Э́двин Солпи́тер ( англ. Edwin Ernest Salpeter ; 3 декабря 1924 , Вена , Австрия — 26 ноября 2008 , Итака, штат Нью-Йорк , США ) — американский физик-теоретик и астрофизик, также занимался биофизикой , один из основоположников современной теории строения и эволюции звёзд .

Окончил Университет Сиднея в 1945 году . В 1948 году защитил диссертацию на звание доктора философии в Бирмингемском университете, с 1949 года до конца жизни работал в Корнеллском университете (c 1956 года — в должности профессора , с 1997 года — в качестве почётного профессора), член Национальной АН США (1967), иностранный член Лондонского королевского общества (1993).

Работы посвящены разнообразным физическим проблемам, главным образом — ядерной физике , квантовой электродинамике , квантовой теории атомов , физике плазмы , астрофизике.

Солпитер был известен также своей активной гражданской позицией: так, он был активистом общественного движения в США против войны в Ираке и соавтором открытого обращения американских физиков к Конгрессу за предотвращение планировавшегося администрацией президента Буша ядерного удара по Ирану .

В честь Эдвина Солпитера названа малая планета ( ).

Основные научные достижения

Эдвин Солпитер изучал эволюцию и источники энергии звёзд , образование сложных молекул в межзвёздном пространстве , модели пульсаров .

Совместно с Х. Бете вывел уравнение релятивистской квантовой механики для описания двух взаимодействующих частиц — уравнение Бете — Солпитера ( 1951 ), широко применяющееся в теории элементарных частиц.

Открыл роль бериллиевого резонанса в теории звёздной эволюции ( 1952 ), а именно, объяснил, как тройная альфа-реакция при посредстве метастабильного состояния ядра бериллия приводит к образованию углерода в звёздах с температурой выше 100 — 200 млн градусов (впоследствии У. Фаулер показал, что помимо бериллиевого важную роль играет ещё и углеродный ядерный резонанс).

Вывел закон распределения начальных звёздных масс , известный как функция масс Солпитера ( 1955 ).

Солпитер и Я. Б. Зельдович в 1964 году первыми (независимо друг от друга) выдвинули предположение (теперь ставшее общепринятым), что источниками энергии квазаров служат аккреционные вокруг массивных чёрных дыр .

Открыл эффект гигантского усиления термоядерного горения в звёздах за счёт плазменного экранирования кулоновского отталкивания ядер и вывел описывающую этот эффект формулу Солпитера для фактора экранирования.

Автор более 400 научных работ, в том числе соавтор до сих пор широко использующейся физиками книги: Х. Бете , Э. Солпитер. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами. — М. : Физматгиз, 1960. — 566 с. ( англ. Hans A. Bethe and Edwin E. Salpeter, Quantum mechanics of one- and two-electron atoms . — Berlin: Springer, 1957).

В последние годы жизни занимался биофизикой и её применением в медицине .

Биография

Детство и юность в Австрии

Эдвин Солпитер родился 3 декабря 1924 года в Вене ( Австрия ) в еврейской семье (оба его родителя были физиками, причём его отец в студенческие годы был другом Эрвина Шрёдингера ), провёл некоторое время в Венгрии , затем вернулся в Вену, где поступил в начальную школу. В 10 лет провалил экзамены в гимназию (по его признанию — из-за того, что вместо подготовки читал романы Карла Мая ), после чего самостоятельно в течение года изучал латинский язык и другие академические дисциплины и поступил в гимназию на следующий год.

В 1938 году , после гитлеровского аншлюсса Австрии, большинство еврейских детей были исключены из школ, и только самым способным и успевающим было разрешено продолжить обучение в специальных еврейских школах. Среди «счастливчиков» оказался и Эдвин Солпитер. Однако вскоре, во время « хрустальной ночи », его пытались арестовать, и ему пришлось скрываться. Обучение было прервано. В 1939 году семья бежала из Австрии в Австралию .

Учёба в Австралии и Великобритании

С началом Второй мировой войны семья поселилась в Сиднее , где отец Эдвина получил работу на заводе по производству ламп накаливания . В 16 лет Эдвин поступил в Университет Сиднея . В то время его основным увлечением была химия , но при этом он наряду с другими студентами участвовал в разработке военных радаров (что было альтернативой военной службе).

