Thomas, Luelin

Llewellyn Hilleth Thomas ( eng.  Llewellyn Hilleth Thomas ; 1903. október 21., London –  1992. április 20. , Raleigh ) – brit és amerikai elméleti fizikus , az alkalmazott matematika specialistája . Thomas tudományos munkássága az atom- , mag- és molekulafizikának , a relativitáselméletnek , az asztrofizikának , a hidrodinamikának , az elemi részecskegyorsítók elméletének , valamint a fizikai problémák megoldására szolgáló számítási módszerek létrehozásának és használatának szenteli. A tudós fő eredményei közé tartozik a relativisztikus hatások alkalmazása a hidrogénatom spin-pálya kölcsönhatásának kiszámításához ( Thomas precesszió ), valamint a sokrészecskés kvantumrendszerek közelítő elméletének megalkotása ( Thomas-Fermi elmélet ).

Életrajz

London - Cambridge - Koppenhága (1903-1929)

Lwelyn Hillet Thomas Londonban született , öt gyermek közül a legidősebbként egy walesi gyökerű családban. Apja, Charles James Thomas egészségügyi tisztviselő volt Londonban . Hét éves koráig Hillettet – ahogyan rokonai és barátai szokták nevezni – édesanyja, Winifred Mae Thomas (házassága előtt Lewis) nevelte otthon, aki megtanította fiát olvasni, írni, számtani, elemi geometriára. , és a történelem. Ezután egy magán általános iskolába lépett, és 11 és 18 éves kora között a londoni Merchant Taylor's School magániskolába járt , ahol latint és görögöt, matematikát, fizikát és kémiát tanult, többek között J. J. Thomson könyveiből ( Elements of Electricity and Magnetism ), James Jeans ( Mechanics ) és William Osgood ( Calculus ). 1919-ben Thomas sikeres felvételi vizsgát tett a Londoni Egyetemre , 1921-ben pedig a záróvizsgát ( köztes vizsga ) megelőző vizsgákat, és ösztöndíjat kapott a Cambridge-i Egyetem Trinity College-ban való tanulmányaihoz, a tiszta és alkalmazott matematikára helyezve a hangsúlyt. Cambridge-ben részt vett Charles Galton Darwin , John Littlewood , Geoffrey Taylor , Ralph Fowler , Arthur Eddington , Arthur Milne és Joseph Larmor előadásain . 1923-ban Thomas ösztöndíjat kapott egy felsőfokú főiskolai tanulmányokhoz ( senior college ösztöndíj ), majd egy évvel később egy matematikai kurzus sikeres elvégzése után ( Mathematical Tripos ) kitüntetéssel szerzett Bachelor of Arts fokozatot matematikából és Isaac Newtont. Studentship ( Isaac Newton Studentship ) [4] .

Thomas ekkorra Ralph Fowler irányítása alatt kezdett dolgozni az atom szerkezetének kvantumelméletével kapcsolatos kérdéseken. A kvantummechanika akkoriban még nem jött létre, ezért a töltött részecskék anyagon való áthaladásának problémáját egy kezdő tudós az úgynevezett régi kvantumelmélet keretében foglalkozott , különösen a kutatás eredményeinek egy részét. Douglas Hartree (Fowler másik tanítványa) a Bohr-atom elektronjainak pályájáról . Thomas írt egy tanulmányt a kvantumelmélet adiabatikus invariánsairól is, és ezért megkapta a Smith-díjat . 1925-ben Thomas ösztöndíjat kapott szakmai gyakorlatra ( Traveling Fellowship ), és egy évre a koppenhágai Niels Bohr Intézetbe ment , amely akkoriban az egyik fő központ, ahol a kvantummechanikát létrehozták [5] . Saját bevallása szerint azonban Thomas "mindig lassú volt az új ötletek elfogadásában, és négy-öt évig egyiket sem értette" [Comm 1] [6] .

