Ганс Бете: Физик и борец за мир

Введение

Немецкий американский ядерный физик (1906–2005)

Во время Второй мировой войны он возглавлял Теоретический отдел в секретной лаборатории Лос-Аламос, разрабатывавшей первые атомные бомбы. Там он сыграл ключевую роль в расчете критической массы оружия и в разработке теории метода взрывной сборки, использованного как в испытании «Тринити», так и в бомбе «Толстяк», сброшенной на Нагасаки в августе 1945 года. После войны Бете также принимал важное участие в разработке водородной бомбы, хотя первоначально присоединился к проекту с надеждой доказать невозможность её создания. Позже Бете вместе с Альбертом Эйнштейном и Комитетом по чрезвычайным ситуациям атомных ученых выступал против ядерных испытаний и гонки вооружений. Он помог убедить администрации Кеннеди и Никсона подписать, соответственно, Договор о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года и Договор по противоракетной обороне 1972 года (SALT I). Он не прекращал научных исследований и продолжал публиковать статьи вплоть до девяноста лет, став одним из немногих ученых, опубликовавших хотя бы одну значимую работу в своей области каждое десятилетие своей почти семидесятилетней карьеры. Фримен Дайсон, бывший его аспирант, назвал его «величайшим решателем проблем XX века».

Ранние годы

Бете родился в Страсбурге, который в то время был частью Рейхсленда Эльзас-Лотарингия, Германия, 2 июля 1906 года, единственным ребенком Анны (урожденной Кун) и Альбрехта Бете, приват-доцента физиологии в Страсбургском университете. Хотя его мать, дочь профессора Страсбургского университета Абрахама Куна, происходила из еврейской семьи, Бетте, как и его отец, воспитывался в протестантской вере и позднее стал атеистом. В 1912 году его отец принял должность профессора и директора Института физиологии в Кильском университете, и семья переехала в квартиру директора при институте. Первоначально он получал домашнее образование у частного учителя вместе с группой из восьми девочек и мальчиков. В 1915 году семья вновь переехала, когда его отец возглавил новый Институт физиологии в Гете-Университете во Франкфурте. Бетте посещал Гёте-гимназию во Франкфурте, Германия. Его обучение было прервано в 1916 году, когда он заболел туберкулезом и был отправлен в Бад-Кройцнах для лечения. К 1917 году он достаточно выздоровел, чтобы посещать местную Реальшуле, а в следующем году его отправили в Оденвальдскую школу – частный, совместный интернат. Он снова учился в Гёте-гимназии в течение последних трех лет средней школы, с 1922 по 1924 год. После сдачи абитура Бетте поступил во Франкфуртский университет в 1924 году и решил изучать химию. Преподавание физики было слабым, и хотя во Франкфурте были выдающиеся математики, такие как Карл Людвиг Зигель и Отто Саш, Бете не нравились их подходы, представлявшие математику оторвано от других наук. Бет обнаружил, что он не очень хорош в экспериментах и испортил свой лабораторный халат, пролив на него серную кислоту, но ему оказалась более интересной углубленная физика, которую преподавал доцент Уолтер Герлах. Герлах ушел в 1925 году и был заменен Карлом Мейснером, который посоветовал Бете поступить в университет с более сильной школой теоретической физики, в частности, в Мюнхенский университет, где он мог бы учиться у Арнольда Зоммерфельда. Бетте поступил в Мюнхенский университет в апреле 1926 года, где Зоммерфельд, по рекомендации Мейснера, принял его в качестве студента. Зоммерфельд читал курс по дифференциальным уравнениям в физике, который понравился Бетте. Благодаря своей известности Зоммерфельд часто получал предварительные экземпляры научных статей, которые выносил на обсуждение на еженедельных вечерних семинарах. Когда Бетте прибыл в Мюнхен, Зоммерфельд только что получил работы Эрвина Шрёдингера по волновой механике. Для своей докторской диссертации Зоммерфельд предложил Бете изучить дифракцию электронов в кристаллах. В качестве отправной точки Зоммерфельд предложил статью Поля Эвальда 1914 года о дифракции рентгеновских лучей в кристаллах. Позже Бет вспоминал, что он стал слишком амбициозен, и, стремясь к большей точности, его вычисления стали излишне сложными. Когда он впервые встретил Вольфганга Паули, Паули сказал ему: «После рассказов Зоммерфельда о вас, я ожидал от вас гораздо большего, чем ваша диссертация». «Думаю, это был комплимент от Паули», – вспоминал Бет позже.

