Введение
Американский экспериментальный физик и писатель, американский экспериментальный физик Роберт Бенджамин Лейтон (Robert Benjamin Leighton; 10 сентября 1919 – 9 марта 1997) был выдающимся американским экспериментальным физиком, всю свою профессиональную карьеру проведшим в Калифорнийском технологическом институте (Caltech). На протяжении своей карьеры он занимался физикой твердого тела, физикой космических лучей, зарождающейся физикой частиц, солнечной физикой, планетологией, инфракрасной астрономией, а также миллиметровой и субмиллиметровой астрономией. В последних четырех областях его новаторские работы открыли совершенно новые направления исследований, которые впоследствии развились в активные научные сообщества.
the American experimental physicist
Robert Benjamin Leighton ('/l//eɪ//t//ən/; September 10, 1919 – March 9, 1997) was a prominent American experimental physicist who spent his professional career at the California Institute of Technology (Caltech). His work over the years spanned solid state physics, cosmic ray physics, the beginnings of modern particle physics, solar physics, the planets, infrared astronomy, and millimeter and submillimeter wave astronomy. In the latter four fields, his pioneering work opened up entirely new areas of research that subsequently developed into vigorous scientific communities.
Ранние годы
Лейтон родился в Детройте, где его отец изготавливал прецизионные штампы для автомобильной компании. После переезда в Сиэтл семья распалась, и его отец вернулся в Детройт. Его мать переехала в центр Лос-Анджелеса, где работала горничной в отеле. Лейтон вырос в Лос-Анджелесе и завершил первые два года обучения в Лос-Анджелесском городском колледже. В 1939 году его приняли в Калтех на третий курс, но он продолжал жить дома, помогая содержать мать и себя, работая над сборкой рентгеновского оборудования для лаборатории Келлогга.
Образование и Калтех
Лейтон получил степень бакалавра в области электротехники в Калифорнийском технологическом институте в 1941 году. Затем он перешел на физику и получил степени магистра (1944) и доктора философии (1947) в этом же институте. Его докторская диссертация была посвящена исследованию удельной теплоемкости кубических гранецентрированных кристаллов, и была выполнена под руководством Уильяма В. Хьюстона и Пола Софуса Эпштейна. Он присоединился к преподавательскому составу Калтеха в 1949 году и занимал должность председателя отделения физики, математики и астрономии с 1970 по 1975 год. Лейтон был известным педагогом в Калтехе. Его книга "Принципы современной физики", опубликованная в 1959 году, стала стандартным и влиятельным учебником.
Выход на пенсию
Лейтон вышел на пенсию из преподавания в 1985 году и из исследовательской работы в 1990 году, занимая должность профессора физики имени Уильяма Л. Валентина (emeritus). Некролог Роберта Лейтона был опубликован в The New York Times 14 марта 1997 года, через пять дней после его кончины. Центральная библиотека Лос-Анджелеса, где Лейтон в детстве после школы читал книги по математике и астрономии, также вскоре после его смерти организовала симпозиум и выставку в его честь.
Отношения
Лейтон и его давний коллега из Калтеха Ричард Фейнман были близкими друзьями. В начале 1960-х годов он более двух лет потратил на то, чтобы переработать записи лекций Ричарда Фейнмана по физике в «Лекции по физике» (1964–1966), которые с тех пор неизменно пользуются успехом. Помимо этого, он совместно с Робби Вогтом создал сборник задач к «Лекциям по физике». Один из сыновей Лейтона, Ральф, также сотрудничал с Фейнманом при создании нескольких книг.