Az önállóan dolgozó fiatal tudós koppenhágai tartózkodása során több fontos eredményre is jutott. Az 1927-es Az  atomterek számítása című művében kidolgozta az atom kvázi-klasszikus statisztikai modelljét, amelyben az elektronok egyenletesen oszlanak el a fázistérben , és az elektronsűrűség egyedülállóan összefügg az atommagok és az atommagok által létrehozott elektromágneses tér potenciális energiájával. más elektronok. Miután megkapta a potenciál önkonzisztens egyenletét és azt numerikusan megoldotta, Thomas ki tudta számítani az elektronok által árnyékolt effektív nukleáris töltés értékét, kielégítő összhangban más forrásokból származó adatokkal. Az elméletet 1927-ben önállóan fejlesztette ki Enrico Fermi , aki új kvantumstatisztikát alkalmazott fejlesztésére, amelyet 1930-ban Paul Dirac általánosított , aki figyelembe vette az elektronok közötti cserekölcsönhatást, ezért nevezik Thomas-Fermi elméletnek vagy Thomas- Fermi-Dirac elmélet . A következő években a Thomas-Fermi-modellt korlátai ellenére széles körben alkalmazták hozzávetőleges minőségi eredmények elérésére az atom- és magfizikában, a plazmafizikában, az asztrofizikában és a szilárdtestfizikában, és prototípusként szolgált a 2008-ban kidolgozott modern sűrűség-funkcionális elmélet számára. az 1960-as évek közepén [7] .

Thomas másik eredménye koppenhágai tartózkodása során a spektrumok finomszerkezetének vonalai felhasadásának nagyságrendjének magyarázata volt az úgynevezett Thomas precesszió következtében – ez a spin-pálya kölcsönhatás relativisztikus korrekciója, amely az ún. a sebességek összeadásának nem kommutativitásához , és amelyet figyelembe kell venni egy spintel (elektronnal) rendelkező részecske mag körüli mozgásának mérlegelésekor. A Goudsmit és Uhlenbeck által nem sokkal korábban javasolt spin-hipotézis megkérdőjelezhető volt, mert a hidrogénatomban a kísérletileg megfigyeltnél kétszeres vonalhasadási értéket adott. A relativisztikus hatások figyelembevétele megmagyarázta az együttható képletében való megjelenését , amelyet gyakran Thomas-tényezőnek neveznek, és így lehetővé tette a kísérleti adatokkal összhangban lévő finom vonalszerkezetet és azok felosztását az anomális Zeeman-effektusban . Később, 1926-ban Thomas megvizsgálta a forgó elektron külső elektromágneses térben való mozgásának általános problémáját, és olyan egyenleteket kapott, amelyeket 1959-ben újra felfedeztek, és Bargmann -Michel-Telegdi egyenletként ismertek . Ezekkel az összefüggésekkel magyarázták a spin polarizáció hatásait elektron-pozitron tároló gyűrűkben és müonokkal végzett kísérletekben [8] . Thomas "The Motion of the Spinning Electron" ( 1926 ) című írása döntő szerepet játszott a spinnel kapcsolatos elképzelések elfogadásában, és még egy olyan szkeptikust is meggyőzött a létezéséről, mint Wolfgang Pauli [9] .  

Cambridge-be való visszatérése után Thomast a Trinity College ösztöndíjasává választották , 1927-ben megvédte doktori disszertációját, majd egy évvel később művészeti mester fokozatot kapott [10] .

Ohio State University (1929–1946)

1929-ben Fowler javaslatára Thomas adjunktusi állást kapott az Ohio Állami Egyetemen , 1936-ban pedig a fizika rendes professzora lett. Itt számos kurzust tartott a fizika, asztrofizika és a csillagászat különböző ágaiban. Tudományos érdeklődési köre ekkoriban a témák széles skáláját fedte le: atom- és magfizika, asztrofizika, összetett molekulák és szilárd anyagok kvantumelmélete, gyorsítófizika , kvantumtérelmélet , gázok és folyadékok dinamikája, számítási matematika . Így 1930-ban úttörő cikket írt a sugárzás viszkozitásáról, vagyis az elektromágneses hullámok sugárzásáról anyagáramok mozgatásával, például csillagok közelében. Egy másik fontos, 1935-ben írt munkájában Thomas a nukleonok közötti kölcsönhatás problémáját vizsgálta, és eredményeit a tríciummag szerkezetének leírására alkalmazta . 1938-ban kimutatta, hogy a mágneses tér bizonyos konfigurációja mellett, az azimutszögtől való periodikus függőséget feltételezve, a töltött részecskék pályája egy ciklotronban stabilnak és izokronnak bizonyul . Ez az eredmény adta az alapját az izokron ciklotron ötletének, egy olyan eszköznek, amelyet széles körben alkalmaztak a magfizikában és az orvostudományban [11] .

