соңғы келісімге қол қойылды. Оған сәйкес, американдықтар Канадада ауыр сумен жұмыс істейтін ядролық реакторды салуға көмектеседі және коррозия және радиацияның материалдарға тигізетін әсері сияқты мәселелер бойынша техникалық көмек көрсетеді. Олар плутоний химиясы немесе металлургиясы туралы егжей-тегжейлі мәлімет бермеді, бірақ британдықтар өздері зерттеу жұмыстарын жүргізуі үшін сәулеленген уран шашақтарын ұсынды. Келіспеушілік тудырған мәселе Монреаль зертханасының директоры Ханс фон Халбан болды, ол нашар әкімшілік басшы, канадалықтармен жақсы қарым-қатынас орната алмады және американдықтар оны қауіпсіздік тұрғысынан қауіпті деп санады. 1944 жылдың сәуірінде Вашингтонда өткен Біріккен саясат комитетінің отырысында Монреаль зертханасының британдық емес ғалымдары кетуге келісті, ал Коккрофт 1944 жылдың мамырында Монреаль зертханасының жаңа директоры болады. 1944 жылдың 24 тамызында толыққанды NRX реакторын салуды бастамас бұрын, Монреаль зертханасының тор өлшемдері, қаптама материалдары және басқару таяқшалары сияқты есептеулерін сынау үшін кішкентай реактор салу туралы шешім қабылданды. Бұл Zero Energy Experimental Pile (Жоқ энергия эксперименттік үйіндісі) деп аталды, яғни ZEEP. Монреаль қаласының орталығында реактор салу мүмкін емес еді; Канадалықтар Оттавадан солтүстік-батысқа қарай 177 шақырым жерде, Отава өзенінің оңтүстік жағалауындағы Онтарио штатындағы Чалк Ривер жерін таңдады, ал Гроувс осыны мақұлдады. Чалк Ривер зертханасы 1944 жылы ашылды, ал Монреаль зертханасы 1946 жылдың шілдесінде жабылды. 1944 жылдың шілдесінде 8 МВт қуатымен жобаланған қуаты дизайндық өзгерістер арқылы, мысалы, тот баспайтын болаттан жасалған уран таяқшаларын ауыстыру және жеңіл сумен салқындатылатын алюминий таяқшалармен алмастыру арқылы 10 МВт-қа дейін арттырылды. 1945 жылдың 10 қыркүйегінде Чалк Ривер зертханасында жұмыс істеген британдық физик Алан Нанн Мейдің Кеңес Одағының тыңшысы екенін білгенде Коккрофт қатты таң қалды. 1947 жылдың тамызында Коккрофт Нанн Мейдің он жылдық түрме жазасын қысқартуды талап ететін петицияға қол қойған ғалымдардың бірі болды, бұл әрекетіне кейін өкінді.
Соғыстан кейінгі кезең
1945 жылдың сәуірінде Коккрофт пен Олифант Ұлыбританияда ұқсас мекеме құру үшін орын іздестіріп, RAF Харвеллді таңдады. Коккрофтқа 1945 жылдың 9 қарашасында Харвеллдегі Атом энергиясын зерттеу орталығының (AERE) директоры лауазымы ұсынылды. Ресми хабарлама 1946 жылдың 29 қаңтарында жарияланды, бірақ жаңалық жарияланғанға екі ай бұрын, ал Канада үкіметі хабардар болмас бұрын ақпараттар тарап, дипломатиялық инцидент туды. Коккрофт ізбасар табылғанша кетпеуге келісті және ол 1946 жылдың 30 қыркүйегіне дейін Чалк Риверден Харвеллге көшпеді. Осы уақыт аралығында ол жаңа зертхана үшін қызметкерлер жинады. Манхэттен жобасының Лос-Аламос зертханасынан Клаус Фукс Теориялық физика бөлімінің басшысы болды; Монреаль зертханасында Коккрофттың орынбасары Роберт Спенс Химия бөлімінің басшысы болды; H. W. B. Skinner – Жалпы физика бөлімінің, Отто Фриш – Ядролық физика бөлімінің, ал Джон Данворт – Реактор физикасы бөлімінің басшысы болды. Кейіннен Фукс 1950 жылдың 3 ақпанында кеңестік тыңшы ретінде тұтқындалды. Монреаль зертханасы жобалаған және Батыс Еуропада жұмыс істейтін алғашқы ядролық реактор болған, «Графит төмен энергиялық эксперименталды қазандығы» (GLEEP) деп аталатын реактор 1947 жылдың 15 тамызында іске қосылды. Одан кейін 1948 жылдың 3 шілдесінде AERE жобалаған 6 МВт зерттеу реакторы BEPO іске қосылды. Ұлыбританияда ауыр судың жетіспеуіне байланысты BEPO графитпен жұмыс істейтін реактор ретінде жобаланып, салынды. Харвелл Виндскейлдегі реакторларды және ондағы химиялық ажырату орнатын жобалауға қатысты. Коккрофттың басшылығымен AERE соғыстан кейінгі жылдары шекаралық термоядролық зерттеулерге, соның ішінде ZETA бағдарламасына қатысты. Джордж Пейджет Томсон 1946 жылы Лондондағы Императорлық колледжінде термоядролық зерттеулерді бастады. Бұл зерттеулер кейіннен Аллибон басшылығымен Альдермастондағы Associated Electrical Industries зертханасына берілді. Оксфорд университетінде Питер Тонеман басшылығымен тәуелсіз зерттеулер басталды. 1951 жылы Коккрофт Оксфорд тобының Харвеллге көшірілуін ұйымдастырды. Коккрофт Тонеманның Харвелл тобының ZETA (Zero Energy Thermonuclear Assembly) құрылысын және Аллибонның AEI тобының кішігірім Sceptre құрылысын мақұлдады. Джеймс Л. Тактың Лос-Аламос зертханасындағы тобы да термоядролық зерттеулер жүргізді, ал Коккрофт американдықтармен ортақ нәтижелерді жариялау туралы келісімге келді, бұл 1958 жылы орындалды. Коккрофттың үнемі жетістікке жақын екендігіне сенуіне қарамастан, термоядролық энергия қол жеткізе алмайтын мақсат болып қала берді.