Bethe was born in Strasbourg, which at the time was part of the Reichsland Elsaß Lothringen, Germany, on July 2, 1906, the only child of Anna (née Kuhn) and Albrecht Bethe, a Privatdozent of physiology at the University of Strasbourg. Although his mother, the daughter of Abraham Kuhn, professor at the University of Strasbourg, had a Jewish background, Bethe was raised Protestant, like his father; and he became an atheist later in life. His father accepted a position as professor and director of the Institute of Physiology at the University of Kiel in 1912, and the family moved into the director's apartment at the institute. Initially, he was schooled privately by a professional teacher as part of a group of eight girls and boys. The family moved again in 1915 when his father became the head of the new Institute of Physiology at the Goethe University Frankfurt. Bethe attended the [[Goethe Gymnasium, Frankfurt in Frankfurt, Germany. His education was interrupted in 1916, when he contracted tuberculosis, and he was sent to Bad Kreuznach to recuperate. By 1917, he had recovered sufficiently to attend the local Realschule and the following year, he was sent to the Odenwaldschule, a private, coeducational boarding school. He attended the Goethe Gymnasium again for his final three years of secondary schooling, from 1922 to 1924. Having passed his Abitur, Bethe entered the University of Frankfurt in 1924. He decided to major in chemistry. The instruction in physics was poor, and while there were distinguished mathematicians in Frankfurt such as Carl Ludwig Siegel and Otto Szász, Bethe disliked their approaches, which presented mathematics without reference to the other sciences. Bethe found that he was a poor experimentalist who destroyed his lab coat by spilling sulfuric acid on it, but he found the advanced physics taught by the associate professor, Walter Gerlach, more interesting. Gerlach left in 1925 and was replaced by Karl Meissner, who advised Bethe that he should go to a university with a better school of theoretical physics, specifically the University of Munich, where he could study under Arnold Sommerfeld. Bethe entered the University of Munich in April 1926, where Sommerfeld took him on as a student on Meissner's recommendation. Sommerfeld taught an advanced course on differential equations in physics, which Bethe enjoyed. Because he was such a renowned scholar, Sommerfeld frequently received advance copies of scientific papers, which he put up for discussion at weekly evening seminars. When Bethe arrived, Sommerfeld had just received Erwin Schrödinger's papers on wave mechanics. For his PhD thesis, Sommerfeld suggested that Bethe examine electron diffraction in crystals. As a starting point, Sommerfeld suggested Paul Ewald's 1914 paper on X ray diffraction in crystals. Bethe later recalled that he became too ambitious, and, in pursuit of greater accuracy, his calculations became unnecessarily complicated. When he met Wolfgang Pauli for the first time, Pauli told him: "After Sommerfeld's tales about you, I had expected much better from you than your thesis." "I guess from Pauli," Bethe later recalled, "that was a compliment."