В 1945 году , с окончанием войны, в Сиднее стала весьма популярной радиоастрономия , однако Эдвин Солпитер занялся зарождавшейся в те годы квантовой электродинамикой . Его магистерская диссертация по теории поля позволила ему получить престижную стипендию для продолжения обучения в Великобритании , где он стал аспирантом Бирмингемского университета под руководством Рудольфа Пайерлса , чья школа теоретической физики считалась тогда лучшей в Европе. Диссертация на звание доктора философии , которую Солпитер защитил в 1948 году , была посвящена проблеме сингулярности в квантовой теории поля . Она не получила известности, так как в то же самое время (в 1947 году) проблема была по существу решена Хансом Бете , который ввёл в теорию радиационные поправки и объяснил с их помощью лэмбовский сдвиг .

Жизнь и работа в США

После защиты диссертации, в 1949 году Солпитер присоединился к группе физиков-теоретиков, возглавляемой Х. Бете в Корнелле .

В 1950 году он женился на _en ( англ. Miriam Mark ), занимавшейся в Корнелле психобиологией. Впоследствии она занялась нейробиологией и биофизикой (после её смерти в 2000 году Солпитер посвятил свою научную деятельность продолжению её незавершённых работ).

В начале 1950-х годов Солпитер занялся проблемой связанных состояний в релятивистской теории и вывел совместно с Х. Бете уравнение Бете—Солпитера ( 1951 ).

Вскоре после этого его интересы переключились на ядерную астрофизику. В то время эта наука испытывала большие трудности в связи с кажущейся невозможностью построить цепочку ядерных реакций, приводящую к образованию углерода из гелия в недрах звёзд (промежуточные нуклиды бериллия распадались быстрее, чем могли прореагировать). Солпитер разрешил эту проблему, показав, что углерод образуется в звёздах результате одновременного слияния трёх ядер гелия — тройной альфа-реакции — не напрямую, а при посредстве промежуточного метастабильного состояния ядра бериллия (этот ядерный резонанс незадолго до того был открыт У. Фаулером ). Тогда же Фаулер предсказал, а впоследствии (в 1958 году ) экспериментально открыл ещё один, углеродный ядерный резонанс с той же энергией, что позволило окончательно устранить противоречия между ядерной физикой и теорией звёздной эволюции.

В 1953 году у Эдвина и Мириам родилась дочь Джуди ( англ. Judy ), после чего они 1 год провели в только что основанном Австралийском национальном университете (АНУ) в Канберре . Перед отъездом в Австралию Солпитер принял участие в Мичиганском симпозиуме по астрофизике, где общение с Г. Гамовым , В. Бааде и другими выдающимися физиками того времени во многом повлияло, по словам Солпитера, на направление его последующих астрофизических исследований.

Во время пребывания в Австралии в 1954 году Солпитер впервые оценил поправки к скоростям термоядерных реакций в звёздах , возникающие за счёт экранирования электронами кулоновских сил отталкивания между ионами в звёздном веществе. Впоследствии он ещё не раз возвращался к проблеме усиления ядерных реакций в плазме за счёт экранирования. До сих пор активно цитируется статья, написанная им в 1969 году совместно со его тогдашним аспирантом Хью Ван Хорном, в которой изучено пикноядерное горение в звёздах — процесс «холодного» слияния ядер, обусловленный не высокой температурой (как в термоядерных реакциях), а высокой плотностью вещества.

В середине 1950-х Дж. Бербидж , Е. М. Бербидж , У. Фаулер и Ф. Хойл показали, как тяжёлые элементы образуются в массивных звёздах на разных стадиях эволюции. Однако для того, чтобы вычислить полную скорость производства тяжёлых элементов во Вселенной, необходимо знать начальное распределение звёзд по массам, о котором тогда почти ничего не было известно. Эдвин Солпитер в 1955 году , используя весьма скудные в то время данные о различиях разных звёздных популяций, вывел приближённую форму зависимости числа вновь рождающихся звёзд от их массы — начальную функцию масс ( ) и вычислил содержание тяжёлых элементов в межзвёздном газе , а также долю звёзд, которые к настоящему времени превратились в белые карлики . Основные выводы и оценки, полученные им тогда, не устарели и по сей день, а его формула дла начальной функции масс известна как функция Солпитера (Солпитер впоследствии считал эту статью своей лучшей работой ).