A második világháború alatt , 1943 és 1945 között Thomas az Aberdeen Proving Groundon dolgozott , a Ballisztikai Kutatólaboratóriumban . Itt katonai kutatásokkal foglalkozott a ballisztika és a robbanásfizika területén, számos belső jelentést és cikket írt a lökéshullámokról . Munkatársai között volt Gregory Breit , Subramanjan Chandrasekhar és Edwin Hubble . A háború után Thomas továbbra is együttműködött ezzel a laboratóriummal, és tagja volt annak tudományos bizottságának. Az 1945/46-os tanév volt az utolsó év, amelyet az Ohio Állami Egyetemen töltött [12] .

A Columbia Egyetem és az IBM (1946–1968)

1946-ban Isidor Rabi és John von Neumann javaslatára Thomast meghívták a Columbia Egyetem újonnan alapított Thomas J. Watson Tudományos Számítástechnikai Laboratóriumába , amelyet az IBM finanszírozott . A vállalati munkakörülményeknek megfelelően "technikus" ( technikus ) pozíciót vállalt, és a számítógépek tudományos kutatáshoz való felhasználásának problémáival foglalkozott, valamint előadásokat tartott az egyetemen a differenciálegyenletek numerikus megoldásának módszereiről . Még 1946-ban Thomas volt az első, aki felvetette a mágneses magokon való memória ötletét , később kidolgozta az információ tárolásának alapelveit elektromágneses késleltetési vonal segítségével , javaslatot tett a Thomas néven ismert lineáris egyenletrendszerek megoldására. algoritmus , az elsők között használt számítógépes módszereket számos fizikai probléma megoldására (például három kvantumrészecske rendszer hullámfüggvényeinek iterációval történő megtalálása, hidrodinamikai problémák megoldása, rugalmasságelmélet, elektroneloszlás kiszámítása sűrűsége atomokban). Thomas szerepe a különböző programok és kutatások megvalósításában a laboratóriumban olyan nagy volt, hogy annak igazgatója, Wallace Eckert egyszer megjegyezte: „Valószínűleg a szervezeti ábrán külön cellának kellene lennie Thomas nevével” [Comm . 2] . Emellett 1950-ben professzori címet kapott az Egyetem Fizika Tanszékén, ahol általános relativitáselméletről , csoportelméletről , kvantummechanikáról és magnetohidrodinamikáról tartott előadásokat . Ebben az időszakban a fizika területén végzett munkája a relativisztikus részecskék dinamikájának, a hidrodinamikának, a komplex atomok töltéseloszlásának kiszámításának stb. Sokoldalúságának és mélyreható tudásának köszönhetően Thomas a fizika tanszéken " a 116. utca bölcseként " [13] [14] vált ismertté .

1954-ben, amikor nagy műholdprojekteket fejlesztettek ki az Egyesült Államokban, Thomas módszereket javasolt a potenciálisan ellenséges űrhajók elleni védelemre. Ez a McCarthyizmus csúcspontján hívta fel rá a figyelmet , mivel nem volt amerikai állampolgár, ezért tevékenysége gyanús volt. Hogy hozzáférjen a titkos munkához és megszabaduljon a problémáktól, Thomas 1957-ben amerikai állampolgárságot kapott. A Ballisztikai Laboratóriumon kívül együttműködött a Naval Ordnance Laboratory -val és az Atomenergia Bizottság Sherwood projektjével . 1968-ban Thomas nyugdíjba vonult a Watson Laboratoryban és a Columbia Egyetemen [15] .

Az elmúlt évek (1968-1992). Család

Nyugdíjba vonulása után Thomas a fizika és a matematika vendégprofesszora lett az Észak-Karolinai Egyetemen , ahol 1976-ig tanított és kutatott. 1980-ban ennek az egyetemnek a Fizikai Kara létrehozta az éves Thomas Lecture-t ( LH Thomas Lecture ), amely kiemelkedő tudósokat hívott meg olvasni. Thomas az észak-karolinai Raleigh-ben halt meg 1992. április 20-án, 88 évesen [16] .