Ранние работы

После получения докторской степени Эрвин Маделунг предложил Бетте ассистентуру во Франкфурте, и в сентябре 1928 года Бетте поселился у своего отца, который недавно развелся с матерью. Отец Бетте познакомился с Верой Конгель ранее в том же году и женился на ней в 1929 году. У них родилось двое детей: Дорис, родившаяся в 1933 году, и Клаус, родившийся в 1934 году. Бетте не находил работу во Франкфурте особенно стимулирующей, и в 1929 году он принял предложение Эвальда в Технический университет в Штутгарте. Там он написал, как считал, свою самую важную работу: «Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie» («Теория прохождения быстрых корпускулярных лучей через вещество»). Отталкиваясь от интерпретации Максом Борном уравнения Шрёдингера, Бетте вывел упрощенную формулу для задач столкновений, используя преобразование Фурье, которая сегодня известна как формула Бетте. Он представил эту работу в качестве диссертации на хабилитацию в 1930 году. В 1929 году Сомерфельд рекомендовал Бетте для получения стипендии Фонда Рокфеллера для путешествий за границей. Эта стипендия составляла 150 долларов в месяц (около 0,15 доллара в 1929 году, что эквивалентно примерно <рассчитанной сумме> долларов в наши дни) для обучения за рубежом. В 1930 году Бетте выбрал постдокторантуру в Лаборатории Кавендиша Кембриджского университета в Англии, где работал под руководством Ральфа Фаулера. По просьбе Патрика Блэкета, работавшего с камерами Вильсона, Бетте создал релятивистскую версию формулы Бетте. Бетте был известен своим чувством юмора, и вместе с Гидо Беком и Вольфгангом Ризлером, двумя другими постдокторантами, создал шуточную статью «О квантовой теории температуры абсолютного нуля», в которой он вычислил постоянную тонкой структуры, исходя из температуры абсолютного нуля в градусах Цельсия. Статья высмеивала определенный тип теоретических работ того времени, которые были чисто спекулятивными и основывались на сомнительных числовых аргументах, например, попытки Артура Эддингтона объяснить значение постоянной тонкой структуры, исходя из фундаментальных величин в более ранней работе. Им пришлось принести извинения. Во второй половине срока стипендии Бетте решил отправиться в лабораторию Энрико Ферми в Риме в феврале 1931 года. Он был глубоко впечатлен Ферми и сожалел, что не поехал в Рим раньше. Бетте разработал метод Бетте — анзац, метод нахождения точных решений для собственных значений и собственных векторов определенных одномерных квантовых многочастичных моделей. На него повлияли простота Ферми и строгость Сомерфельда в подходе к проблемам, и эти качества повлияли на его собственные будущие исследования. Фонд Рокфеллера предложил продлить стипендию Бетте, что позволило ему вернуться в Италию в 1932 году. Тем временем Бетте работал приват-доцентом у Сомерфельда в Мюнхене. Поскольку Бетте свободно владел английским языком, Сомерфельд поручил ему курировать всех своих англоговорящих аспирантов, включая Ллойда П. Смита из Корнелльского университета. Бетте принял просьбу Карла Шееля написать статью для «Handbuch der Physik» о квантовой механике водорода и гелия. Просмотрев статью спустя десятилетия, Роберт Бахер и Виктор Вайскопф отметили, что она была необычайно глубокой и всесторонней, и для издания 1959 года потребовалось лишь незначительное обновление. Затем Сомерфельд попросил Бетте помочь ему с главой о электронах в металлах для «Handbuch der Physik». В этой главе были заложены основы современной физики твердого тела. Бетте взялся за совершенно новую область и предоставил четкое, последовательное и полное ее освещение. Работа над главами для «Handbuch der Physik» занимала большую часть его времени в Риме, но он также совместно с Ферми написал статью в другой новой области — квантовой электродинамике, описывающую релятивистские взаимодействия заряженных частиц. В 1932 году Бетте принял предложение должности ассистента профессора в Тюбингенском университете, где профессором экспериментальной физики был Ганс Гейгер. Одним из первых законов, принятых новым нацистским правительством, был «Закон о восстановлении профессиональной государственной службы». Из-за своего еврейского происхождения Бетте был уволен с работы в университете, который являлся государственной должностью. Гейгер отказался помочь, но Сомерфельд немедленно вернул Бетте его стипендию в Мюнхене. Летом 1933 года Сомерфельд приложил много усилий, чтобы найти места для еврейских студентов и коллег. Бетте покинул Германию в 1933 году и переехал в Англию, получив предложение должности лектора в Манчестерском университете на один год благодаря связям Сомерфельда с Уильямом Лоуренсом Брэггом. Он поселился у своего друга Рудольфа Пейерльса и его жены Гении. Пейерльс был немецким физиком, также лишенным возможности занимать академические должности в Германии из-за своего еврейского происхождения. Это означало, что Бетте мог общаться на немецком языке и ему не приходилось есть английскую еду. Их отношения были как профессиональными, так и личными. Пейерльс пробудил интерес Бетте к ядерной физике. После того как Джеймс Чедвик и Морис Голдхабер обнаружили фотораспад дейтерия, Чедвик предложил Бетте и Пейерльсу разработать теоретическое объяснение этого явления. Они сделали это во время четырехчасовой поездки на поезде из Кембриджа в Манчестер. Бетте продолжил это исследование в последующие годы. В 1933 году физический факультет Корнелльского университета искал нового теоретического физика, и Ллойд Смит настоятельно рекомендовал Бетте. Это поддержал Брэгг, который в то время посещал Корнелл. В августе 1934 года Корнелл предложил Бетте должность исполняющего обязанности ассистента профессора. Бетте уже принял стипендию на год для работы с Невиллом Моттом в Бристольском университете на один семестр, но Корнелл согласился, чтобы он начал работу весной 1935 года. Перед отъездом в Соединенные Штаты он посетил Институт Нильса Бора в Копенгагене в сентябре 1934 года, где сделал предложение Хильде Леви, которая приняла его. Мать Бетте выступала против этого союза, поскольку, несмотря на свое еврейское происхождение, она не хотела, чтобы он женился на еврейке. За несколько дней до даты свадьбы в декабре Бетте разорвал помолвку. Нильс Бор и Джеймс Франк были настолько шокированы этим поступком Бетте, что его больше не приглашали в институт до окончания Второй мировой войны.

