Ллевеллин Гиллет Томас: Жизнь и научные достижения
Llewellyn Thomas
Ллевелин Томас: британский физик и математик, вклад в атомную физику, теорию Томаса-Ферми и алгоритм Томаса. Прецессия Томаса и спин-орбитальное взаимодействие.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Британский физик и прикладной математик (1903–1992)
British physicist and applied mathematician (1903–1992)
Льюэллин Хильет Томас (21 октября 1903 – 20 апреля 1992) – британский физик и прикладной математик. Он наиболее известен своими вкладами в атомную и молекулярную физику, а также в физику твердого тела. К его ключевым достижениям относятся вычисление релятивистских эффектов на спин-орбитальное взаимодействие в атоме водорода (прецессия Томаса), создание приближенной теории квантовых систем многих тел (теория Томаса — Ферми) и разработка эффективного метода решения тридиагональных систем линейных уравнений (алгоритм Томаса).
Llewellyn Hilleth Thomas (21 October 1903 – 20 April 1992) was a British physicist and applied mathematician. He is best known for his contributions to atomic and molecular physics and solid state physics. His key achievements include calculating relativistic effects on the spin orbit interaction in a hydrogen atom (Thomas precession), creating an approximate theory of body quantum systems (Thomas Fermi theory), and devising an efficient method for solving tridiagonal system of linear equations (Thomas algorithm).
Жизнь и образование
Родился в Лондоне, учился в Кембриджском университете, где в 1924, 1927 и 1928 годах соответственно получил степени бакалавра, доктора философии и магистра. В 1925–1926 учебном году, находясь в Институте Бора в Копенгагене по стипендии для научных исследований, он предложил прецессию Томаса в 1926 году для объяснения расхождений между предсказаниями, основанными на теории спин-орбитального взаимодействия, и экспериментальными данными. В 1929 году он получил должность профессора физики в Университете штата Огайо, где проработал до 1943 года. В 1933 году женился на Наоми Эстель Фрех. В 1935 году он был научным руководителем магистерской диссертации Леонарда Шиффа, которая была опубликована в соавторстве с Томасом. С 1943 по 1945 год Томас занимался баллистикой на Абердинском испытательном полигоне в Мэриленде. В 1946 году он присоединился к персоналу Лаборатории научных вычислений Уотсона при Колумбийском университете, где оставался до 1968 года. В 1958 году он был избран членом Национальной академии наук. В 1963 году Томас был назначен первым научным сотрудником IBM в Исследовательском центре Уотсона. В 1968 году он был назначен профессором Университета штата Северная Каролина, где вышел на пенсию в 1976 году. Он умер в Рали, Северная Каролина.
Born in London, he studied at Cambridge University, receiving his BA, PhD, and MA degrees in 1924, 1927 and 1928 respectively. While on a Traveling Fellowship for the academic year 1925–1926 at Bohr's Institute in Copenhagen, he proposed Thomas precession in 1926, to explain the difference between predictions made by spin orbit coupling theory and experimental observations. In 1929 he obtained a job as a professor of physics at the Ohio State University, where he stayed until 1943. He married Naomi Estelle Frech in 1933. In 1935 he was the master's thesis advisor for Leonard Schiff, whose thesis was published with Thomas as coauthor. From 1943 until 1945 Thomas worked on ballistics at the Aberdeen Proving Ground in Maryland. In 1946 he became a member of the staff of the Watson Scientific Computing Laboratory at Columbia University, remaining there until 1968. In 1958 he was elected as a member of the National Academy of Sciences. In 1963, Thomas was appointed as IBM's First Fellow in the Watson Research Center. He was appointed professor at North Carolina State University in 1968, retiring from this position in 1976. He died in Raleigh, North Carolina.
Вклад
Томас был ответственен за множество прорывов в физике. Прецессия Томаса — это поправка к взаимодействию спина и орбиты атома в квантовой механике, учитывающая релятивистское замедление времени между электроном и атомным ядром. Модель Томаса — Ферми — это статистическая модель взаимодействия электронов и ионов, которая впоследствии стала основой теории функционала плотности. Коллапс Томаса — это эффект в физике малого числа частиц, соответствующий бесконечному значению энергии связи трех частиц для потенциалов с нулевым радиусом действия. В математике его имя часто связывают с эффективным методом исключения Гаусса для тридиагональных матриц — алгоритмом Томаса.
Thomas was responsible for multiple advances in physics. The Thomas precession is a correction to the atomic spin orbit interaction in quantum mechanics, which takes into account the relativistic time dilation between the electron and the atomic nucleus. The Thomas–Fermi model is a statistical model for electron ion interactions, which later formed the basis of density functional theory. The Thomas collapse is effect in few body physics, which corresponds to infinite value of the three body binding energy for zero range potentials. In mathematics, his name is frequently attached to an efficient Gaussian elimination method for tridiagonal matrices—the Thomas algorithm.
