Нобелевские лауреаты: сэр Оуэн Ричардсон. Газ из электронов

Наш герой — провинциальный британец, быстро и успешно стартовавший в науке, нобелевский лауреат, ученик нобелевского лауреата, гражданин Великобритании и США, на закате своей жизни занимавшийся животноводством. Читайте рассказ о нем в рубрике «Как получить Нобелевку».

Оуэн Уилланс Ричардсон

Родился 26 апреля 1876 года, Дьюсбери, Великобритания

Умер 15 февраля 1959 года, Олтон, графство Гемпшир, Великобритания

Нобелевская премия по физике 1928 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За работы, посвященные термионным явлениям, и особенно за открытие закона, носящего его имя» (for his work on the thermionic phenomenon and especially for the discovery of the law named after him).

Городок Дьюсбери в Вест-Йоркшире не очень большой: на начало XXI века в нем проживало немногим более 50 000 человек. Ратуша, здание суда, рыночная площадь… Не очень много достопримечательностей. Город и город, провинция и провинция. Именно там жил торговец Джошуа Генри Ричардсон с супругой Шарлоттой Марией, в девичестве Уилланс, с сыном и двумя дочерьми. Именно сыну, Оуэну, получившему свое второе имя в честь девичьей фамилии матери, и было суждено стать великим физиком, учеником великого физика.

Талант мальчика проявился очень рано. Он блестяще учился в начальной школе и в 12 лет даже получил стипендию на образование следующей ступени, в средней школе Бэтли, которую он тоже окончил с отличием. И со стипендией, которая позволила Ричардсону не просто учиться, а учиться и заниматься наукой среди лучших из лучших — в Кембридже.

И опять научная карьера будущего нобелиата началась с Джей-Джея, знаменитого Джозефа Джона Томсона, воспитавшего cуммарно девять нобелевских лауреатов, включая его собственного сына Джорджа Пэджет Томсона. Получив стипендию, Ричардсон в 1897 году попал не просто в Тринити-колледж Кембриджа, а именно в Кавендишскую лабораторию, где работал с другими студентами — будущими нобелиатами: Эрнестом Резерфордом, Чарльзом CTR Вильсоном, будущим докторантом Пьера Кюри (а потом и любовником Марии Кюри) Полем Ланжевеном. Невероятная концентрация физического интеллекта! В те годы Томсон, как мы помним, активно занимался изучением катодных лучей, которые, как показал Джей-Джей, состоят из электронов. Собственно, за это Томсон и получил Нобелевскую премию.

В 1899 году Томсон показал, что если в вакуумную трубку поместить угольную нить накаливания, то при нагревании с нее идет ток именно электронов. Ричардсон решил заняться этим сам.

Он сосредоточил свое внимание на металлических электродах, если быть точнее, на платиновых. Идея Ричардсона была простой: нагревание электродов увеличивает кинетическую энергию электронов, и постепенно она становится такой, что они способны покидать твердое тело. Иначе говоря, с поверхности раскаленного электрода испаряется электронный газ.

Ричардсон сумел эмпирически установить зависимость, согласно которой скорость испарения этого газа быстро увеличивается с ростом температуры. Кроме того, Ричардсон вывел формулу, в которой он связал эту скорость не только с температурой поверхности, но и с ее химическим составом. Так появился закон Ричардсона.

Затем наступил 1906 год, ставший очень важным и для самого Ричардсона, и для его семьи. Во-первых, он получил профессорскую кафедру в американском Принстоне. Во-вторых, он женился на сестре своего кембриджского товарища, Лилиан Мод Вильсон (она была сестрой не СTR, а другого Вильсона). Забавно, что именно в Принстоне нашли семейное счастье и его сестры: одна вышла замуж за математика Освальда Веблена, вторая — за ассистента Ричардсона, физика Клинтона Дэвиссона.

В Принстоне Ричардсон провел восемь лет, на восьмой год получив американское гражданство. Здесь он продолжил изучать открытый им эффект и закон, в 1909 году придумав термин для новой области физики — термионика. Впрочем, в русском языке принято говорить «термоэлектронная эмиссия» (крупнейшим специалистом в этой области во второй половине XX века станет академик Геннадий Месяц).

В США будущий нобелиат показал, что электронный газ, испускаемый с поверхности электрода, подчиняется тем же статистическим законам, что и обыкновенный атомарный или молекулярный газ.

Когда Ричардсон стал полноправным гражданином страны, он получил радостное известие: он стал членом Лондонского Королевского общества и получил предложение занять кафедру физики в Кингс-Колледже. Предложение было принято, и в 1914 году физик, полный надежд на плодотворную работу в Лондоне, вернулся в Англию. Надежды это хорошо, но реальности до них часто нет дела. Началась Первая мировая война.

Ричардсону, как и всем британским ученым, пришлось бросать все свои дела и заниматься нуждами военного ведомства. Специалист по электронному току и катодным лампам? Вперед, разрабатывай новые электронные лампы для военного оборудования! Впрочем, ученый каким-то непостижимым образом умудрялся находить время и для чистой науки. И не только по термионике.

Как только Нильс Бор создал свою теорию атома, Ричардсон подтвердил ее, проведя спектроскопические исследования возбужденных атомов. Когда выдавалось еще немного условно свободного времени, физик изучал эмиссию электронов с поверхности, освещенной ультрафиолетом, проверяя расчеты Эйнштейна по фотоэффекту.

Нобелевской премии за термионику пришлось ждать долго, более 20 лет. Он стал лауреатом 1928 года, но премию получил только в 1929: в 1928 году Нобелевский комитет так и не определился с тем, кто получит награду. Любопытный факт: среди тех пяти человек, которые номинировали Ричардсона в 1929 году, трое были теми, с кем он начинал свой научный путь в Кавендишской лаборатории и кто уже сам стал нобелиатом раньше: Эрнест Резерфорд, Нильс Бор и Чарльз Томас Рис Вильсон.

После премии Ричардсон прожил еще три десятка лет, всегда занимаясь тремя вещами: длительными прогулками на свежем воздухе, возней со студентами и молодежью и наукой. В 1944 году он вышел в отставку, занялся животноводством. Через год умерла жена, и в 1948 году Ричардсон снова женился на специалисте по физике твердого тела, Генриетте Руп. Супруга, животноводство и исследования структуры молекул — так прошло последнее десятилетие жизни нашего героя. Весьма и весьма достойный финал.

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