Фриц Лондон: биография, вклад в химию и физику (лондоновские силы, сверхпроводимость). Ученый, бежавший от нацизма, номинировался на Нобелевскую премию.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Американский физик немецкого происхождения (1900–1954)
American German physicist (1900–1954)
Фриц Вольфганг Лондон (7 марта 1900 – 30 марта 1954) – физик, родившийся в Германии, и профессор Университета Дьюка. Его фундаментальные работы в области теории химической связи и межмолекулярных сил (сил дисперсии Лондона) сегодня считаются классическими и рассматриваются в стандартных учебниках физической химии. Вместе со своим братом Хайнцем Лондоном он внес значительный вклад в понимание электромагнитных свойств сверхпроводников, используя уравнения Лондона, и пять раз был номинирован на Нобелевскую премию по химии.
Fritz Wolfgang London (March 7, 1900 – March 30, 1954) was a German born physicist and professor at Duke University. His fundamental contributions to the theories of chemical bonding and of intermolecular forces (London dispersion forces) are today considered classic and are discussed in standard textbooks of physical chemistry. With his brother Heinz London, he made a significant contribution to understanding electromagnetic properties of superconductors with the London equations and was nominated for the Nobel Prize in Chemistry on five separate occasions.
Биография
Лондон родился в Бреслау, Германия (ныне Вроцлав, Польша) как сын Франца Лондона (1863–1917). Будучи евреем, Лондон лишился должности в Берлинском университете после принятия нацистской партией Гитлера расовых законов 1933 года. Он занимал временные должности в Англии и Франции и эмигрировал в Соединенные Штаты в 1939 году, став натурализованным гражданином в 1945 году. Позднее в жизни Лондон был профессором в Университете Дьюка. В 1953 году он был удостоен медали Лоренца. Он скончался от болезни сердца в Дареме, штат Северная Каролина, в 1954 году.
London was born in Breslau, Germany (now Wrocław, Poland) as the son of Franz London (1863 1917). Being a Jew, London lost his position at the University of Berlin after Hitler's Nazi Party passed the 1933 racial laws. He took visiting positions in England and France, and emigrated to the United States in 1939, of which he became a naturalized citizen in 1945. Later in his life, London was a professor at Duke University. He was awarded the Lorentz Medal in 1953. He died from a heart ailment in Durham, North Carolina, in 1954.
Академические достижения
Ранние работы Лондона с Уолтером Гейтлером в области химической связи теперь рассматриваются в любом учебнике по физической химии. Эта работа была первой, которая правильно объяснила связь в гомоядерной молекуле, такой как H2. Не случайно, что работа Гейтлера — Лондона появилась вскоре после введения квантовой механики Гейзенбергом и Шредингером, поскольку квантовая механика была ключевой в их объяснении ковалентной связи. Другим необходимым условием было осознание того, что электроны неразличимы, как это выражено в принципе Паули. Другие ранние работы Лондона были посвящены межмолекулярным силам. Он ввел термин «эффект дисперсии» для описания притяжения между двумя атомами инертного газа на большом расстоянии (например, около 1 нанометра). В настоящее время это притяжение часто называют «силой Лондона». В 1930 году он (совместно с Р. Эйзеншицем) представил единое описание взаимодействия двух атомов благородного газа, которые притягиваются на больших расстояниях, но отталкиваются на малых. Эйзеншиц и Лондон показали, что это отталкивание является следствием требования антисимметричности электронной волновой функции при перестановке электронов. Эта антисимметричность обусловлена принципом Паули и тем фактом, что электроны являются фермионами. Для атомов и неполярных молекул дисперсионная сила Лондона является единственной межмолекулярной силой и отвечает за их существование в жидком и твердом состояниях. Для полярных молекул эта сила является частью сил Ван-дер-Ваальса, наряду с силами между постоянными дипольными моментами молекул. Лондон был первым теоретиком-физиком, который выдвинул фундаментальное и в то время спорное предположение о том, что сверхтекучесть неразрывно связана с конденсацией бозонов Эйнштейна, явлением, известным сейчас как конденсация Бозе — Эйнштейна. Бозе осознал, что статистика безмассовых фотонов также применима к массивным частицам; он не вносил вклад в теорию конденсации бозонов. Лондон также был одним из первых авторов (вместе со Шредингером), правильно понявших принцип локальной калибровочной инвариантности (Вейля) в контексте новой квантовой механики. Лондон предсказал эффект квантования потока в сверхпроводниках и вместе со своим братом Хайнцем постулировал, что электродинамика сверхпроводников описывается полем с массой. То есть, хотя магнитный поток вытесняется из сверхпроводника, это происходит экспоненциально на конечном расстоянии с показателем, который теперь называется лондонской глубиной проникновения. Лондон также разработал теорию вращательного отклика сверхпроводника, указав, что вращение сверхпроводника генерирует магнитное поле — лондоновский момент. Этот эффект используется в моделях динамики вращения нейтронных звезд.