В 1954 году Солпитер получил предложение возглавить кафедру теоретической физики в АНУ , однако отказался от него и в сентябре 1954 года вернулся в Итаку . Это было сделано по двум причинам: во-первых: он не хотел отказываться от занятий астрофизикой в пользу физики высоких энергий (что ему пришлось бы сделать, прими он предложение АНУ), а во вторых, в Корнелле были лучшие возможности для работы его жены Мириам (которая вскоре занялась нейробиологией ).

Солпитер получил должность профессора Корнеллского университета в 1956 году .

В 1955 году родилась дочь Солпитера Шелли ( англ. Shelley ).

В конце 1950-х в рамках сотрудничества с Агентством перспективных исследовательских проектов США ( ARPA ) Солпитер показал, что обратное рассеяние радиоволн электронами ионосферы даёт сдвиг частоты, связанный с плазменной частотой . Эта работа стала самой цитируемой его статьёй, потому что эффект нашёл применение в качестве удобного метода измерения плотности электронов в лабораторной плазме.

В 1960-е годы Солпитер выполнил со своими учениками ряд работ в области статистической механики , в частности по вычислению уравнения состояния плотной плазмы, которые нашли применение в исследованиях белых карликов , нейтронных звёзд и планет-гигантов . В эти же годы Солпитер принял участие в обсуждениях природы квазаров , выдвинул верное предположение о том, что источником их энергии является аккреция на чёрную дыру и исследовал такую аккрецию.

Начиная с 1960-х и до 1990-х годов Солпитер время от времени по совместительству занимал различные административные должности, в частности (ближе к концу карьеры) должность директора Центра радиофизических и космических исследований Корнеллского университета. Он также внёс важный вклад в разработку противоракетной обороны (ПРО) в 1960-х. Солпитер прекратил эту деятельность с началом вмешательства США в войну во Вьетнаме , но впоследствии входил в число консультантов по ПРО при администрации Рейгана .

В 1990-х Эдвин Солпитер и его студент китайского происхождения, а затем аспирант Дун Лай ( Dong Lai , ныне профессор Корнеллского университета ) выполнили серию работ по исследованию свойств атомов , молекул , ионов и плазмы в атмосферах нейтронных звёзд с сильным магнитным полем . Примерно в это же время Солпитер со своими коллегами в Корнелле исследовали проблемы динамики галактик и тёмной материи .

Время от времени Солпитер принимал участие в работах своей жены Мириам по изучению нейромышечных соединений . Он возглавил лабораторию Мириам после её смерти в октябре 2000 года . Солпитер также провёл ряд исследований по эпидемиологии туберкулёза совместно с дочерью-физиком Шелли Солпитер, а впоследствии и с внуком Николасом Бакли ( Nicholas Buckley ).

Солпитер вышел на пенсию в 1997 году , при этом не прекратив научной деятельности. За ним осталось пожизненное звание почётного профессора Корнеллского университета. В 1998 году университет в честь его заслуг учредил серию Солпитеровских лекций .

Солпитер умер от лейкемии на 84-м году жизни у себя дома в Итаке. После него остались его вторая жена Антония ( Antonia "Lhamo" Shouse Salpeter ), дочери Джуди и Шелли и четверо внуков.

Награды

• 1959 — Премия за исследования в области астрофизики от Института Карнеги
• 1973 — Золотая медаль Королевского астрономического общества
• 1974 — Премия Генри Норриса Рассела от Американского астрономического общества
• 1974 — Премия памяти Роберта Оппенгеймера Университета Майами
• 1985 — Медаль Карла Шварцшильда от Астрономического общества Германии
• 1987 — Медаль Кэтрин Брюс от Тихоокеанского астрономического общества
• 1996 — от Университета Нового Южного Уэльса
• 1997 — Премия Крафорда от Шведской королевской академии наук
• 1999 — от Американского физического общества

Примечания

Литература

Edwin E. Salpeter. // Annu. Rev. Astron. Astrophys.. — 2002. — Т. 40 . — С. 1—25 .

Ссылки

• Храмов Ю. А. Солпитер Эдвин Эрнест (Salpeter Edwin Ernest) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука , 1983. — С. 251. — 400 с. — 200 000 экз.
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)