Walther Bothe | |
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Nacido | ( 08-01-1891 )8 de enero de 1891 |
Fallecido | 8 de febrero de 1957 (8 de febrero de 1957)(66 años) |
Nacionalidad | Alemán |
Alma máter | Universidad de Berlín |
Conocido por | Experimento de coincidencia de Bothe-Geiger Método de coincidencia Circuito de coincidencia |
Cónyuge | Barbara Abajo [1] |
Premios | Premio Nobel de Física (1954) Medalla Max Planck (1953) Pour le Mérite for Sciences and Arts (1952) |
Carrera científica | |
Campos | Física , matemáticas, química. |
Instituciones | Universidad de Berlín Universidad de Giessen Universidad de Heidelberg Instituto Max Planck de Investigación Médica |
Asesor de doctorado | Max Planck |
Firma | |
Walther Wilhelm Georg Bothe ( pronunciación alemana: [ˈvaltɐ ˈboːtə] ; 8 de enero de 1891 – 8 de febrero de 1957)[2]fue un físico nuclear alemán conocido por el desarrollo demétodos de coincidenciapara estudiarla física de partículas.
Sirvió en el ejército durante la Primera Guerra Mundial desde 1914, y fue prisionero de guerra de los rusos, regresando a Alemania en 1920. A su regreso al laboratorio, desarrolló y aplicó circuitos de coincidencia al estudio de reacciones nucleares, como el efecto Compton , los rayos cósmicos y la dualidad onda-partícula de la radiación, por lo que recibiría una parte del Premio Nobel de Física en 1954.
En 1930 fue nombrado catedrático y director del departamento de física de la Universidad de Giessen . En 1932 fue nombrado director del Instituto de Física y Radiología de la Universidad de Heidelberg . Fue expulsado de este puesto por elementos del movimiento Deutsche Physik . Para evitar su emigración de Alemania, fue nombrado director del Instituto de Física del Instituto Kaiser Wilhelm de Investigación Médica (KWImF) en Heidelberg . Allí construyó el primer ciclotrón operativo de Alemania. Además, se convirtió en uno de los principales responsables del proyecto de energía nuclear alemán, también conocido como Uranverein (Club del Uranio), que se inició en 1939 bajo la supervisión de la Oficina de Artillería del Ejército.
En 1946, además de ocupar el puesto de director del Instituto de Física del KWImf, fue reincorporado como profesor en la Universidad de Heidelberg. Entre 1956 y 1957 fue miembro del Grupo de Trabajo de Física Nuclear en Alemania.
Al año siguiente de la muerte de Bothe, su Instituto de Física en el KWImF fue elevado a la categoría de nuevo instituto dependiente de la Sociedad Max Planck y pasó a llamarse Instituto Max Planck de Física Nuclear . Su edificio principal recibió posteriormente el nombre de laboratorio Bothe.