Leendő feleségével, Naomi Estelle Frech-el ( Naomi Estelle Frech ) Thomas 1929 őszén ismerkedett meg az Ohio Állami Egyetemen, ahol a lány diák volt. 1932-ben szerezte meg a spektroszkópiai diplomát, és egy évvel később összeházasodtak. A következő kilenc évben négy gyermekük született - két fiú (egyikük nyolc évesen meghalt) és két lány. Naomi Estel matematika és fizika tanár volt a Packer Collegiate Institute -ban, és majdnem 16 évvel élte túl férjét [17] .

Díjak és tagságok

• Smith -díj (1925) [18]
• Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia tagja (1958) [17]
• IBM Fellow (1963) [17]
• A Cambridge-i Egyetem tiszteletbeli doktora (1965) [10]
• Davisson – Germer-díj (1982) [17]
• Tagja az Amerikai Fizikai Társaságnak , az Amerikai Tudományfejlesztési Szövetségnek, a Királyi Csillagászati ​​Társaságnak stb. [17]

Főbb publikációk

• Thomas LH A forgó elektron mozgása   // Természet . - 1926. - 1. évf. 117 . — 514. o . - doi : 10.1038/117514a0 .
• Thomas LH Az atomterek számítása // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. - 1927. - 1. évf. 23. - P. 542-548. - doi : 10.1017/S0305004100011683 .
• Thomas LH A tengellyel rendelkező elektron kinematikája // Filozófiai Magazin . - 1927. - 1. évf. 3. - P. 1-22. - doi : 10.1080/14786440108564170 .
• Thomas LH Sugárzási mező mozgásban lévő folyadékban // Quarterly Journal of Mathematics. - 1930. - 1. évf. 1. - P. 239-251. - doi : 10.1093/qmath/os-1.1.239 .
• Thomas LH A neutron és a proton kölcsönhatása és a H szerkezete  // Physical Review . - 1935. - 1. évf. 47. - P. 903-909. - doi : 10.1103/PhysRev.47.903 .
• Thomas LH Az ionok útjai a ciklotronban I. Keringések a mágneses mezőben // Fizikai áttekintés. - 1938. - 1. évf. 54. - P. 580-588. - doi : 10.1103/PhysRev.54.580 .
• Shaffer WH, Nielsen HH, Thomas LH Tetraéderesen szimmetrikus pentatomikus molekulák forgási-rezgési energiái. I // Fizikai áttekintés. - 1939. - 1. évf. 56. - P. 895-907. - doi : 10.1103/PhysRev.56.895 .
• Thomas LH Gyakorlati módszer bizonyos kvantummechanikai problémák megoldására a Hamilton-féle kifejezések egymás utáni eltávolításával a dinamikus változók kontakttranszformációival I. rész. Általános elmélet  // Journal of Chemical Physics . - 1942. - 1. évf. 10. - P. 532-537. - doi : 10.1063/1.1723760 .
• Thomas LH Megjegyzés Becker lökésfront elméletéhez  // Journal of Chemical Physics. - 1944. - 1. évf. 12. - P. 449-453. - doi : 10.1063/1.1723889 .
• Sheldon J., Thomas LH A nagyméretű számítástechnika használata a fizikában  // Journal of Applied Physics . - 1953. - 1. évf. 24. - P. 235-242. - doi : 10.1063/1.1721257 .
• Thomas LH A sík Poiseuille-áramlás stabilitása // Fizikai áttekintés. - 1953. - 1. évf. 91. - P. 780-783. - doi : 10.1103/PhysRev.91.780 .
• Bakamjian B., Thomas LH Relativisztikus részecskedinamika. II // Fizikai szemle. - 1953. - 1. évf. 92. - P. 1300-1310. - doi : 10.1103/PhysRev.92.1300 .
• Thomas LH Satellite Countermeasures  // Time  :  magazin. – 1954, május 3.
• Thomas LH, Umeda K. A TFD Atomic Modell alapján számított atomszórási tényezők  // Journal of Chemical Physics. - 1957. - 1. évf. 26. - P. 293-303. - doi : 10.1063/1.1743287 .