After Bethe received his doctorate, Erwin Madelung offered him an assistantship in Frankfurt, and in September 1928 Bethe moved in with his father, who had recently divorced his mother. His father had met Vera Congehl earlier that year and married her in 1929. They had two children, Doris, born in 1933, and Klaus, born in 1934. Bethe did not find the work in Frankfurt very stimulating, and in 1929 he accepted an offer from Ewald at the Technische Hochschule in Stuttgart. While there, he wrote what he considered to be his greatest paper, Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie ("The Theory of the Passage of Fast Corpuscular Rays Through Matter"). Starting from Max Born's interpretation of the Schrödinger equation, Bethe produced a simplified formula for collision problems using a Fourier transform, which is known today as the Bethe formula. He submitted this paper for his habilitation in 1930. Sommerfeld recommended Bethe for a Rockefeller Foundation Travelling Scholarship in 1929. This provided $150 a month (about $0.15 in 1929 is equivalent to about <calculated amount> in recent years,000 in dollars) to study abroad. In 1930, Bethe chose to do postdoctoral work at the Cavendish Laboratory at the University of Cambridge in England, where he worked under the supervision of Ralph Fowler. At the request of Patrick Blackett, who was working with cloud chambers, Bethe created a relativistic version of the Bethe formula. Bethe was known for his sense of humor, and with Guido Beck and Wolfgang Riezler, two other postdoctoral research fellows, created a hoax paper On the Quantum Theory of the Temperature of Absolute Zero where he calculated the fine structure constant from the absolute zero temperature in Celsius units. The paper poked fun at a certain class of papers in theoretical physics of the day, which were purely speculative and based on spurious numerical arguments, such as Arthur Eddington's attempts to explain the value of the fine structure constant from fundamental quantities in an earlier paper. They were forced to issue an apology. For the second half of his scholarship, Bethe chose to go to Enrico Fermi's laboratory in Rome in February 1931. He was greatly impressed by Fermi and regretted that he had not gone to Rome first. Bethe developed the Bethe ansatz, a method for finding the exact solutions for the eigenvalues and eigenvectors of certain one dimensional quantum many body models. He was influenced by Fermi's simplicity and Sommerfeld's rigor in approaching problems and these qualities influenced his own later research. The Rockefeller Foundation offered an extension of Bethe's fellowship, allowing him to return to Italy in 1932. In the meantime, Bethe worked for Sommerfeld in Munich as a privatdozent. Since Bethe was fluent in English, Sommerfeld had Bethe supervise all his English speaking postdoctoral fellows, including Lloyd P. Smith from Cornell University. Bethe accepted a request from Karl Scheel to write an article for the Handbuch der Physik on the quantum mechanics of hydrogen and helium. Reviewing the article decades later, Robert Bacher and Victor Weisskopf noted that it was unusual in the depth and breadth of its treatment of the subject that required very little updating for the 1959 edition. Bethe was then asked by Sommerfeld to help him with the handbuch article on electrons in metals. The article covered the basis of what is now called solid state physics. Bethe took a very new field and provided a clear, coherent, and complete coverage of it. His work on the handbuch articles occupied most of his time in Rome, but he also co wrote a paper with Fermi on another new field, quantum electrodynamics, describing the relativistic interactions of charged particles. In 1932, Bethe accepted an appointment as an assistant professor at the University of Tübingen, where Hans Geiger was the professor of experimental physics. One of the first laws passed by the new Nazi government was the Law for the Restoration of the Professional Civil Service. Due to his Jewish background, Bethe was dismissed from his job at the university, which was a government post. Geiger refused to help, but Sommerfeld immediately gave Bethe back his fellowship at Munich. Sommerfeld spent much of the summer term of 1933 finding places for Jewish students and colleagues. Bethe left Germany in 1933, moving to England after receiving an offer for a position as lecturer at the University of Manchester for a year through Sommerfeld's connection to William Lawrence Bragg. He moved in with his friend Rudolf Peierls and Peierls' wife Genia. Peierls was a fellow German physicist who had also been barred from academic positions in Germany because he was Jewish. This meant that Bethe had someone to speak to in German and he did not have to eat English food. Their relationship was professional as well as personal. Peierls aroused Bethe's interest in nuclear physics. After James Chadwick and Maurice Goldhaber discovered the photodisintegration of deuterium, Chadwick challenged Bethe and Peierls to come up with a theoretical explanation of this phenomenon. This they did on the four hour train ride from Cambridge back to Manchester. Bethe would investigate further in the years ahead. In 1933, the physics department at Cornell was looking for a new theoretical physicist, and Lloyd Smith strongly recommended Bethe. This was supported by Bragg, who was visiting Cornell at the time. In August 1934, Cornell offered Bethe a position as an acting assistant professor. Bethe had already accepted a fellowship for a year to work with Nevill Mott at the University of Bristol for a semester, but Cornell agreed to let him start in the spring of 1935. Before leaving for the United States, he visited the Niels Bohr Institute in Copenhagen in September 1934, where he proposed to Hilde Levi, who accepted. The match was opposed by Bethe's mother, who despite having a Jewish background, did not want him to marry a Jewish woman. A few days before their wedding date in December, Bethe broke off their engagement. Niels Bohr and James Franck were so shocked by this action by Bethe that he was not invited to the institute again until after World War II.