Научные достижения
Лейтон был известен как выдающийся гениальный физик и астрофизик на протяжении 58 лет работы в Калифорнийском технологическом институте. Он не считал ни одну инструментальную проблему слишком сложной, особенно если она могла открыть новую часть электромагнитного спектра для наблюдений. Если он находил недорогое решение, он строил аппарат в свободное время для использования другими и для себя. Лейтон строил, совершенствовал и использовал камеры Вильсона для идентификации и измерения новых продуктов столкновений космических лучей. Он исследовал каналы распада мю-мезонов и распознал несколько странных частиц в начале развития физики частиц. В 1949 году Лейтон сыграл ключевую роль в доказательстве того, что продукты распада мю-мезона – это два нейтрино и электрон, и он выполнил первое измерение энергетического спектра электрона распада (в то время эксперименты с низкой статистикой предполагали участие только одного нейтрино). В 1950 году он впервые наблюдал распад странных частиц после первоначального обнаружения двух случаев в Англии в 1947 году. В течение следующих семи лет он уточнил многие свойства, такие как масса, время жизни, каналы распада и энергии, нескольких новых странных частиц, в частности, лямбда, сигма и так называемых тогда тета-частиц (K-мезонов). Его область исследований эволюционировала от физики к астрофизике, поскольку он помогал астрономии обрести современный облик. Около 1956 года Лейтон заинтересовался физикой внешних слоев Солнца. С присущей ему изобретательностью и проницательностью он разработал солнечные камеры, использующие эффект Доплера и эффект Зеемана. Они были успешно применены для изучения магнитных и скоростных полей на Солнце. С помощью камеры Зеемана Лейтон составил детальную карту сложных структур магнитного поля Солнца с высоким разрешением. Еще более впечатляющими были его открытия пятиминутных колебаний в локальных скоростях поверхности и "супергрануляции" – структуры горизонтальных конвекционных потоков в крупных ячейках движущегося вещества. Позднее эти солнечные колебания были признаны внутренне заключенными акустическими волнами, открыв совершенно новые области гелиосейсмологии и солнечной магнитоконвекции. Сам Лейтон вскоре понял, что ячейки солнечной магнитоконвекции приведут к эффективной диффузии потока на поверхности Солнца (теперь называемой диффузией Лейтона), и включил это в модель солнечного цикла. В начале 1960-х годов Лейтон разработал и изготовил новый, недорогой инфракрасный телескоп, включавший в себя простой массив из восьми фотоэлементов из сульфида свинца. Эти элементы были избыточными от оборонной промышленности; они были разработаны для системы теплового самонаведения ракеты Sidewinder. Начиная с 1965 года, он и Джерри Нойгебауэр использовали новый телескоп для обзора примерно 70 процентов неба, видимого из обсерватории Маунт-Уилсон, собирая данные в виде зигзагообразных линий на ленточном самописце. Это положило начало новой области инфракрасной астрономии. В результате исследования "Двухмикронный обзор неба", опубликованного в 1969 году, было обнаружено 5612 инфракрасных источников, подавляющее большинство из которых ранее не были занесены в каталоги. Некоторые из них оказались новыми звездами, все еще окруженными пылевыми протозвездными оболочками, в то время как другие – сверхгигантами на последних стадиях эволюции, погруженными в расширяющиеся пылевые оболочки вещества, выбрасываемого самими звездами. Разработка Лейтоном в середине 1950-х годов фотооборудования позволила ему получить лучшие изображения планет, когда-либо достигнутые к тому времени, с 60- и 100-дюймовых телескопов, и привела к его работе в качестве руководителя группы в Лаборатории реактивного движения (JPL) для исследований визуализации в рамках миссий Mariner 4, 6 и 7 на Марс в середине 1960-х годов. Как руководитель группы и опытный экспериментальный физик, Лейтон сыграл ключевую роль в формировании и руководстве разработкой первой цифровой телевизионной системы JPL для использования в дальнем космосе: пролета Mariner 4 мимо Марса в 1964 году. Он также внес вклад в первые усилия по обработке и улучшению изображений, ставшие возможными благодаря цифровому формату данных. В 1967 году он получил премию Американского института аэронавтики и космонавтики за эксперименты Mariner по телевидению, а в 1971 году – медаль NASA за выдающиеся научные достижения. В 1970-х годах интерес Лейтона сместился на разработку больших, недорогих параболических антенн, которые можно было бы использовать для проведения миллиметровой интерферометрии и субмиллиметровой астрономии. Вновь его выдающиеся экспериментальные способности открыли новое направление в науке в Калифорнийском технологическом институте, которое активно развивается в Радиообсерватории Оуэнс-Вэлли в Калифорнии и в Субмиллиметровой обсерватории Калтеха на Мауна-Кеа, Гавайи, с использованием "тарелок Лейтона".
Почести и награды
Лейтон был избранным членом Национальной академии наук и служил в ее Совете по космическим наукам. В 1986 году Лейтон разделил премию Рамфорда за достижения в области инфракрасной астрономии, а в 1988 году был удостоен медали Джеймса Крейга Уотсона за его работу по созданию и применению новых инструментов и техник, которые открыли совершенно новые направления в астрономии – солнечные осцилляции, инфракрасные обзоры, телескопы со стабилизацией вращения и большие миллиметровые рефлекторы. В 2009 году кратер диаметром 66 км в области Сиртис-Майор на Марсе был назван в его честь.