Goudsmit, Samuel Abraham

Samuel Abraham Goudmit
Samuel Abraham Goudmit
Fecha de nacimiento 11 de julio de 1902( 07/11/1902 ) [1] [2] [3] […]
Lugar de nacimiento La Haya , Países Bajos
Fecha de muerte 4 de diciembre de 1978( 04/12/1978 ) [1] [2] [3] […] (76 años)
Un lugar de muerte
País
Esfera científica Física teórica
Lugar de trabajo
alma mater Universidad de Leiden
consejero científico Pablo Ehrenfest
Estudiantes Roberto Bacher
Conocido como uno de los autores del concepto de " giro ", jefe de la misión "Alsos"
Premios y premios
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Samuel Abraham Goudsmit  ( nacido  Samuel Abraham Goudsmit ; 11 de julio de 1902 , La Haya  - 4 de diciembre de 1978 , Reno , Nevada ) fue un físico teórico estadounidense de origen holandés. Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos ( 1947 ). Los trabajos científicos están dedicados a la mecánica cuántica , física atómica y nuclear , cuestiones de espectroscopia . Obtuvo la mayor fama gracias al descubrimiento del espín del electrón, realizado conjuntamente con George Uhlenbeck . Durante muchos años fue editor de las revistas de la American Physical Society .

Biografía

Educación y carrera científica temprana

Samuel Goudsmit nació en La Haya de hombres de negocios judíos: su padre, Isaac, era un comerciante de accesorios de baño y su madre, Marianne Gompers, era propietaria de una elegante tienda de sombreros para damas . Samuel se interesó por la física a la edad de once años, cuando leyó en alguna parte que usando métodos espectroscópicos es posible determinar la composición del Sol y otras estrellas. Después de dejar la escuela en 1919, ingresó en la Universidad de Leiden , donde Paul Ehrenfest pronto se convirtió en su líder [5] . A principios de 1920, Goudsmit acompañó a su padre en un viaje de negocios a Reutlingen y, por recomendación de Ehrenfest, visitó la cercana Tübingen , donde conoció a Friedrich Paschen , quien interesó al joven en los problemas no resueltos de la espectroscopia. En el verano de 1921, Goudsmit visitó nuevamente a Paschen, quien lo introdujo en los detalles técnicos de los estudios espectroscópicos [6] .

Ya en 1921, con 19 años, Goudsmit publicó su primer trabajo en la prestigiosa revista Die Naturwissenschaften , dedicado a un intento de explicación relativista de los dobletes de los metales alcalinos . Durante los siguientes años, continuó centrándose en las características de los espectros complejos y el efecto Zeeman , publicando una serie de artículos, incluidas las coautorías con Dirk Coster y Ralph Kronig . Mientras tanto, Ehrenfest, según Goudsmit, consideró que "no sería un verdadero teórico", y le consiguió un trabajo en el laboratorio de Peter Szeeman en Ámsterdam . Aquí Goudsmit trabajaba la mitad de la semana y pasaba la otra mitad en Leiden [7] .

En el verano de 1925, George Uhlenbeck regresó de Roma , después de haber trabajado allí durante varios años como profesor del hijo del embajador holandés. Ehrenfest los invitó a trabajar juntos. El trabajo conjunto les dio mucho a ambos jóvenes científicos: Uhlenbeck aprendió sobre los problemas de la teoría cuántica de los espectros y Goudsmit pudo verlos desde el punto de vista de consideraciones físicas más generales. Como recordó Goudsmit más tarde,

La amplitud de miras y la frescura de la percepción de Uhlenbeck cuando abordó los problemas atómicos, sus numerosos comentarios escépticos y sus inteligentes preguntas nos llevaron a una serie de nuevos resultados significativos... <> ... como físicos, Uhlenbeck y yo no nos parecíamos mucho a El uno al otro. Esto se explica mejor con el siguiente ejemplo simplificado. Cuando le hablé de los factores de Lande , me preguntó, para mi gran sorpresa: "¿Quién es Lande ?" Cuando mencionó los cuatro grados de libertad de un electrón, le pregunté: “¿Qué es un grado de libertad ?” [ocho]

El resultado de esta colaboración fue el descubrimiento del espín del electrón por parte de Uhlenbeck y Goudsmit .