Bothe nació de Friedrich Bothe y Charlotte Hartung. De 1908 a 1912, Bothe estudió en la Friedrich-Wilhelms-Universität (hoy, Humboldt-Universität zu Berlin ). En 1913, fue asistente de cátedra de Max Planck . En 1914, obtuvo su doctorado bajo la tutela de Planck. [3] [4]
En 1913, Bothe se unió al Instituto Técnico y Físico del Reich (PTR, hoy, Instituto Técnico y Físico Federal ), donde permaneció hasta 1930. Hans Geiger había sido nombrado director del nuevo Laboratorio de Radiactividad allí en 1912. En el PTR, Bothe fue asistente de Geiger de 1913 a 1920, miembro científico del personal de Geiger de 1920 a 1927, y de 1927 a 1930 sucedió a Geiger como director del Laboratorio de Radiactividad. [3] [4] [5] [6]
En mayo de 1914, Bothe se presentó voluntario para servir en la caballería alemana. Fue hecho prisionero por los rusos y encarcelado en Rusia durante cinco años. Mientras estuvo allí, aprendió el idioma ruso y trabajó en problemas de física teórica relacionados con sus estudios de doctorado. Regresó a Alemania en 1920, con una novia rusa. [5]
A su regreso de Rusia, Bothe continuó trabajando en el PTR bajo la dirección de Hans Geiger en el Laboratorio de Radiactividad de ese país. En 1924, Bothe publicó su método de coincidencia. El experimento de coincidencia de Bothe-Geiger estudiaba el efecto Compton y la dualidad onda-partícula de la luz. El método de coincidencia de Bothe y sus aplicaciones le valieron el Premio Nobel de Física en 1954. [6] [7] [8] [9]
En 1925, mientras todavía estaba en el PTR, Bothe se convirtió en Privatdozent en la Universidad de Berlín, lo que significa que había completado su habilitación y, en 1929, se convirtió en profesor ausserordentlicher allí. [3] [4]
En 1927, Bothe comenzó el estudio de la transmutación de elementos ligeros mediante bombardeo con partículas alfa . A partir de una investigación conjunta con H. Fränz y Heinz Pose en 1928, Bothe y Fränz correlacionaron los productos de reacción de las interacciones nucleares con los niveles de energía nuclear. [5] [6] [9]
En 1929, en colaboración con Werner Kolhörster y Bruno Rossi , que eran huéspedes del laboratorio de Bothe en el PTR, Bothe comenzó el estudio de los rayos cósmicos . [10] El estudio de la radiación cósmica sería llevado a cabo por Bothe durante el resto de su vida. [6] [9]
En 1930, se convirtió en profesor titular y director del departamento de física de la Justus Liebig-Universität Gießen . Ese año, Bothe y su colaborador Herbert Becker bombardearon berilio , boro y litio con partículas alfa de polonio y observaron una nueva forma de radiación penetrante. [11] En 1932, James Chadwick identificó esta radiación como el neutrón . [3] [4] [5]
En 1932, Bothe había sucedido a Philipp Lenard como director del Physikalische und Radiologische Institut (Instituto de Física y Radiología) en la Universidad de Heidelberg. Fue entonces cuando Rudolf Fleischmann se convirtió en asistente de cátedra de Bothe. Cuando Adolf Hitler se convirtió en canciller de Alemania el 30 de enero de 1933, el concepto de Deutsche Physik adquirió más favor y fervor; era antisemita y estaba en contra de la física teórica, especialmente de la física moderna, incluida la mecánica cuántica y la física atómica y nuclear. Tal como se aplicaba en el entorno universitario, los factores políticos tenían prioridad sobre el concepto históricamente aplicado de capacidad académica, [12] a pesar de que sus dos partidarios más destacados eran los premios Nobel de Física Philipp Lenard [13] y Johannes Stark . [14] Los partidarios de Deutsche Physik lanzaron feroces ataques contra los principales físicos teóricos. Aunque Lenard se había retirado de la Universidad de Heidelberg, todavía ejercía una influencia significativa en ella. En 1934, Lenard había conseguido que Bothe fuera relevado de su puesto de director del Instituto de Física y Radiología de la Universidad de Heidelberg, con lo que Bothe pudo convertirse en director del Institut für Physik (Instituto de Física) del Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung (KWImF, Instituto