Манхэттенский проект

Когда началась Вторая мировая война, Бете хотел внести свой вклад в военные усилия, но не мог работать над секретными проектами, пока не стал гражданином. По совету аэродинамика Теодора фон Кармана, Бете сотрудничал со своим другом Эдвардом Теллером в разработке теории ударных волн, возникающих при движении снаряда в газе. Бете считал эту работу одной из самых значимых своих статей. Он также занимался теорией пробития брони, которая была немедленно засекречена армией, что лишило Бете (который в то время не был гражданином США) возможности участвовать в дальнейших исследованиях в этой области. Получив допуск к секретным сведениям в декабре 1941 года, Бете присоединился к Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, где изобрел направленный согласующий элемент, используемый в микроволновых волноводах, например, в радиолокационных установках. В июне 1942 года в Чикаго, а затем в июле в Калифорнийском университете в Беркли, он участвовал в серии встреч по приглашению Роберта Оппенгеймера, посвященных первым проектам атомной бомбы. Они рассмотрели предварительные расчеты Роберта Сербера, Стэна Франкеля и других, и обсудили возможности использования урана-235 и плутония. (Теллер затем затронул вопрос о термоядерном устройстве, так называемой "Супер"-бомбе Теллера. В какой-то момент Теллер спросил, возможно ли воспламенить азот в атмосфере. Бете и Эмилю Конопинскому пришлось провести расчеты, которые показали практически невозможным такое событие.) "Ядерную бомбу нужно было создать, – вспоминал он позже, – потому что немцы, вероятно, делали то же самое".