Descubrimiento del espín del electrón

En octubre de 1925, Goudsmit, junto con George Uhlenbeck , introdujeron el concepto de espín en la física : basándose en el análisis de datos espectroscópicos , propusieron considerar al electrón como un "peonza giratoria" con su propio momento mecánico igual y su propio valor magnético . momento igual al magnetón de Bohr . A muchos físicos se les ocurrieron ideas similares, pero no fueron formuladas con suficiente claridad. Así, allá por 1921, Arthur Compton , tratando de explicar las propiedades magnéticas de la materia, expresó la idea de un electrón girando “como un giroscopio en miniatura ”. Más tarde, Wolfgang Pauli, en un famoso trabajo sobre el principio de exclusión , se vio obligado a atribuir al electrón "dos valores no descritos clásicamente". A principios de 1925, Ralph Kronig sugirió que esta ambigüedad podría explicarse por la rotación del electrón alrededor de su eje, pero pronto se topó con serias dificultades (según los cálculos, la velocidad en la superficie del electrón debe exceder la velocidad de la luz ). . Además, esta hipótesis encontró una reacción negativa por parte de Pauli, Hendrik Kramers y Werner Heisenberg , y Kronig decidió no publicarla [9] .

Aparentemente, esta ambigüedad (el cuarto grado de libertad , o número cuántico , del electrón) fue también el punto de partida del trabajo de Uhlenbeck y Goudsmit, y también decidieron conectarlo con la rotación del electrón alrededor de su eje. Estudiaron el antiguo trabajo de Max Abraham sobre la rotación de una esfera cargada, pero pronto se encontraron con las mismas dificultades que Kronig. Sin embargo, informaron su conjetura a Ehrenfest, a quien le gustó. Invitó a sus alumnos a escribir una breve nota para la revista Die Naturwissenschaften y mostrársela a Hendrik Lorentz . Lorentz hizo una serie de cálculos de las propiedades electromagnéticas de un electrón en rotación y demostró lo absurdo de las conclusiones a las que conduce esta hipótesis [10] . Uhlenbeck y Goudsmit consideraron mejor no publicar su artículo, pero ya era demasiado tarde: Ehrenfest ya lo había enviado a imprimir. Sobre esto comentó:

¡Ambos son lo suficientemente jóvenes como para permitirse hacer una cosa estúpida! [once]

Texto original  (alemán)[ mostrarocultar] Sie sind beide jung genug um sich eine Dummheit leisten zu konnen!

La aparición del artículo de Uhlenbeck y Goudsmit dio lugar a una acalorada discusión sobre la hipótesis del espín en los círculos científicos. Además de las dificultades anteriores, causadas por el concepto de rotación de electrones, el problema del factor extra 2, que aparecía en la expresión de la estructura hiperfina del espectro del hidrógeno, seguía sin resolverse. Por lo tanto, al principio, la actitud hacia el giro fue muy escéptica. Resultó decisiva la posición de Niels Bohr , quien aceptó con entusiasmo el surgimiento de esta hipótesis, que abrió nuevas posibilidades para la descripción del átomo. Bohr invitó a Uhlenbeck y Goudsmit a exponer una vez más sus argumentos en un artículo para la revista Nature y lo acompañó con sus propios comentarios. La corrección de la idea del espín finalmente quedó clara en la primavera de 1926 , cuando los cálculos de la interacción espín-órbita , realizados por Llewellyn Thomas y Yakov Frenkel , teniendo en cuenta los efectos relativistas (la llamada precesión de Thomas ), hicieron posible para explicar la fina estructura de los espectros (incluida la eliminación del factor adicional) y el efecto Zeeman anómalo [12] .

La idea del espín estaba literalmente en el aire: además de los científicos ya mencionados, Harold Urey (para el electrón), Shatyendranath Bose (para el fotón) y el mismo Pauli (para el núcleo atómico) expresaron pensamientos similares . . Por esta razón, no es posible determinar de manera unívoca la prioridad en el tema de abrir un giro. Aparentemente, esta fue la principal razón por la cual el descubrimiento del espín nunca fue galardonado con el Premio Nobel [13] .

En 1927, cuando llegó el momento de escribir su tesis doctoral, Goudsmit ya era un reconocido experto en el campo de la espectroscopia atómica. En 1926, recibió una beca Rockefeller y pasó varios meses en el Instituto Niels Bohr en Copenhague , y también visitó una vez más Tübingen, donde, junto con Ernst Back , estudió la división de líneas espectrales en campos magnéticos fuertes ( el Paschen-Back efecto ) [14] . La defensa de la disertación tuvo lugar en Leiden el 7 de julio de 1927 (Uhlenbeck también defendió su tesis el mismo día) [15] .