Kaiser Wilhelm de Investigación Médica; hoy, el Max-Planck Institut für medizinische Forschung ), en Heidelberg , en sustitución de Karl W. Hauser, que había fallecido recientemente. Ludolf von Krehl , director del KWImF, y Max Planck , presidente de la Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Sociedad Kaiser Wilhelm, hoy Sociedad Max Planck ), habían ofrecido la dirección a Bothe para evitar la posibilidad de su emigración. Bothe ocupó la dirección del Instituto de Física del KWImF hasta su muerte en 1957. Mientras estuvo en el KWImF, Bothe ocupó una cátedra honoraria en la Universidad de Heidelberg, que ocupó hasta 1946. Fleischmann se fue con Bothe y trabajó con él allí hasta 1941. Para su personal, Bothe reclutó a científicos como Wolfgang Gentner (1936-1945), Heinz Maier-Leibnitz (1936 - ?) - que había hecho su doctorado con el premio Nobel James Franck y fue altamente recomendado por Robert Pohl y Georg Joos , y Arnold Flammersfeld(1939-1941). También formaban parte de su equipo Peter Jensen y Erwin Fünfer. [3] [4] [5] [15] [16] [17] [18]
En 1938, Bothe y Gentner publicaron un trabajo sobre la dependencia energética del fotoefecto nuclear. Esta fue la primera evidencia clara de que los espectros de absorción nuclear son acumulativos y continuos, un efecto conocido como resonancia nuclear gigante dipolar. Esto fue explicado teóricamente una década después por los físicos J. Hans D. Jensen , Helmut Steinwedel, Peter Jensen, Michael Goldhaber y Edward Teller . [5]
También en 1938, Maier-Leibnitz construyó una cámara de nubes de Wilson . Las imágenes de la cámara de nubes fueron utilizadas por Bothe, Gentner y Maier-Leibnitz para publicar, en 1940, el Atlas de imágenes típicas de cámaras de nubes , que se convirtió en una referencia estándar para identificar partículas dispersas. [5] [9]
A finales de 1937, los rápidos éxitos que Bothe y Gentner tuvieron con la construcción y los usos de investigación de un generador Van de Graaff los llevaron a considerar la construcción de un ciclotrón . En noviembre, ya se había enviado un informe al presidente de la Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Sociedad Kaiser Wilhelm; hoy, Sociedad Max Planck ), y Bothe comenzó a obtener fondos de la Helmholtz-Gesellschaft (Sociedad Helmholtz; hoy, Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes ), el Badischen Kultusministerium (Ministerio de Cultura de Baden), IG Farben , la KWG y varias otras agencias orientadas a la investigación. Las promesas iniciales llevaron a encargar un imán a Siemens en septiembre de 1938, sin embargo, la financiación adicional se volvió problemática. En esos tiempos, Gentner continuó su investigación sobre el fotoefecto nuclear, con la ayuda del generador Van de Graaff, que había sido mejorado para producir energías justo por debajo de 1 MeV. Cuando completó su línea de investigación con las reacciones 7 Li (p, gamma) y 11 B (p, gamma), y sobre el isómero nuclear 80 Br, Gentner dedicó todo su esfuerzo a la construcción del ciclotrón planeado. [19]
Para facilitar la construcción del ciclotrón, a finales de 1938 y principios de 1939, con la ayuda de una beca de la Helmholtz-Gesellschaft , Gentner fue enviado al Laboratorio de Radiación de la Universidad de California (hoy, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ) en Berkeley, California. Como resultado de la visita, Gentner formó una relación de cooperación con Emilio G. Segrè y Donald Cooksey . [19]
Tras el armisticio entre Francia y Alemania en el verano de 1940, Bothe y Gentner recibieron órdenes de inspeccionar el ciclotrón que Frédéric Joliot-Curie había construido en París. Si bien ya se había construido, todavía no estaba operativo. En septiembre de 1940, Gentner recibió órdenes de formar un grupo para poner en funcionamiento el ciclotrón. Hermann Dänzer, de la Universidad de Frankfurt, participó en este esfuerzo. Mientras estaba en París, Gentner pudo liberar tanto a Frédéric Joliot-Curie como a Paul Langevin , que habían sido arrestados y detenidos. A finales del invierno de 1941/1942, el ciclotrón estaba operativo con un haz de deuterones de 7 MeV . El uranio y el torio fueron irradiados con el haz, y los subproductos fueron enviados a Otto Hahn en el Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie (KWIC, Instituto Kaiser Wilhelm de Química, hoy, Instituto Max Planck de Química ), en Berlín. A mediados de 1942, el sucesor de Gentner en París fue Wolfgang Riezler de Bonn . [19] [20] [21]