London's early work with Walter Heitler on chemical bonding is now treated in any textbook on physical chemistry. This paper was the first to properly explain the bonding in a homonuclear molecule such as H2. It is no coincidence that the Heitler–London work appeared shortly after the introduction of quantum mechanics by Heisenberg and Schrödinger, because quantum mechanics was crucial in their explanation of the covalent bond. Another necessary ingredient was the realization that electrons are indistinguishable, as expressed in the Pauli principle. Other early work of London was in the area of intermolecular forces. He coined the expression "dispersion effect" for the attraction between two rare gas atoms at large (say about 1 nanometer) distance from each other. Nowadays this attraction is often referred to as "London force". In 1930 he gave (together with R. Eisenschitz) a unified treatment of the interaction between two noble gas atoms that attract each other at large distance, but repel each other at short distances. Eisenschitz and London showed that this repulsion is a consequence of enforcing the electronic wavefunction to be antisymmetric under electron permutations. This antisymmetry is required by the Pauli principle and the fact that electrons are fermions. For atoms and nonpolar molecules, the London dispersion force is the only intermolecular force, and is responsible for their existence in liquid and solid states. For polar molecules, this force is one part of the van der Waals force, along with forces between the permanent molecular dipole moments. London was the first theoretical physicist to make the fundamental, and at the time controversial, suggestion that superfluidity is intrinsically related to the Einstein condensation of bosons, a phenomenon now known as Bose–Einstein condensation. Bose recognized that the statistics of massless photons could also be applied to massive particles; he did not contribute to the theory of the condensation of bosons. London was also one of the early authors (including Schrödinger) to have properly understood the principle of local gauge invariance (Weyl) in the context of the then new quantum mechanics. London predicted the effect of flux quantization in superconductors and with his brother Heinz postulated that the electrodynamics of superconductors is described by a massive field. I. e. that whilst magnetic flux is expelled from a superconductor, this happens exponentially over a finite length with an exponent which is now called the London penetration depth. London also developed a theory of a rotational response of a superconductor, pointing out that rotation of a superconductor generates magnetic field London moment. This effect is used in models of rotational dynamics of neutron stars.
Лекции и премия Фрица Лондона
С 1956 года Лекции памяти Фрица Лондона представляют научному сообществу Университета Дьюка выдающихся лекторов, среди которых двадцать лауреатов Нобелевской премии. Научные интересы каждого лектора соприкасаются с одной или несколькими областями физики и химии, в которые внёс вклад Фриц Лондон. В декабре 1972 года Джон Бардин, дважды лауреат Нобелевской премии по физике, учредил целевой фонд «для увековечения памяти Фрица Лондона, выдающегося учёного и преподавателя Университета Дьюка с 1939 по 1954 год, а также для поддержки исследований и развития физики в Университете Дьюка и в более широком научном сообществе». Средства фонда предназначены для финансирования премии памяти Фрица Лондона, присуждаемой за выдающийся вклад в физику низких температур, и для организации Лондонских мемориальных лекций в Университете Дьюка.
Since 1956, the Fritz London Memorial Lectures have brought to the scientific community at Duke University a distinguished group of lecturers including twenty Nobel laureates. The scientific interests of each lecturer impinge at one or more points upon the various fields of physics and chemistry to which Fritz London contributed. In December 1972, John Bardeen, two time winner of the Nobel Prize in Physics, established an endowment fund "to perpetuate the memory of Fritz London, distinguished scientist and member of the Duke faculty from 1939 to the time of his death in 1954, and to promote research and understanding of Physics at Duke University and in the wider scientific community". The fund is to be used to underwrite the Fritz London Memorial Prize, given in recognition of outstanding contributions in Low Temperature Physics, and provide support for the London Memorial Lectures at Duke University.