Коккрофттың ақымақтық
АЭРИ директоры ретінде Коккрофт Виндскаль плутоний өндіру реакторларының түтін шығару құбырларына үлкен шығындармен жоғары тиімді сүзгілер орнатылуын қатаң талап етті. Бұл Теннесси штатының Оук-Ридж қаласындағы X10 графит реакторының жанында уран оксиді табылуы туралы хабарламаға жауап болды. Сүзгілер құбырлар жобаланғаннан кейін орнатылғандықтан, түтін шығару құбырларының үстінде көзге түсетін ісіктерге айналды. Реакторлар пайдалану барысында таза және коррозияға ұшырамауы үшін жобаланған, сондықтан сүзгілерге ұсталатын бөлшектер болмайды деп есептелді. Сонымен қатар, Оук-Ридждегі уран оксиді реактордан емес, химиялық өндіріс орнынан шыққан. Сондықтан бұл сүзгілер «Коккрофттың қателігі» деп аталды. Бірақ 1957 жылы екі реактордың бірінің ядросы өртенген кезде, сүзгілер радиоактивті материалдың одан да көп мөлшерде таралуына жол бермеді. 1960 жылдары Қорғаныс министрлігінің болашақ ғылыми кеңесшісі Теренс Прайс «апаттан кейін «қателік» деген сөз орынсыз болып көрінді» деп мәлімдеді.
Кейінгі өмірі
1959 жылғы 24 қаңтарда Кембридж университеті Черчилль колледжін ресми мойындады. Екі күннен кейін, қамқоршылар кеңесі Коккрофтың колледждің алғашқы директоры болып тағайындалатынын жариялады. Гуманитарлық және әлеуметтік ғылымдар оқытылса да, студенттердің 70 пайызы ғылым мен технология саласындағы пәндерді оқитын болады. Ол алғашқы ғылыми қызметкерлерді таңдап, бастапқы құрылыс жұмыстарын бақылады. Колледжге шатыр салу мәселесі дау тудырды. 1961 жылы Кембридждегі дәстүр бойынша, колледждің кіреберісіне шатыр салу жоспары, бейкүнә атеист Фрэнсис Криктің ғылыми қызметкерліктен кетуіне әкелді. Алғашқы студенттер 1961 жылы келді, ал колледж толыққанды аяқталмай тұрған күйінде 1964 жылғы 5 маусымда Эдинбург герцогы, принц Филипп ресми түрде ашты. Коккрофт 1954-1956 жылдары Физика институтының және ғылымды дамыту жөніндегі Британ қауымдастығының президенті болды. 1961-1965 жылдары Канберрадағы Австралия Ұлттық университетінің канцлері қызметін атқарды. Бұл қызмет көбінесе рәсімдік сипатта болды, ол диплом табыстау рәсімдеріне жылына бір рет қатысты. 1944 жылы ол Рутерфордты еске алу лекциясын оқыды. Коккрофт CERN кеңесіндегі британдық өкіл және Ғылыми-өнеркәсіптік зерттеулер департаментінің ядролық физика жөніндегі кіші комитетінің төрағасы болды. Бұл жағдай қалыпты еді, ғалымдар көбінесе ордендермен марапатталмайтын, бірақ ол 1953 жылдың мамырында Бат орденінің командирі атанды. Бұл сирек болғандықтан, ғалымдар Әлдешев орденіне мүше болуды артық құрмет деп есептеді; Коккрофт 1956 жылдың желтоқсанында Әлдешев орденінің мүшесі болды. Ол 1954 жылы Корольдік медаль, 1955 жылы Фарадей медалі, 1947 жылы Американың бостандық медалі және 1961 жылы «Бейбітшілік үшін атом» сыйлығын алды, сондай-ақ 1955 жылы Португалиядан Әскери Христиан орденінің командирі, ал 1958 жылы Испаниядан Альфонсо X орденінің үлкен кресімен марапатталды. Коккрофттың есімімен Чеширдегі Даресбери зертханасындағы Коккрофт институты, Брайтон университетінің Коккрофт ғимараты және Салфорд университетінің Коккрофт ғимараты аталды. Австралия Ұлттық университетінің Физикалық ғылымдар және инженерия зерттеу мектебінің ең көне ғимараты – Коккрофт ғимараты оның құрметіне аталған. Коккрофттың құжаттары Кембридждегі Черчилль мұрағат орталығында сақталады және оларға жұртшылық қол жеткізе алады. Олардың ішінде оның зертханалық күнделіктері, хат алмасулары, фотосуреттері (Чалк Ривердің құрылысын бейнелейтін ондаған фотосурет, CKFT 26/4), диссертациялары және саяси құжаттары бар.