Fue durante 1941 cuando Bothe consiguió todos los fondos necesarios para completar la construcción del ciclotrón. El imán se entregó en marzo de 1943 y el primer haz de deuterón se emitió en diciembre. La ceremonia de inauguración del ciclotrón se celebró el 2 de junio de 1944. Si bien ya se habían construido otros ciclotrones, el de Bothe fue el primero en funcionar en Alemania. [4] [19]
El proyecto de energía nuclear alemán , también conocido como Uranverein (Club del Uranio), comenzó en la primavera de 1939 bajo los auspicios del Reichsforschungsrat (RFR, Consejo de Investigación del Reich) del Reichserziehungsministerium (REM, Ministerio de Educación del Reich). El 1 de septiembre, el Heereswaffenamt (HWA, Oficina de Artillería del Ejército) expulsó al RFR y se hizo cargo del esfuerzo. Bajo el control de la HWA, el Uranverein tuvo su primera reunión el 16 de septiembre. La reunión fue organizada por Kurt Diebner , asesor de la HWA, y se celebró en Berlín. Entre los invitados se encontraban Walther Bothe, Siegfried Flügge , Hans Geiger , Otto Hahn , Paul Harteck , Gerhard Hoffmann , Josef Mattauch y Georg Stetter . Poco después se celebró una segunda reunión en la que participaron Klaus Clusius , Robert Döpel , Werner Heisenberg y Carl Friedrich von Weizsäcker . Siendo Bothe uno de los directores, Wolfgang Gentner , Arnold Flammersfeld , Rudolf Fleischmann , Erwin Fünfer y Peter Jensen pronto se incorporaron al Uranverein . Su investigación fue publicada en el Kernphysikalische Forschungsberichte ( Informes de investigación en física nuclear ); ver más abajo la sección Informes Internos .
Para el Uranverein , Bothe y hasta 6 miembros de su personal en 1942, trabajaron en la determinación experimental de las constantes atómicas, la distribución de energía de los fragmentos de fisión y las secciones eficaces nucleares. Los resultados experimentales erróneos de Bothe sobre la absorción de neutrones en el grafito fueron fundamentales en la decisión alemana de favorecer el agua pesada como moderador de neutrones . Su valor era demasiado alto; una conjetura era que esto se debía al aire entre las piezas de grafito y el nitrógeno que tenía una alta absorción de neutrones. Sin embargo, la configuración experimental implicaba una esfera de electrografito de Siemens sumergida en agua, sin aire presente. El error en la sección eficaz de neutrones rápidos se debía a impurezas en el producto de Siemens: "incluso el electrografito de Siemens contenía bario y cadmio, ambos voraces absorbentes de neutrones". [22] En cualquier caso, había tan poco personal o grupos que no podían repetir los experimentos para comprobar los resultados, [23] [24] [25] [26] aunque de hecho un grupo separado en Gottingen, dirigido por Wilhelm Hanle, determinó la causa del error de Bothe: "Las propias mediciones de Hanle mostrarían que el carbono, preparado adecuadamente, de hecho funcionaría perfectamente bien como moderador, pero a un coste de producción en cantidades industriales considerado prohibitivo por la artillería del ejército [alemán]". [27]
