Otto Stern (fizyk)

Zdjęcie portretowe Otto Sterna

M. Otto Stern (ur 17 lutego 1888 w Sohrau , Górnym Śląsku , † 17 sierpnia 1969 w Berkeley ), niemiecki fizyk , który wyemigrował do USA w 1933 roku i zdobył nagrodę Nobla (1943).

rodzina

Jego rodzicami byli właściciel młyna Oscar Stern (1850-1919), przebywający we Wrocławiu od 1892 roku, oraz Eugenia z domu Rosenthal (1863-1907), pochodząca z poznańskiego Rawicza. Otto Stern miał brata i trzy siostry. Jego siostrzenicą była chemik Lieselotte Templeton . Jego dziadek, Abraham Stern, miał pięcioro dzieci w pierwszym małżeństwie z Nanni z domu Freund, w tym Heinricha Sterna (1833–1908), ojca lekarza Richarda Sterna , który z kolei był dziadkiem historyka Fritza Sterna . W swoim drugim małżeństwie Abraham Stern był żonaty z Bertą Bender, z którą miał jeszcze sześcioro dzieci, z których trzecim był Oscar Stern. Otto Stern przez całe życie nie był żonaty.

Skrót Otto M. Stern pojawia się tylko w dokumencie emerytowanym Carnegie Institution, poza tym we wszystkich dokumentach pojawia się tylko imię Otto.

Życie

Otto Stern uczęszczał do mieszanego wyznania Johannesgymnasium we Wrocławiu . Pochodził z zamożnej rodziny żydowskiej , w skład której wchodzili handlarze zbożem i właściciele młynów. Dało to później Sternowi niezależność finansową w środowisku naukowym. Po ukończeniu wrocławskiego gimnazjum w 1906 rozpoczął studia matematyczno-przyrodnicze m.in. u Arnolda Sommerfelda w Monachium, we Fryburgu i na Uniwersytecie Wrocławskim. Usłyszał fizykę eksperymentalną od Otto Lummera i Ernsta Pringsheima . W szczególności nauczył się mechaniki statystycznej i termodynamiki w samokształceniu z pism Ludwiga Boltzmanna , Rudolfa Clausiusa i Walthera Nernsta . Doktorat z chemii fizycznej otrzymał na Uniwersytecie Wrocławskim w 1912 r. od Otto Sackura ( praca doktorska na temat ciśnienia osmotycznego dwutlenku węgla w stężonych roztworach). W tym samym roku udał się do Alberta Einsteina na Uniwersytecie Karola w Pradze, a następnie w 1913 do Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologicznego w Zurychu , gdzie habilitował się z chemii fizycznej w 1913 roku . Z Einsteinem - który na początku swojej kariery zawodowej był uważany za specjalistę w dziedzinie termodynamiki - zajmował się w szczególności zagadnieniami mechaniki statystycznej. Miał z nim przyjaźń na całe życie. W Zurychu nawiązał też kontakt z Paulem Ehrenfestem i Maxem von Laue . W następnym roku wyjechał na Uniwersytet Johanna Wolfganga Goethego we Frankfurcie nad Menem , gdzie w 1915 uzyskał tytuł profesora fizyki teoretycznej . Jako prywatny wykładowca fizyki teoretycznej przebywał we Frankfurcie do 1921 r., przerwany w służbie wojskowej w czasie I wojny światowej, do której zgłosił się na ochotnika zaraz po wybuchu wojny i służył na froncie rosyjskim, najpierw jako szeregowiec, a następnie jako nie. -oficer w zatrudnieniu technicznym. Max Born zadbał o to, by został przydzielony do działu badawczego na Uniwersytecie Berlińskim. W 1919 otrzymał tytuł profesora i był asystentem Maxa Borna we Frankfurcie. W tym czasie przeszedł od fizyki teoretycznej do fizyki eksperymentalnej. W 1921 r. Stern otrzymał stanowisko profesora fizyki teoretycznej na Uniwersytecie w Rostocku , gdzie przebywał do 1922 r. Jednym z powodów zmiany był antysemityzm we Frankfurcie (fizyk i rektor uniwersytetu Richard Wachsmuth nie chciał z tego powodu przyznać mu stałej profesur). W 1923 roku zaproponowano mu stanowisko jako profesora i dyrektora w nowo założonym Instytucie Chemii Fizycznej na Uniwersytecie w Hamburgu . Ścisła przyjaźń z jego kolegami, astronomem Walterem Baade , matematykiem Erichem Hecke i (wtedy jeszcze początkującym) fizykiem Wolfgangiem Paulim rozpoczęła się w Hamburgu . Jego doktorantami byli tam Isidor Isaac Rabi i Ronald GJ Fraser . W latach 1930/31 był dziekanem Uniwersytetu w Hamburgu, a od 1931 do 1932 członkiem senatu uniwersytetu. W 1931 został wybrany członkiem-korespondentem Akademii Nauk w Getyndze .