Para entonces, Uhlenbeck y Goudsmit ya habían aceptado una oferta para ocupar el puesto de Oskar Klein en la Universidad de Michigan en Ann Arbor . En la primavera, Ehrenfest convenció al Sr. Walter Colby, que estaba buscando candidatos adecuados en Europa, para que llevara a dos personas a la vez a este lugar, "para que tuvieran con quien hablar". A fines de agosto, junto con sus esposas, zarparon de Europa. Oppenheimer los recibió en el puerto de Nueva York y, después de unos días de visitarlo a principios de septiembre, llegaron en tren a Ann Arbor [16] . Goudsmit estuvo casado con Jaantje Logher , con quien tuvo una hija, Esther, que se convirtió en bióloga. Muchos años después, en 1960 , se divorciaron. La segunda esposa de Goudsmit fue Irene Bejach [17] .

Universidad de Michigan

A pesar del estatus provincial de la Universidad de Michigan , en ese momento se había formado aquí una pequeña compañía de jóvenes teóricos talentosos: además de los recién llegados Uhlenbeck y Goudsmit, Otto Laporte , estudiante de Arnold Sommerfeld , y David Dennison , estudiante de Klein , trabajó aquí [18] . Pronto, las escuelas de verano anuales se convirtieron en el evento más importante en la vida de la universidad : gracias a las conexiones de Uhlenbeck y Goudsmit, muchos físicos destacados (Ehrenfest, Kramers, Fermi, Pauli, Sommerfeld, Dirac, etc.) llegaron a Michigan con conferencias [19]

En Ann Arbor, Goudsmit continuó centrándose en temas espectroscópicos y publicó una serie de artículos sobre la estructura hiperfina de los espectros . Junto con su estudiante de posgrado Robert Bacher , desarrolló una técnica para calcular los niveles de energía de estados desconocidos de un átomo basada en relaciones lineales entre niveles conocidos de átomos e iones. En 1933 publicaron una monografía en la que hicieron el primer intento de generalizar la información sobre los niveles de energía de los átomos obtenida a partir de estudios espectroscópicos [20] . Tres años antes se había publicado un libro sobre la teoría de los espectros de líneas, basado en la tesis doctoral de Goudsmit. El libro fue escrito en coautoría con Linus Pauling , a quien Goudsmit conoció durante una de sus visitas a Copenhague [21] .

Goudsmit fue uno de los primeros en darse cuenta de que los datos espectroscópicos podían usarse para determinar los espines y los momentos magnéticos de los núcleos, y en 1933 calculó estas cantidades para varios elementos de la tabla periódica. Desde mediados de la década de 1930, participó en una serie de trabajos teóricos y experimentales sobre el nuevo problema de la difusión , dispersión y moderación de los neutrones . También estudió teóricamente la dispersión de electrones [22] .

La segunda Guerra Mundial. Misión de Alsos

Tras el estallido de la Segunda Guerra Mundial e incluso antes de la entrada de Estados Unidos en ella, Goudsmit, siendo un antifascista acérrimo , se trasladó a un puesto temporal en la Universidad de Harvard , esperando que aquí pudiera ser de mayor utilidad en asuntos militares. En 1941, se incorporó al Laboratorio de Radiación del Instituto Tecnológico de Massachusetts , donde se trabajaba en temas de radar [22] . Participó en la coordinación de investigaciones con científicos británicos, estuvo a cargo de recopilar importantes informes técnicos y documentación [23] .

En mayo de 1944, Goudsmit fue nombrado director científico de la misión secreta Alsos , cuyo objetivo era determinar hasta dónde habían progresado los científicos alemanes en el desarrollo de armas nucleares . Aunque él mismo admitió que no sabía por qué los militares lo eligieron para este puesto, su relación personal con casi todos los físicos notables de Europa probablemente influyó. Además, dado que Goudsmit no participó en el desarrollo de la bomba atómica estadounidense , no podía divulgar ninguna información clasificada en caso de que fuera capturado. La tarea de Goudsmit y su personal incluía visitar laboratorios de investigación alemanes durante las primeras horas después de la liberación de los nazis y recopilar información directamente en el lugar, exportar documentación y equipos. La conclusión a la que llegó la misión fue que los científicos alemanes dirigidos por Werner Heisenberg estaban muy lejos de su objetivo: ni siquiera lograron acercarse a las condiciones críticas para el desarrollo de una reacción nuclear en cadena , mientras que en EE.UU. se encontraba el primer reactor nuclear en funcionamiento. creado por Enrico Fermi allá por 1942 . Goudsmit presentó los resultados de su investigación de forma popular en el libro Alsos, publicado en 1947 y que soportó varias reimpresiones [23] [24] .

Después de la liberación de La Haya, Goudsmit visitó su ciudad natal. La casa en la que creció fue abandonada. Por los documentos de la administración nazi, supo que sus padres habían muerto en uno de los campos de concentración . Este fue un fuerte golpe para él [25] [26] .