A finales de 1941, era evidente que el proyecto de energía nuclear no contribuiría decisivamente a poner fin al esfuerzo bélico en el corto plazo. En julio de 1942, la HWA cedió el control del Uranverein al RFR. A partir de entonces, el proyecto de energía nuclear mantuvo su designación de kriegswichtig (importante para la guerra) y la financiación continuó procedente del ejército. Sin embargo, el proyecto de energía nuclear alemán se dividió en las siguientes áreas principales: producción de uranio y agua pesada , separación de isótopos de uranio y la Uranmaschine (máquina de uranio, es decir, reactor nuclear). Además, el proyecto se dividió esencialmente en nueve institutos, donde los directores dominaban la investigación y establecían sus propias agendas de investigación. El Institut für Physik de Bothe era uno de los nueve institutos. Los otros ocho institutos o instalaciones eran: el Instituto de Química Física de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich , la HWA Versuchsstelle (estación de pruebas) en Gottow, el Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie , el Departamento de Química Física de la Universidad de Hamburgo , el Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik , el Segundo Instituto de Física Experimental de la Universidad Georg-August de Göttingen , la Auergesellschaft y el II. Physikalisches Institut de la Universidad de Viena . [25] [28] [29] [30]
De 1946 a 1957, además de su puesto en el KWImF, Bothe fue profesor titular en la Universidad de Heidelberg. [3] [4]
Al finalizar la Segunda Guerra Mundial, los aliados se apoderaron del ciclotrón de Heidelberg. En 1949, su control fue devuelto a Bothe. [3]
Durante 1956 y 1957, Bothe fue miembro del Arbeitskreis Kernphysik (Grupo de Trabajo de Física Nuclear) de la Fachkommission II "Forschung und Nachwuchs" (Comisión II "Investigación y Crecimiento") de la Deutschen Atomkommission (DAtK, Comisión Alemana de Energía Atómica). Otros miembros del Grupo de Trabajo de Física Nuclear tanto en 1956 como en 1957 fueron: Werner Heisenberg (presidente), Hans Kopfermann (vicepresidente), Fritz Bopp , Wolfgang Gentner , Otto Haxel , Willibald Jentschke , Heinz Maier-Leibnitz , Josef Mattauch , Wolfgang Riezler , Wilhelm Walcher y Carl Friedrich von Weizsäcker . Wolfgang Paul también fue miembro del grupo durante 1957. [30]
A finales de 1957, Gentner estaba en negociaciones con Otto Hahn , presidente de la Max-Planck Gesellschaft (MPG, Sociedad Max Planck , sucesora de la Kaiser-Wilhelm Gesellschaft ), y con el Senado de la MPG para establecer un nuevo instituto bajo sus auspicios. Esencialmente, el Institut für Physik de Walther Bothe en el Max-Planck Institut für medizinische Forschung , en Heidelberg , iba a ser escindido para convertirse en un instituto de pleno derecho de la MPG. La decisión de proceder a ello se tomó en mayo de 1958. Gentner fue nombrado director del Max-Planck Institut für Kernphysik (MPIK, Instituto Max Planck de Física Nuclear) el 1 de octubre, y también recibió el puesto de profesor ordentlicher en la Universidad de Heidelberg. Bothe no vivió para ver la creación definitiva del MPIK, ya que murió en febrero de ese año. [19] [31]
Bothe era un patriota alemán que no daba excusas por su trabajo con el Uranverein . Sin embargo, la impaciencia de Bothe con las políticas nazis en Alemania lo convirtió en objeto de sospechas y de investigaciones por parte de la Gestapo . [5]
Como resultado de su encarcelamiento en Rusia durante la Primera Guerra Mundial como prisionero de guerra, conoció a Barbara Below, con quien se casó en 1920. Tuvieron dos hijos. Ella murió algunos años antes que él. [9]
Bothe era un pintor y músico consumado; tocaba el piano. [9]
Bothe recibió numerosos honores: [9]
Los siguientes informes fueron publicados en Kernphysikalische Forschungsberichte ( Informes de investigación en física nuclear ), una publicación interna del Uranverein alemán . Los informes fueron clasificados como de alto secreto, tuvieron una distribución muy limitada y a los autores no se les permitió conservar copias. Los informes fueron confiscados durante la Operación Alsos de los Aliados y enviados a la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos para su evaluación. En 1971, los informes fueron desclasificados y devueltos a Alemania. Los informes están disponibles en el Centro de Investigación Nuclear de Karlsruhe y en el Instituto Americano de Física . [32] [33]
En 1930 Bothe, en colaboración con H. Becker, bombardeó berilio de masa 9 (y también boro y litio) con rayos alfa derivados del polonio, y obtuvo una nueva forma de radiación...
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