Нобелевские лауреаты: Манне Сигбан. Как заглянуть внутрь атома

О человеке, снявшем рентгеновские спектры всех атомов от натрия до урана, о нобелиате и отце нобелиата, о человеке, построившем в Швеции первый ускоритель, мы рассказываем в очередном выпуске рубрики «Как получить Нобелевку».

Нобелевские премии бывают разные. Бывает, человек совершил яркое одно открытие – и удостаивается награды за него. Бывает, вся научная биография столь яркая, что Нобелевскому комитету бывает трудно подобрать, за что вручают премию. А бывают премии «трудовые» — за кропотливое и тщательное, но всегда самоотверженное продолжение работ предшественников, выводящее их на качественно новый уровень.

К последнему случаю относится наш герой, немного позабытый на фоне тех звезд, которые получали премии в 1920-е годы: Альберта Эйнштейна, Нильса Бора… А ведь работы Карла Сигбанна впитали в себя труды минимум семи предыдущих нобелиатов: Рентгена, Ленарда, Томсона, фон Лауэ, отца и сына Брэггов и Чарльза Барклы. Не говоря уже об открытиях не дожившего до своей премии юного и великого Генри Мозли, схватившего пулю от турецкого снайпера в Галлипольском сражении. И ведь мы не говорим о том, что наш герой – один их немногих основателей «нобелевских» династий...

Карл Манне Георг Сигбан

Родился 3 декабря 1886 года, Эребру, Швеция

Умер 26 сентября 1978 года, Стокгольм, Швеция

Нобелевская премия по физике 1924 года. Формулировка Нобелевского комитета: «за открытия и исследования в области рентгеновской спектроскопии (for his discoveries and research in the field of X-ray spectroscopy)».

Манне Сигбан родился в древнем шведском городе Эребру, который построил в 1204 году Ярл Биргер. Манне рос в скромной семье станционного смотрителя шведской железной дороги Нильса Рейнхольда Георга Сигбана и его жены Эммы Софии Матильды (в девичестве Цеттенберг).

В возрасте 20 лет Сигбан поступил в Лундский университет и сразу же понял: физика – это его, и навсегда. Уже через год он не только учится в университете, но и работает в Институте физики Лундского университета, ассистентом знаменитого профессора физики Иоханнеса Ридберга. Того самого, что показал, что атомные эмиссионные спектры можно описать формулами, похожие на бальмеровскую формулу для спектра водорода. С тех пор в физике есть постоянная Ридберга, а Сигбан с самого начала окунулся в проблематику строения атома.

В 1911 году он защитил диссертацию, правда, по измерению магнитного поля. А став доцентом, Сигбан занялся рентгеновской спектроскопией.

Дальше придется сделать некоторое отступление. Мы хорошо знаем, что в 1895 году Рентген, работая с катодной трубкой (за которую своего «Нобеля» получит Филипп Ленард), открыл неизвестные Х-лучи. Открытие сразу же пошло «в работу», несмотря на то, что тогда еще никто не понимал природу рентгеновского излучение.

Следующий шаг в длительной «рентгеновской» партии 1890-х – 1920-х годов сделал учитель Резерфорда Джозеф Джон Томсон. Он показал, что катодные лучи – это поток отрицательно заряженных частиц, электронов. Это позволило предположить, что проникающие Х-лучи Рентгена возникают при столкновении электронов с материалом катодной трубки и представляют собой «обычное» электромагнитное излучение, только гораздо более высокочастотное, чем свет.

Оказалось, что если электронный поток направлять на разные простые вещества, то они испускают рентгеновское излучение разной плоскости. Появилась возможность изучать самые простые спектры. Чарльз Баркла сделал на этом свою нобелевскую работу, показав, что с ростом атомного номера растет и жесткость рентгеновского излучения, но потом она падает, появляется новый тип «мягких» рентгеновских лучей (К- и L-лучи).

«Обратную физику» сделали Макс фон Лауэ и отец и сын Брэгги. Они показали, что на кристаллах осуществляется дифракция рентгеновских лучей. Тем самым подтвердив, что рентгеновское излучение – электромагнитное, и научившись определять структуру кристаллов.

А Генри Мозли установил фундаментальную связь между атомным номером элемента и его рентгеновским спектром.

Сигбан начал продолжать работы Барклы, продолжив изучать все более и более тяжелые элементы. Главная заслуга группы Сигбана заключалась в том, что он, несмотря на очень простую и несовершенную технику, резко поднял точность измерения атомных спектров, и сделал это для всех элементов – от натрия до урана, позволив существенно развить и уточнить теорию строения атома еще одного нобелевского лауреата – Нильса Бора.

В 1923 году вышла фундаментальная книга Сигбана, которая подвела итог 12 лет трудов. «Спектроскопия рентгеновского излучения» стала физической классикой, и, в общем, не потеряла актуальности до сих пор. Вероятно, именно этот труд и стал решающим в решении Нобелевского комитета присудить шведу премию.

В своей нобелевской лекции он сказал: «рентгеновские лучи дают нам возможность заглянуть внутрь атома. Вся информация о том, что происходит с этой области физических явлений, передается, так сказать, на языке рентгеновских лучей. Этим языком мы должны овладеть, если хотим понять и научиться надлежащим образом интерпретировать полученную информацию».

После Нобелевской премии Сигбан перешел сначала в Уппсальский университет, а затем – в Королевскую академию наук, возглавив Нобелевский институт физики. Он хорошо помнил, что это такое – недостаток хорошего оборудования, и именно благодаря ему в Швеции появился первый ускоритель и первый электронный микроскоп. Надо сказать, что наш герой пользовался непререкаемым авторитетом в мире, и не зря девять лет, с 1938 по 1947 годы, возглавлял Международный союз теоретической и прикладной физики.

Манне Сигбанн прожил почти 92 года – не дожив всего трех лет до присуждения Нобелевской премии его сыну Каю Сигбанну за развитие электронной спектроскопии. Так что даже премии у отца и сына похожие. Но это уже совсем другая история, к которой мы вернемся через несколько лет, когда доберемся до премий 1981 года.

А с 1993 года в Стокгольмском университете вручается оригинальная награда: право прочесть Мемориальную Сигбанновскую лекцию в области экспериментальной физики. Среди прочитавших ее, трое потом получат Нобелевскую премию. А мы надеемся, что получит свою Нобелевку и лектор 1999 года – наш Юрий Оганесян, создатель новых элементов, первооткрыватель острова стабильности, человек давший свое имя 118 элементу.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.