Смена баранины

После окончания войны Бет вернулся в Корнелл. В июне 1947 года он принял участие в конференции на острове Шелтер-Айленд. Конференция "Основы квантовой механики", спонсируемая Национальной академией наук и проходившая в отеле Ram's Head Inn на острове Шелтер-Айленд, штат Нью-Йорк, стала первой крупной физической конференцией, состоявшейся после войны. Она дала американским физикам возможность собраться вместе, продолжить работу, прерванную войной, и определить направление послевоенных исследований. Главной темой конференции стало открытие, сделанное незадолго до ее начала Уиллисом Лэмбом и его аспирантом Робертом Ретерфордом: одно из двух возможных квантовых состояний атомов водорода обладало немного большей энергией, чем предсказывалось теорией Пола Дирака; это вошло в историю как сдвиг Лэмба. Оппенгеймер и Вайскопф предположили, что это результат квантовых флуктуаций электромагнитного поля, которые придают электрону дополнительную энергию. Согласно квантовой электродинамике (КЭД) довоенного периода, энергия электрона состояла из его собственной энергии в отрыве от электромагнитного поля и энергии самодействия, возникающей в результате электромагнитного взаимодействия, однако обе эти составляющие были ненаблюдаемы, поскольку электромагнитное поле нельзя отключить. КЭД давала бесконечные значения для энергии самодействия, но сдвиг Лэмба показал, что обе эти величины реальны и конечны. Ханс Крамерс предложил ренормировку как решение, но никто не знал, как выполнить вычисления. Бет сумел выполнить расчет в поезде из Нью-Йорка в Скенектади, где он работал в General Electric. Ему это удалось, осознав, что процесс нерелятивистский, что значительно упростило вычисления. Собственную энергию можно было легко исключить, поскольку она уже учитывалась в наблюдаемой массе электрона. Член энергии самодействия теперь возрастал логарифмически, а не линейно, что обеспечивало математическую сходимость. Бет получил значение сдвига Лэмба, равное 1040 МГц, что чрезвычайно близко к экспериментальному результату, полученному Лэмбом и Ретерфордом. Его статья, опубликованная в журнале Physical Review в августе 1947 года, занимала всего три страницы и содержала всего двенадцать математических уравнений, но оказала огромное влияние. Считалось, что бесконечности указывают на фундаментальную ошибочность КЭД и необходимость новой, радикальной теории; Бет продемонстрировал, что это не так. Джордж Гамов добавил имя Бете (in absentia) без его ведома, зная, что Бет не будет возражать, и вопреки желанию Ральфа Альфера. По-видимому, это было проявлением чувства юмора Гамова, который хотел, чтобы название статьи звучало как первые три буквы греческого алфавита. Будучи одним из рецензентов журнала Physical Review, Бет увидел рукопись и вычеркнул слова "in absentia".

After the war ended, Bethe returned to Cornell. In June 1947, he participated in the Shelter Island Conference. Sponsored by the National Academy of Sciences and held at the Ram's Head Inn on Shelter Island, New York, the conference on the "Foundations of Quantum Mechanics" was the first major physics conference held after the war. It was a chance for American physicists to come together, pick up where they had left off before the war, and establish the direction of post war research. A major talking point at the conference was the discovery by Willis Lamb and his graduate student, Robert Retherford, shortly before the conference began that one of the two possible quantum states of hydrogen atoms had slightly more energy than that predicted by the theory of Paul Dirac; this became known as the Lamb shift. Oppenheimer and Weisskopf suggested that this was a result of quantum fluctuations of the electromagnetic field, which gave the electron more energy. According to pre war quantum electrodynamics (QED), the energy of the electron consisted of the bare energy it had when uncoupled from an electromagnetic field, and the self energy resulting from the electromagnetic coupling, but both were unobservable, since the electromagnetic field cannot be switched off. QED gave infinite values for the self energies; but the Lamb shift showed that they were both real and finite. Hans Kramers proposed renormalization as a solution, but no one knew how to do the calculation. Bethe managed to perform the calculation on the train from New York to Schenectady, where he was working for General Electric. He did so by realising that it was a non relativistic process, which greatly simplified the calculation. The bare energy was easily removed as it was already included in the observed mass of the electron. The self energy term now increased logarithmically instead of linearly, making it mathematically convergent. Bethe arrived at a value for the Lamb shift of 1040 MHz, extremely close to that obtained experimentally by Lamb and Retherford. His paper, published in the Physical Review in August 1947, was only three pages long and contained just twelve mathematical equations, but was enormously influential. It had been presumed that the infinities indicated that QED was fundamentally flawed, and that a new, radical theory was required; Bethe demonstrated that this was not necessary. George Gamow added Bethe's name (in absentia) without consulting him, knowing that Bethe would not mind, and against Ralph Alpher's wishes. This was apparently a reflection of Gamow's sense of humor, wanting to have a paper title that would sound like the first three letters of the Greek alphabet. As one of the Physical Reviews reviewers, Bethe saw the manuscript and struck out the words "in absentia".