Otto Stern i Lise Meitner , 1937
Odznaka na Uniwersytecie w Hamburgu
Tablica pamiątkowa we Frankfurcie, w domu fizycznego stowarzyszenia

Ze względu na swoje żydowskie pochodzenie wyemigrował do USA w 1933 r. i przyjął obywatelstwo amerykańskie w 1939 r . Od 1933 do przejścia na emeryturę w 1945 był profesorem fizyki w Carnegie Institute of Technology w Pittsburghu . W Kalifornii przeszedł na emeryturę w następnym roku. Zmarł na atak serca w 1969 roku, idąc do kina.

Zakład

Wczesnym zainteresowaniem Sterna była mechanika statystyczna i pojęcie entropii. W 1924 roku wydał swój model w elektrochemicznej podwójnej warstwy , która jest obecnie znany pod pseudonimem.

Wiele prac Sterna opiera się na jego metodzie wiązki molekularnej , która miała również fundamentalne znaczenie dla dalszego rozwoju fizyki eksperymentalnej i kwantowej. Sama metoda wiązki molekularnej lub atomowej pochodzi od Louisa Dunoyera de Segonzac (1911). Oryginalne publikacje Sterna na ten temat zostały wykorzystane do pomiaru średniej prędkości termicznej Maxwella.

Równanie Sterna-Volmera opiera się na współpracy z Max Volmera w Berlinie Fizykochemicznych Instytutu. W 1913 opublikował wraz z Albertem Einsteinem w Annalen der Physik o energii punktu zerowego .

W eksperymencie Sterna po raz pierwszy zmierzył bezpośrednio prędkość atomów. W lutym 1922 r. wraz z Waltherem Gerlachem w Physikalischer Verein we Frankfurcie nad Menem przeprowadził eksperyment Sterna-Gerlacha, aby udowodnić kwantyzację kierunkową , kwantyzację momentu pędu (przewidywaną w 1916 r. przez Petera Debye i Arnolda Sommerfelda ). Z Gerlachem udowodnił też, że atomy mają moment magnetyczny. Razem z Gerlachem po raz pierwszy wyznaczył eksperymentalnie magneton Bohra na atomie srebra.

Udało mu się wykazać interferencję z wiązkami atomowymi i zmierzyć zależność de Broglie w wiązkach atomowych. Dokonał pierwszego pomiaru momentu magnetycznego protonów i deuteronów.

Jego pracownikami byli Walther Gerlach, Otto Robert Frisch i Immanuel Estermann .

Członkostwa i wyróżnienia

Stern otrzymał w nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1943 roku za „uznaniu jego wkładu w rozwój metody wiązki molekularnej i za odkrycie momentu magnetycznego na proton ” . Nie wspomniano o kwantyzacji kierunkowej, ale ekspert Erik Hulthén podkreślił kwantyzację kierunkową w raporcie w szwedzkim radiu w grudniu 1944 r. W latach 1901-1950 był fizykiem najczęściej nominowanym do Nagrody Nobla z 82 nominacjami.

Uniwersytet we Frankfurcie uhonorował Otto Sterna, nazywając jego imieniem centralną salę wykładową i budynek biblioteki w nowym kampusie Riedberg jako Centrum Otto Sterna . Na DPG w Medal Sterna-Gerlacha nazywa się po nim i Gerlach. W 2013 roku asteroida (14468) Otto Stern została nazwana imieniem Otto Sterna.

W 1960 otrzymał doktorat honoris causa ETH Zurich . Był członkiem Narodowej Akademii Nauk (1945), Amerykańskiego Towarzystwa Postępu Nauki (1940), Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego , Królewskiej Duńskiej Akademii Nauk oraz Getynskiej Akademii Nauk , z której wywodził się podczas Era nazistowska została wykluczona i do której później nie powrócił.

