Дональд Вильям Керст ( англ. Donald William Kerst ; 1 ноября 1911 — 19 августа 1993 ) — американский физик, известный как создатель первого бетатрона , автор многих пионерских идей в физике ускорителей , а также работ в области ядерной физики , физики плазмы , медицинской физики .

Биография

Родился в маленьком городке Галена, штат Иллинойс . Получил степень бакалавра в 1934 году, защитил диссертацию в 1937 году в Иллинойсском университете . Год работал в компании General Electric , затем с 1938 по 1958 преподавал в Иллинойсском университете, став профессором. В годы Второй мировой войны работал в Лос-Аламосе .

Был женат на Дороти Биркетт Керст, у них было двоих детей.

Умер в Мадисоне от опухоли головного мозга в 1993 году.

Основные достижения

Бетатрон

В 1940 году Керст запустил в университете Висконсина первый в мире бетатрон — циклический ускоритель , в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем — на энергию 2.3 МэВ. В дальнейшем он сконструировал ещё серию бетатронов на более высокие энергии, кульминацией стал 300 МэВ бетатрон в Иллинойсском университете, заработавший в 1950 году . Эта энергия до сих пор не превзойдена в бетатронах. Успех Керста был обеспечен скрупулёзными расчётами динамики частиц (включая инжекцию), грамотной оценкой физических эффектов, влияющих на динамику, а также тщательным проектированием всех узлов ускорителя. (Задолго до Керста, в 1926 году, Рольф Видероэ создал бетатрон, однако он не заработал из-за ошибок в расчётах.) Керст в 1941 году публикует теорию, описывающую поперечные колебания частиц в циклическом ускорителе, позднее названные бетатронными .

Бетатрон был очень быстро использован для нужд промышленности, медицины, ядерной физики. Это был первый ускоритель, производящий гамма-излучение . В Лос-Аламосе Керст строит 20 МэВ бетатрон для изучения взрывных процессов. Позже, в конце 1940-х, начале 50-х бетатроны используются для терапии рака и для экспериментов по фотораспаду дейтрона , для фотоядерных реакций (включая открытие ).

MURA и FFAG-ускорители

В период 1953—1957 Керст занимал пост технического директора ассоциации Midwestern Universities Research Association (MURA), где работал над концепциями перспективных конструкций ускорителей. Была разработана и построена серия ускорителей с постоянным ведущим полем ( FFAG : Fixed Field Alternating Gradient). Первый ускоритель такого типа заработал в 1956 году . В 1957 году Керст изобрёл для FFAG-ускорителей принцип спиральной секторной фокусировки, который сегодня часто применяется в секторных синхроциклотронах .

Встречные пучки

Керст был одним из первых, кто увидел будущее в ускорителях со встречными пучками ( коллайдеры ). В 1956 году он публикует статью, в которой предлагает сталкивать протонные пучки для экспериментов по физике элементарных частиц . На примере FFAG-ускорителей он показал возможность накопления интенсивных пучков, что делало перспективным столкновение пучка с другим пучком, а не с фиксированной мишенью.

Физика плазмы

В 1957 году Керст переключился на вопросы, связанные с физикой плазмы. В университете Висконсина создаётся тороидальный октуполь — машина, в которой впервые было продемонстрировано время жизни плазмы, превосходящее предел Бомовский диффузии .

Награды

• Comstock Prize in Physics, 1943.
• John Scott Award, 1946.
• John Price Wetherill Medal, 1950.
• James Clerk Maxwell Prize in plasma physics, 1984.
• Премия Роберта Уилсона по физике ускорителей, 1988.

Примечания

Ссылки

• Храмов Ю. А. Керст Дональд Вильям (Kerst Donald William) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука , 1983. — С. 131. — 400 с. — 200 000 экз.
• от 6 марта 2012 на Wayback Machine , by A.M. Sessler and K.R. Symon].
• от 18 мая 2020 на Wayback Machine , by M.W. Browne, The New York Times , August 20, 1993.
• , фотография с первым и вторым в мире бетатронами, 17.11.1945.