Астрофизика

Бетге считал, что атомное ядро подобно квантовой капле жидкости. Он исследовал проблему ядерной материи, изучая работы Кита Брюкнера по теории возмущений. Работая с Джеффри Голдстоуном, он нашел решение для случая с бесконечным потенциалом твердого ядра. Затем, сотрудничая с Бэрдом Брандоу и Альбертом Петшеком, он разработал приближение, преобразующее уравнение рассеяния в легко решаемое дифференциальное уравнение. Это привело его к уравнению Бете — Фадеева, являющемуся обобщением подхода Людвига Фадеева к трехчастичному рассеянию. После этого он применил эти методы к изучению нейтронных звезд, плотность которых сопоставима с плотностью ядер. Бетге продолжал исследования сверхновых, нейтронных звезд, черных дыр и других проблем теоретической астрофизики вплоть до конца девяностых годов. В этой работе он сотрудничал с Джеральдом Э. Брауном из Университета Стоуни-Брук. В 1978 году Браун предложил ему совместную работу над сверхновыми. К тому времени они были достаточно хорошо изучены, однако вычисления оставались сложной задачей. Используя методы, отточенные десятилетиями работы в области ядерной физики, и некоторый опыт, полученный при расчетах, связанных с ядерными взрывами, Бетге взялся за решение проблем, связанных со звездным гравитационным коллапсом и влиянием различных факторов на взрыв сверхновой. Ему вновь удалось свести проблему к системе дифференциальных уравнений и найти ее решение. В 85 лет Бетге опубликовал важную статью о проблеме солнечных нейтрино, в которой он способствовал установлению механизма преобразования электронных нейтрино в мюонные нейтрино, предложенного Станиславом Михеевым, Алексеем Смирновым и Линкольном Вольфенштейном для объяснения существенного расхождения между теорией и экспериментом. Бетге утверждал, что для понимания проблемы солнечных нейтрино необходима физика за пределами Стандартной модели, поскольку она исходит из предположения, что нейтрино не имеют массы и, следовательно, не могут превращаться друг в друга, в то время как эффект MSW требовал такого превращения. Бетге надеялся, что подтверждающие данные будут получены в Нейтринной обсерватории Садбери (SNO) в Онтарио к его 90-летию, но звонка от SNO он дождался лишь в июне 2001 года, когда ему было почти 95 лет. В 1996 году Кип Торн обратился к Бетге и Брауну с предложением поучаствовать в проекте LIGO — лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, предназначенной для регистрации гравитационных волн от слияния нейтронных звезд и черных дыр. Поскольку Бетге и Браун умели рассчитывать вещи, которые нельзя увидеть напрямую, не могли бы они изучить процессы слияния? 90-летний Бетге быстро загорелся этой идеей и вскоре приступил к необходимым вычислениям. Результатом стала статья 1998 года «Эволюция бинарных компактных объектов, сливающихся вместе», которую Браун считал лучшей из всех, что они создали совместно.