Czcionki

  • Horst Schmidt-Böcking, Karin Reich, Alan Templeton, Wolfgang Trageser, Volkmar Vill (red.): Publikacje Otto Sterna. 5 tomów, Springer Spectrum 2016.
  • Horst Schmidt-Böcking, Alan Templeton, Wolfgang Trageser: Listy zebrane Otto Sterna. Tom 1, Springer Spectrum 2018.
  • Bezpośredni pomiar termicznej prędkości molekularnej. W: Journal of Physics. Tom 2, 1920, s. 49-56.
  • Sposób na eksperymentalne określenie kierunku w polu magnetycznym. W: Journal of Physics. Tom 7, 1921, s. 249-253.
  • z W. Gerlachem: Doświadczalny dowód momentu magnetycznego atomu srebra. W: Journal of Physics. Tom 8, 1921, s. 110-111.
  • z W. Gerlachem: Doświadczalny dowód kwantyzacji kierunkowej w polu magnetycznym. W: Journal of Physics. Tom 9, 1922, s. 349-352.
  • z W. Gerlachem: Moment magnetyczny atomu srebra. W: Journal of Physics. Tom 9, 1922, s. 353-355.

literatura

  • Horst Schmidt-Böcking i Karin Reich : Otto Stern. Fizyk, myśliciel lateralny, laureat Nagrody Nobla. Societäts-Verlag, Frankfurt nad Menem 2011, ISBN 978-3-942921-23-7 .
  • Peter Toennies, Horst Schmidt-Boecking, Bretislav Friedrich, Julian Lower: Otto Stern (1888–1969) – założyciel eksperymentalnej fizyki atomowej. W: Roczniki Fizyki. Tom 523, 2011, s. 1045-1070.
  • Bretislav Friedrich, Dudley Herschbach: Stern i Gerlach – jak złe cygaro pomogło zmienić orientację fizyki atomowej. W: Fizyka dzisiaj. Grudzień 2003, s. 57 ( zdigitalizowane wersja PDF na physlab.lums.edu.pk).
  • Emilio Segré: Otto Stern 1888-1969. Pamiętniki biograficzne National Academy of Sciences ( zdigitalizowane , PDF na nasonline.org).
  • Dieter Hoffmann:  Otto Stern. W: Nowa biografia niemiecka (NDB). Tom 25, Duncker & Humblot, Berlin 2013, ISBN 978-3-428-11206-7 , s. 281 f. ( wersja cyfrowa ).
  • Horst Schmidt-Böcking, Wolfgang Trageser: prawie zapomniany pionier . Metoda wiązki molekularnej opracowana przez Otto Sterna jest niezbędna dla fizyki i chemii. W: Czasopismo Fizyki . Wiley-VCH Verlag Chemie, marzec 2012, s. 47-51 ( pro-physik.de [PDF]).