Jegyzetek

1. ↑ Mindig lassú voltam az új ötletek elfogadásában, és négy-öt évig semmit sem értettem ebből.
2. ↑ Talán egy LH Thomas feliratú doboz kellene a szervezeti ábrán.

1. ↑ https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.2808649
2. ↑ 1 2 Llewellyn Hilleth Thomas // Brockhaus Encyclopedia  (német) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
3. ↑ 1 2 Brozović D. , Ladan T. Llewellyn Hilleth Thomas // Hrvatska enciklopedija  (horvát) - LZMK , 1999. - 9272 p. — ISBN 978-953-6036-31-8
4. ↑ Jackson, 2009 , pp. 4-5.
5. ↑ Jackson, 2009 , pp. 5-6.
6. ↑ Thomas, 1975 , p. 3.
7. ↑ Zangwill, 2013 , pp. 339-342.
8. ↑ Jackson, 2009 , pp. 6-7, 14.
9. ↑ Jammer M. A kvantummechanika fogalmainak evolúciója. - M . : Nauka, 1985. - S. 155.
10. ↑ 12. Jackson , 2009 , p. nyolc.
11. ↑ Jackson, 2009 , pp. 8-9.
12. ↑ Jackson, 2009 , p. 9.
13. ↑ Jackson, 2009 , pp. 9-10.
14. ↑ Brennan JF Az IBM Watson Laboratórium a Columbia Egyetemen: A történelem . - NY: International Business Machines Corporation, 1971. - P. 40-41. Archiválva : 2016. március 15. a Wayback Machine -nál
15. ↑ Jackson, 2009 , pp. 10-11.
16. ↑ Jackson, 2009 , pp. tizenegy.
17. ↑ 1 2 3 4 5 Jackson, 2009 , p. 12.
18. ↑ Jackson, 2009 , p. 6.

Irodalom

• Thomas LH Emlékezések // International Journal of Quantum Chemistry. - 1975. - 1. évf. S9. - P. 3-4. - doi : 10.1002/qua.560090803 .
• Thomas LH Emlékezések a Thomas precessziós frekvencia felfedezésére // AIP Conference Proceedings. - 1983. - 1. évf. 95. - P. 4-12. - doi : 10.1063/1.33853 .
• Khramov Yu. A. Thomas Llewellyn Hilleth // Fizikusok: Életrajzi útmutató / Szerk. A. I. Akhiezer . - Szerk. 2., rev. és további — M  .: Nauka , 1983. — S. 262. — 400 p. - 200 000 példányban.
• Price PJ Llewellyn H. Thomas // Fizika ma . - 1994. - 1. évf. 47, 9. sz . - 115-116. o. - doi : 10.1063/1.2808649 .
• Jackson JD Llewellyn Hilleth Thomas  // A Nemzeti Tudományos Akadémia életrajzi emlékei. - Washington, 2009. - P. 1-18.
• Zangwill A. Hartree és Thomas: a sűrűségfunkcionális elmélet elődei // Archívum az Exact Sciences történetéhez. - 2013. - Kt. 67. - P. 331-348. - doi : 10.1007/s00407-013-0114-4 .

Linkek

• Kuhn TS , Uhlenbeck G. Interjú Llewellyn Hilleth  Thomasszal . American Institute of Physics (1962. május 10.). Letöltve: 2016. március 16.
• Llewellyn Thomas az Array of Contemporary American Physicists-től  (angolul)  (a hivatkozás nem érhető el) . Amerikai Fizikai Intézet. Hozzáférés dátuma: 2016. március 16. Az eredetiből archiválva : 2016. március 22.
• Llewellyn Hilleth Thomas Papers  1921-1989 . Észak-Karolinai Állami Egyetemi Könyvtárak. Letöltve: 2016. március 16.
• Jackson JD Llewellyn Hilleth  Thomas 1903-1992: Egy alulértékelt polihisztor . American Physical Society (2010. február 14.). Letöltve: 2016. március 16.

Tematikus oldalak	Matematikai genealógia zbMATH Nyitva
Szótárak és enciklopédiák	horvát Brockhaus
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 118802038 VIAF : 69725797 WorldCat VIAF : 69725797