Bethe believed that the atomic nucleus was like a quantum liquid drop. He investigated the nuclear matter problem by considering the work conducted by Keith Brueckner on perturbation theory. Working with Jeffrey Goldstone, he produced a solution for the case where there was an infinite hard core potential. Then, working with Baird Brandow and Albert Petschek, he came up with an approximation that converted the scattering equation into an easily solved differential equation. This then led him to the Bethe Faddeev equation, a generalisation of Ludvig Faddeev's approach to three body scattering. He then used these techniques to examine the neutron stars, which have densities similar to those of nuclei. Bethe continued to do research on supernovae, neutron stars, black holes, and other problems in theoretical astrophysics into his late nineties. In doing this, he collaborated with Gerald E. Brown of Stony Brook University. In 1978, Brown proposed that they collaborate on supernovae. These were reasonably well understood by this time, but the calculations were still a problem. Using techniques honed from decades of working with nuclear physics, and some experience with calculations involving nuclear explosions, Bethe tackled the problems involved in stellar gravitational collapse, and the way in which various factors affected a supernova explosion. Once again, he was able to reduce the problem to a set of differential equations, and to solve them. At age 85, Bethe wrote an important article about the solar neutrino problem, in which he helped establish the conversion mechanism for electron neutrinos into muon neutrinos proposed by Stanislav Mikheyev, Alexei Smirnov, and Lincoln Wolfenstein to explain a vexing discrepancy between theory and experiment. Bethe argued that physics beyond the Standard Model was required to understand the solar neutrino problem, because it presumed that neutrinos have no mass, and therefore, cannot metamorphosize into each other; whereas the MSW effect required this to occur. Bethe hoped that corroborating evidence would be found by the Sudbury Neutrino Observatory (SNO) in Ontario by his 90th birthday, but he did not get the call from SNO until June 2001, when he was nearly 95. In 1996, Kip Thorne approached Bethe and Brown about LIGO, the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory designed to detect the gravitational waves from merging neutron stars and black holes. Since Bethe and Brown were good at calculating things that could not be seen, could they look at the mergers? The 90 year old Bethe quickly became enthused and soon began the required calculations. The result was a 1998 paper on the "Evolution of Binary Compact Objects Which Merge", which Brown regarded as the best that the two produced together.

Личная жизнь

Среди увлечений Бетэ была страсть к коллекционированию марок. Он любил проводить время на природе и всю жизнь был заядлым туристом, исследуя Альпы и Скалистые горы. Он скончался 6 марта 2005 года в своем доме в Итаке, штат Нью-Йорк, от сердечной недостаточности. Его пережили жена, Роуз Эвальд Бетэ, и двое детей. На момент смерти он являлся профессором физики имени Джона Венделла Андерсона, профессором-эмеритом, в Корнелльском университете.

В популярной культуре

Бете отдали роли Мэттью Гиннесс в телесериале "Оппенгеймер" 1980 года и Густаф Скарсгард в фильме "Оппенгеймер" 2023 года. В научно-фантастическом цикле Джеймса Блиша "Города в полете" мощное оружие под названием "Бет-бластер" названо в честь Бет.

Избранные публикации

Бет, Х. А. "Теория высокочастотной ректификации кремниевыми кристаллами", Массачусетский технологический институт (МИТ) Лаборатория излучения, Министерство энергетики США (через предшествующее агентство Комиссии по атомной энергии), (29 октября 1942 г.). Бет, Х. А. "Теоретическая оценка максимально возможного ядерного взрыва", Лаборатория атомной энергии Ноллза, Шенектади, штат Нью-Йорк, Министерство энергетики США (через предшествующее агентство Комиссии по атомной энергии), (31 января 1950 г.). Бет, Х. А.; Раджараман, Р. "Задача трех тел в ядерном веществе", Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, Министерство энергетики США (через предшествующее агентство Комиссии по атомной энергии), (1967 г.). Бет, Х. А. "Заметка об обратном тормозном излучении в сильном электромагнитном поле", Национальная лаборатория Лос-Аламоса (LANL), Министерство энергетики США (через предшествующее агентство Комиссии по атомной энергии), (сентябрь 1972 г.). Бет, Х. А. "Принцип Паули и рассеяние пионов", Национальная лаборатория Лос-Аламоса (LANL), Министерство энергетики США (через предшествующее агентство Комиссии по атомной энергии), (октябрь 1972 г.). Бет, Х. А. "Гибридный реактор ядерного синтеза", Национальные лаборатории Сандия, Министерство энергетики США, (август 1981 г.).