Джон Таунсенд: Жизнь и научные труды физика-математика

Введение

Ирландский британский математический физик сэр Джон Сили Эдвард Таунсенд, FRS (7 июня 1868 – 16 февраля 1957) был ирландским британским математическим физиком, проводившим различные исследования в области электрической проводимости газов (кинетики электронов и ионов) и непосредственно измерявшим электрический заряд. Он занимал должность профессора физики в Оксфордском университете. Он открыл явление электронного лавинного разряда, известное как разряд Таунсенда.

Карьера

Джон Таунсенд родился в Галвее, графство Галвей, Ирландия, сыном Эдварда Таунсенда, профессора гражданского строительства в Королевском колледже Галвея, и Джудит Таунсенд. В 1885 году он поступил в Тринити-колледж в Дублине, был избран стипендиатом колледжа в 1888 году и занял первое место в классе по математике, получив степень бакалавра в 1890 году. Он стал стипендиатом Клерка Максвелла и поступил в Тринити-колледж в Кембридже, где одновременно с Эрнестом Резерфордом начал заниматься исследовательской работой. В лаборатории Кавендиша он учился у Дж. Дж. Томсона. Он разработал «теорию столкновений Таунсенда». Таунсенд внес важный вклад в изучение электрической проводимости газов («таунсендовский разряд» около 1897 года). Эта работа позволила определить элементарный электрический заряд с помощью капельного метода, который позднее был усовершенствован Робертом Эндрюсом Милликаном. В 1900 году Таунсенд стал профессором физики в Оксфорде (Wykeham Professor of Physics). В 1901 году он открыл ионизацию молекул ионным ударом и зависимость средней длины свободного пробега электронов (в газах) от энергии (а его независимые исследования столкновений атомов и электронов малой энергии в 1920-х годах впоследствии получили название эффекта Рамзауэра — Таунсенда). 11 июня 1903 года он был избран членом Королевского общества (FRS). В 1914 году он был удостоен медали Хьюза. Во время Первой мировой войны он проводил исследования в Вулвиче, разрабатывая беспроводные методы связи для Королевской военно-морской авиационной службы. Таунсенд был демонстратором в лаборатории, когда Блейни был студентом. Блейни вспоминает случай, когда Таунсенд собрал всех демонстраторов и приступил к опровержению как квантовой механики, так и теории относительности. В межвоенный период Таунсенд возглавлял небольшую, но эффективную группу исследователей, часто стипендиатов Родса, некоторые из которых стали выдающимися физиками. Однако к 1930-м годам его эффективность снизилась. Его считали скучным лектором, догматичным руководителем и оторванным от широкого мира физики. В 1930-х годах никто из немецких беженцев не искал убежища в его лаборатории, в то время как Линдеманн, профессор физики доктора Ли, принял восемь физиков-беженцев, некоторые из которых принесли его кафедре международную известность в области физики низких температур. В конце 1930-х годов университет решил построить новое здание лаборатории Кларендона и внимательно изучил отношения между двумя физическими лабораториями Оксфорда. Рассматривалось предложение преобразовать кафедру Уайкхэма в кафедру теоретической физики. В 1941 году карьера Таунсенда завершилась неудачей. Он отказался поддерживать военные усилия, обучая военнослужащих, и университет назначил комиссию. Комиссия признала Таунсенда виновным в проступке и посоветовала ему уволиться, иначе ему грозило увольнение. Таунсенд, посвященный в рыцари в январе 1941 года, подал в отставку в сентябре на условиях конфиденциальности. Джон Таунсенд провел свою пенсию в Оксфорде, где умер в 1957 году в доме престарелых Акленд.

John Townsend was born at Galway in County Galway, Ireland, son of Edward Townsend, a Professor of Civil Engineering at Queen's College Galway and Judith Townsend. In 1885, he entered Trinity College Dublin, was elected a Scholar of the College in 1888, and came top of the class in mathematics with a BA in 1890. He became a Clerk Maxwell Scholar and entered Trinity College, Cambridge, where he became a research student at the same time as Ernest Rutherford. At the Cavendish laboratory, he studied under J. J. Thomson. He developed the "Townsend's collision theory". Townsend supplied important work to the electrical conductivity of gases ("Townsend discharge" circa 1897). This work determined the elementary electrical charge with the droplet method. This method was improved later by Robert Andrews Millikan. In 1900, Townsend became a Wykeham Professor of Physics at Oxford. In 1901, he discovered the ionization of molecules by ion impact and the dependence of the mean free path on electrons (in gases) of the energy (and his independent studies concerning the collisions between atoms and low energy electrons in the 1920s would later be called the Ramsauer–Townsend effect). On 11 June 1903, he was elected to Fellow of the Royal Society (FRS). He was awarded the Hughes Medal in 1914. During World War I, he researched, at Woolwich, wireless methods for the Royal Naval Air Service. Townsend was a laboratory demonstrator when Brebis Bleaney was an undergraduate. Bleaney recounts an occasion when Townsend gathered together all the demonstrators and proceeded to refute both quantum mechanics and relativity. Between the two world wars, Townsend led an effective small group of researchers, often Rhodes scholars, of whom some became distinguished physicists. However, by the 1930s he had become less effective. He was seen as a boring lecturer, a dogmatic supervisor, and out of touch with the wider world of physics. As the 1930s went on, no German refugees sought refuge in his laboratory, while Lindemann, Dr Lee's professor of Physics, gained eight refugee physicists, some of whom gave his department an international reputation in the world of low temperature physics. In the late 1930s, the University decided to build a new Clarendon Laboratory Building and looked closely at the relations between Oxford's two physics laboratories. There was a suggestion to convert the Wykeham chair into one for theoretical physics. In 1941, Townsend's career came to an unhappy end. He had refused to support the war effort by teaching service men, and the university appointed a visitorial board. This found Townsend guilty of misconduct and advised him that he would be dismissed unless he agreed to resign. Townsend, knighted in January 1941, resigned in September, subject to confidentiality. John Townsend spent his retirement in Oxford, where he died in 1957 in the Acland Nursing Home.