Известные публикации
Томас Л. Х. Движение вращающегося электрона // Nature. — 1926. — Vol. 117. — P. 514. — doi:10.1038/117514a0. Томас Л. Х. Расчет атомных полей // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1927. — Vol. 23. — P. 542–548. — doi:10.1017/S0305004100011683. Томас Л. Х. Кинематика электрона с осью // Philosophical Magazine. — 1927. — Vol. 3. — P. 1–22. — doi:10.1080/14786440108564170. Томас Л. Х. Радиационное поле в движущейся жидкости // Quarterly Journal of Mathematics. — 1930. — Vol. 1. — P. 239–251. — doi:10.1093/qmath/os1.1.239. Томас Л. Х. Взаимодействие между нейтроном и протоном и структура H3 // Physical Review. — 1935. — Vol. 47. — P. 903–909. — doi:10.1103/PhysRev.47.903. Томас Л. Х. Пути ионов в циклотроне I. Орбиты в магнитном поле // Physical Review. — 1938. — Vol. 54. — P. 580–588. — doi:10.1103/PhysRev.54.580. Шаффер У. Х., Нильсен Х. Х., Томас Л. Х. Энергии вращения-колебания тетраэдрически симметричных пентатомных молекул. I // Physical Review. — 1939. — Vol. 56. — P. 895–907. — doi:10.1103/PhysRev.56.895. Томас Л. Х. Практический метод решения некоторых задач в квантовой механике путем последовательного удаления членов из гамильтониана с помощью контактных преобразований динамических переменных. Часть I. Общая теория // Journal of Chemical Physics. — 1942. — Vol. 10. — P. 532–537. — doi:10.1063/1.1723760. Томас Л. Х. Замечание о теории фронта ударной волны Беккера // Journal of Chemical Physics. — 1944. — Vol. 12. — P. 449–453. — doi:10.1063/1.1723889. Шелдон Дж., Томас Л. Х. Использование крупномасштабных вычислений в физике // Journal of Applied Physics. — 1953. — Vol. 24. — P. 235–242. — doi:10.1063/1.1721257. Томас Л. Х. Стабильность плоского течения Пуазейля // Physical Review. — 1953. — Vol. 91. — P. 780–783. — doi:10.1103/PhysRev.91.780. Бакамджиан Б., Томас Л. Х. Релятивистская динамика частиц. II // Physical Review. — 1953. — Vol. 92. — P. 1300–1310. — doi:10.1103/PhysRev.92.1300. Томас Л. Х. Меры противодействия спутникам // Time. — 3 мая 1954 года. Томас Л. Х., Умеда К. Факторы рассеяния атомов, рассчитанные на основе атомной модели TFD // Journal of Chemical Physics. — 1957. — Vol. 26. — P. 293–303. — doi:10.1063/1.1743287.
Thomas L. H. The motion of the spinning electron // Nature. — 1926. — Vol. 117. — P. 514. — doi:10.1038/117514a0. Thomas L. H. The calculation of atomic fields // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1927. — Vol. 23. — P. 542–548. — doi:10.1017/S0305004100011683. Thomas L. H. The kinematics of an electron with an axis // Philosophical Magazine. — 1927. — Vol. 3. — P. 1—22. — doi:10.1080/14786440108564170. Thomas L. H. Radiation field in a fluid in motion // Quarterly Journal of Mathematics. — 1930. — Vol. 1. — P. 239–251. — doi:10.1093/qmath/os 1.1.239. Thomas L. H. The interaction between a neutron and a proton and the structure of H3 // Physical Review. — 1935. — Vol. 47. — P. 903–909. — doi:10.1103/PhysRev.47.903. Thomas L. H. The paths of ions in the cyclotron I. Orbits in the magnetic field // Physical Review. — 1938. — Vol. 54. — P. 580–588. — doi:10.1103/PhysRev.54.580. Shaffer W. H., Nielsen H. H., Thomas L. H. The rotation vibration energies of tetrahedrally symmetric pentatomic molecules. I // Physical Review. — 1939. — Vol. 56. — P. 895–907. — doi:10.1103/PhysRev.56.895. Thomas L. H. A Practical Method for the Solution of Certain Problems in Quantum Mechanics by Successive Removal of Terms from the Hamiltonian by Contact Transformations of the Dynamical Variables Part I. General Theory // Journal of Chemical Physics. — 1942. — Vol. 10. — P. 532–537. — doi:10.1063/1.1723760. Thomas L. H. Note on Becker's Theory of the Shock Front // Journal of Chemical Physics. — 1944. — Vol. 12. — P. 449–453. — doi:10.1063/1.1723889. Sheldon J., Thomas L. H. The use of large scale computing in physics // Journal of Applied Physics. — 1953. — Vol. 24. — P. 235–242. — doi:10.1063/1.1721257. Thomas L. H. The stability of plane Poiseuille flow // Physical Review. — 1953. — Vol. 91. — P. 780–783. — doi:10.1103/PhysRev.91.780. Bakamjian B., Thomas L. H. Relativistic particle dynamics. II // Physical Review. — 1953. — Vol. 92. — P. 1300–1310. — doi:10.1103/PhysRev.92.1300. Thomas L. H. Satellite Countermeasures // Time. — 1954, May 3. Thomas L. H., Umeda K. Atomic Scattering Factors Calculated from the TFD Atomic Model // Journal of Chemical Physics. — 1957. — Vol. 26. — P. 293–303. — doi:10.1063/1.1743287.