Goudsmit participó en la determinación de una lista de científicos alemanes que fueron arrestados por su misión e internados en Farm Hall, cerca de Londres , donde estuvieron detenidos durante seis meses. Durante este tiempo, tuvieron lugar los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki , y Heisenberg y sus colegas propusieron la tesis de que su fracaso en la construcción de una bomba atómica se debió a su oposición moral al régimen nazi. Goudsmit se opuso en repetidas ocasiones a esta versión, porque tenía suficiente información completa para fundamentar las razones objetivas del fracaso del proyecto atómico nazi (la desunión de los esfuerzos de los científicos, trabas burocráticas, falta de materiales, etc.). Sin embargo, mantuvo una amistad con Heisenberg hasta sus últimos días y lo consideró uno de los más grandes físicos de nuestro tiempo [27] [28] .

Actividades administrativas y editoriales. Últimos años

Después de completar su misión en Europa, Goudsmit aceptó una oferta de la Universidad Northwestern , pero en 1948 se unió al recién establecido Laboratorio Nacional de Brookhaven y se mudó a Long Island [27] . En 1952-1960 dirigió el departamento de física del laboratorio [29] . Desde fines de la década de 1940, se dedicó principalmente a actividades administrativas y sociales, trabajó en un momento como consultor del gobierno sobre secretos, fue uno de los organizadores de la Federación de Científicos Atómicos y habló en defensa de Robert Oppenheimer durante las audiencias sobre su caso [30] .

En 1951, la Sociedad Estadounidense de Física nombró a Goudsmit editor de la principal revista de física estadounidense, Physical Review (así como de su compañera Reviews of Modern Physics ). La oficina editorial se mudó de la Universidad de Minnesota a Brookhaven, donde todavía se encuentra. En 1958, Goudsmit inició la fundación de una nueva revista, Physical Review Letters , que rápidamente se convirtió en una de las más prestigiosas en física debido a la extraordinaria velocidad de publicación lograda por los nuevos medios técnicos. En 1966, en vista del crecimiento del trabajo editorial (las secciones de subespecialidades comenzaron a surgir gradualmente de Physical Review ), Goudsmit se convirtió en el primer editor en jefe de toda la serie de publicaciones de la American Physical Society y permaneció en este cargo hasta su dimisión en 1974 [31] .

Después de su renuncia, decidió dejar Brookhaven y aceptó una invitación para convertirse en profesor honorario en la Universidad de Nevada, Reno . Dedicó sus energías a la enseñanza. El 4 de diciembre de 1978 murió de un infarto en el campus universitario [32] .

Rasgos de personalidad

El ex editor en jefe de las revistas de la American Physical Society, Benjamin Bederson, resumió las cualidades personales de Goudsmit de la siguiente manera:

Goudsmit era un hombre extremadamente activo; se caracterizó por sus fuertes sentimientos, su carácter compasivo, su extremo disgusto por el régimen nazi, su creencia en la libertad de la ciencia y del individuo, y, con todo ello, su profunda modestia ante todo lo que había logrado. [4] .

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] Goudsmit era una persona intensamente activa; era conocido por sus fuertes sentimientos, su carácter compasivo, su intenso aborrecimiento del régimen nazi y su creencia en la libertad académica y personal, y con todo esto, su modestia y humildad profundamente sentidas en todo lo que había logrado.

Como señalaron muchos colegas y contemporáneos, Goudsmit, al no poseer grandes habilidades analíticas, se basó más en la intuición, respaldada por el conocimiento de datos empíricos. Según Uhlenbeck,

... él ... conocía notablemente la espectroscopia ... Ella era su especialidad. Especialmente cuando era necesario dar una interpretación matemática formal, mirar el material experimental en términos de números y encontrar patrones. En esto fue un maestro reconocido [33] .

Isidore Rabi llamó a Goudsmit un "detective" y, de hecho, tenía una clara inclinación por desentrañar misterios: tomó un curso de trabajo detectivesco, era aficionado a la egiptología y aprendió a leer jeroglíficos [29] (incluso publicó varios artículos en revistas arqueológicas, aunque él se consideraba solo aficionado [32] ). Esta inclinación investigadora de Goudsmit fue útil durante su tiempo en la misión de Alsos, pero también afectó su trabajo científico. Su antiguo estudiante de posgrado y colaborador, Robert Bacher, recordó:

Entre los físicos, absolutamente nadie era como él. Él era un físico teórico, pero la mayoría de los teóricos, obviamente inclinados por las matemáticas y llenos de mecánica cuántica y esas cosas, despreciarían a Sam, porque si algo se supone que es difícil, entonces esto no es para él... Sin embargo, tenía muchas ideas realmente brillantes [34] .