Indywidualne dowody

  1. ↑ Horst Schmidt-Böcking, Alan Templeton, Wolfgang Trageser: Listy zebrane Otto Sterna . taśma 1 : Kariera uniwersytecka i czasy narodowego socjalizmu . Springer, Berlin / Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-55735-8 , s. 437 ( books.google.de ).
  2. ↑ por. Wielka siostrzenica Diana Templeton-Killian.
  3. ↑ a b Schmidt-Böcking i inni (red.): Listy zebrane Otto Sterna. Tom 1, Springer Spectrum 2018, s. 325 (przykład do czytania: books.google.de ).
  4. ↑ Portret w Jewish Monuments Frankfurt ( Pamiątka z 5 czerwca 2015 w Internet Archive )
  5. ^ Nancy Greenspan: Max Urodzony. Spektrum Verlag, s. 83.
  6. ↑ Astrid Ludwig, Zapomniana Laureatka Nagrody Nobla , Frankfurter Rundschau, 28 grudnia 2010, Horst Schmidt-Böcking o Otto Sternie.
  7. ↑ Holger Krahnke: Członkowie Akademii Nauk w Getyndze 1751-2001 (= Traktaty Akademii Nauk w Getyndze, Klasa Filologiczno-Historyczna. Tom 3, Tom 246 = Traktaty Akademii Nauk w Getyndze, Matematyczno-Fizyczne Klasa Seria 3. tom 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Getynga 2001, ISBN 3-525-82516-1 , s. 233.
  8. ↑ Wolfgang Walter : Otto Stern: Osiągnięcie i los . W: Mitteilungen, Gesellschaft Deutscher Chemiker . taśma 3 , 1989 ( gdch.de [PDF]).
  9. ^ B Emilio Serge : Otto Stern 1888/69 . W: National Academy of Sciences (red.): Wspomnienia biograficzne . 1973 (angielski, nasonline.org [PDF; 1000 kB ]).
  10. ↑ Otto Stern: O teorii elektrolitycznej warstwy podwójnej . W: Niemieckie Towarzystwo Bunsena Stosowanej Chemii Fizycznej, Erich Müller (hrsg.): Journal for Electrochemistry . taśma 30 , nie. 21-22 . Wiley – VCH Verlag, listopad 1924, ISSN  0372-8323 , s. 508-516 , doi : 10,1002 / bbpc.192400182 ( knowledge.electrochem.org [PDF)].
  11. ↑ Otto Stern: Bezpośredni pomiar termicznej prędkości molekularnej . W: Physikalische Zeitschrift . taśma 21 , 1920, s. 582 .
  12. ↑ Otto Stern: Bezpośredni pomiar termicznej prędkości molekularnej . W: Journal of Physics . taśma 2 , nie. 1 , luty 1920, ISSN  1434-6001 , s. 49-56 , doi : 10.1007 / BF01333787 .
  13. ↑ Stern, Volmer, O czasie rozpadu fluorescencji. Physikalische Zeitschrift, tom 20, 1919, s. 183-188.
  14. ↑ Einstein, Stern, Some Arguments for the Assumption of Molecular Agitation at Absolute Zero, Annalen der Physik, tom 40, 1913, s. 629–632.
  15. ↑ Stern, Gerlach, Doświadczalny dowód kwantyzacji kierunkowej w polu magnetycznym, ZfPhysik, 9, 1922, 349–352. Próbę tę zaproponował Stern, Sposób eksperymentalnego testowania kierunkowej kwantyzacji w polu magnetycznym, Z. f. Physik, tom 7, 1921, s. 249-253.
  16. ↑ W przypadku samego eksperymentu Debye nie spodziewał się żadnego dowodu kwantyzacji kierunkowej, a Sommerfeld oczekiwał jedynie wyniku półklasycznego. Tylko Bohr i Max Born (wtedy także we Frankfurcie) oczekiwali pozytywnego wyniku. Gerlach i Stern byli otwarci na wynik. Gerlach, Wspomnienia Alberta Einsteina 1908-1930, Physikalische Blätter Tom 35, 1979, Issue 3, s. 97f.
  17. ↑ Walther Gerlach, Otto Stern: Doświadczalny dowód momentu magnetycznego atomu srebra . W: Journal of Physics . taśma 8 , nie. 1 , grudzień 1922, ISSN  1434-6001 , s. 110–111 , doi : 10.1007 / BF01329580 ( positron.physik.uni-halle.de [PDF]).
  18. ↑ Walther Gerlach, Otto Stern: Moment magnetyczny atomu srebra . W: Journal of Physics . taśma 9 , nie. 1 , grudzień 1922, ISSN  1434-6001 , s. 353-355 , doi : 10.1007 / BF01326984 .
  19. ↑ Otto Robert Frisch, Stern, dyfrakcja promieni materii, podręcznik fizyki , tom 22, część 2, Springer 1933.
  20. ↑ Stern, dyfrakcja wiązek molekularnych na siatce powierzchni rozszczepienia kryształu, Die Naturwissenschaften, 17, 1929, s. 391.
  21. ↑ Frisch, Stern, O magnetycznym ugięciu cząsteczek wodoru i momencie magnetycznym protonu, Część 1, Z. f. Physik, Tom 85, 1933, s. 4–16, Część 2 z Estermannem, s. 17–24 .
  22. ↑ Stern, Estermann, O magnetycznym odchyleniu izotopowych cząsteczek wodoru i momencie magnetycznym „deutonu”. Z.f.Physik, tom 86, 1933, s. 132-134.
  23. ^ Publikacje Otto Sterna. Springer Spectrum, tom 1, 2016, s. 28.
  24. ↑ Projekt Mammoth: Przyszłość uniwersytetu już się rozpoczęła. (Nie jest już dostępny online.) W: fr-online.de . 27 czerwca 2011 r., zarchiwizowane z oryginału z 19 grudnia 2014 r .; Źródło 19 grudnia 2014 .

linki internetowe

Commons : Otto Stern  - Kolekcja obrazów, filmów i plików audio
dane osobiste
NAZWISKO Stern, Otto
ALTERNATYWNE NAZWY Stern, Otto M.
KRÓTKI OPIS Fizyk niemiecko-amerykański
DATA URODZENIA 17 lutego 1888 r.
MIEJSCE URODZENIA Sohrau , Górny Śląsk
DATA ZGONU 17 sierpnia 1969
MIEJSCE ŚMIERCI Berkeley , Kalifornia , USA