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] No había absolutamente nadie como él en física. Era un físico teórico, pero la mayoría de los teóricos, muy inclinados a las matemáticas y llenos de mecánica cuántica, etc., despreciarían a Sam, porque si algo tenía que ser complicado, ese no era su enfoque... Pero tenía muchas ideas realmente brillantes.

Sin embargo, la conciencia de las limitaciones de sus propias capacidades tuvo un impacto negativo en su estado de ánimo. Abraham Pais , alumno de Uhlenbeck, escribió:

Experimentó un complejo de inferioridad, un sentimiento de inseguridad. Creo que la razón fue el hecho de que nunca fue fuerte en física teórica... era más un "detective" en física. Pero esto no afectó en lo más mínimo mi respeto y sentimientos amistosos por él [29] .

Premios [35]

Publicaciones

Libros

Artículos principales

Algunos artículos en ruso

Notas

  1. ↑ 1 2 Samuel Abraham Goudsmit // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 12 SA _ Goudsmit // Biografisch Portaal - 2009.
  3. ↑ 12 SA _ Goudsmit // Miembros anteriores  de KNAW
  4. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978)  // Memorias biográficas de la Academia Nacional de Ciencias. - 2008. - Pág. 4.
  5. ↑ A. País . George Eugene Uhlenbeck // Genios de la ciencia . - M. : IKI, 2002. - S. 374.
  6. ↑ S. Goudsmit. Descubrimiento del espín del electrón (de la historia de la física)  // UFN . - 1967. - T. 93 , núm. 9 _ - art. 153 .
  7. ↑ S. Goudsmit. Descubrimiento del espín del electrón. art. 154.
  8. ↑ S. Goudsmit. Descubrimiento del espín del electrón. art. 155.
  9. ↑ M. Jammer . Evolución de los conceptos de la mecánica cuántica. - M. : Nauka, 1985. - S. 149-151.
  10. ↑ A. País. George Eugene Uhlenbeck. págs. 377-379.
  11. ↑ M. Jammer. Evolución de los conceptos de la mecánica cuántica. págs. 152-153.
  12. ↑ M. Jammer. Evolución de los conceptos de la mecánica cuántica. págs. 154-155.
  13. ↑ A. País. George Eugene Uhlenbeck. págs. 382-383.
  14. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 10.
  15. ↑ A. País. George Eugene Uhlenbeck. págs. 385-386.
  16. ↑ A. País. George Eugene Uhlenbeck. págs. 387-388.
  17. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P.7.
  18. ↑ Ford Ford. George Eugene Uhlenbeck (1900-1988)  // Memorias biográficas de la Academia Nacional de Ciencias. - 2009. - Pág. 12.
  19. ↑ A. País. George Eugene Uhlenbeck. págs. 392-393.
  20. ↑ Ver las memorias de Bacher sobre su trabajo con Goudsmit: Mary Terrall. Entrevista con Robert F. Bacher.  (Inglés) . Proyecto de Historia Oral . Archivos del Instituto de Tecnología de California. Fecha de acceso: 11 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 28 de enero de 2012.
  21. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) P.9.
  22. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 11.
  23. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 12-13.
  24. ↑ M. Walker. El nacionalsocialismo alemán y la búsqueda de la energía nuclear, 1939-49 . - Cambridge: University Press, 1993. - P. 153-160.
  25. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 14.
  26. ↑ M. Walker. El nacionalsocialismo alemán y la búsqueda de la energía nuclear, 1939-49. pág. 154.
  27. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 15-16.
  28. ↑ La discusión de Goudsmit y Heisenberg está dedicada al capítulo del libro: M. Walker. El nacionalsocialismo alemán y la búsqueda de la energía nuclear, 1939-49. pág. 204-221.
  29. ↑ 1 2 3 A. País. George Eugene Uhlenbeck. págs. 388-389.
  30. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 17.
  31. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) págs. 18-19.
  32. ↑ 1 2 B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 20.
  33. ↑ A. País. George Eugene Uhlenbeck. art. 375.
  34. ↑ María Terrall. Entrevista con Robert F. Bacher. págs. 38-39.
  35. ↑ B. Bederson. Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) pág. 22.
  36. ↑ Samuel Goudsmit en el sitio web de la Fundación John Simon Guggenheim Memorial . Consultado el 12 de mayo de 2017. Archivado desde el original el 29 de agosto de 2019.

Literatura

Enlaces

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