Donald William Kerst - Donald William Kerst

Donald W. Kerst
Dowód tożsamości Donalda Kersta z Los Alamos
Urodzony	Donald William Kerst ( 01.11.1911 ) 1 listopada 1911 Galena, Illinois , USA
Zmarły	19 sierpnia 1993 (19.08.1993) (w wieku 81) Madison, Wisconsin , USA
Narodowość	amerykański
Alma Mater	University of Wisconsin – Madison (BA 1934, PhD 1937)
Znany z	Betatron
Nagrody	Nagroda Comstocka w dziedzinie fizyki (1943)
Kariera naukowa
Pola	Fizyka ( fizyka Accelerator , fizyki plazmy )
Instytucje	University of Illinois Los Alamos Laboratory University of Wisconsin
Praca dyplomowa	The Development of Electrostatic Generators in Air Pressure and Applications to Excitation Functions of Nuclear Reactions   (1937)

Donald William Kerst (1 listopada 1911 - 19 sierpnia 1993) był amerykańskim fizykiem, który pracował nad zaawansowanymi koncepcjami akceleratorów cząstek ( fizyka akceleratorów ) i fizyką plazmy . Najbardziej znany jest z opracowania betatronu , nowego typu akceleratora cząstek używanego do przyspieszania elektronów .

Absolwent Uniwersytetu Wisconsin , Kerst opracował pierwszy betatron na Uniwersytecie Illinois w Urbana Champaign , gdzie zaczął działać 15 lipca 1940 roku. Podczas II wojny światowej Kerst wziął urlop w 1940 i 1941 roku, aby pracować nad wraz z personelem inżynieryjnym General Electric i zaprojektował przenośny betatron do inspekcji bomb niewypałowych . W 1943 roku wstąpił do Manhattan Project „s Los Alamos Laboratory , gdzie był odpowiedzialny za projektowanie i budowę kotła woda, reaktor jądrowy służyć jako instrument laboratoryjnej.

W latach 1953–1957 Kerst był dyrektorem technicznym Stowarzyszenia Badań na Uniwersytecie Środkowo-Zachodnim , gdzie pracował nad zaawansowanymi koncepcjami akceleratorów cząstek, w szczególności akceleratorem FFAG . Następnie był zatrudniony w John Jay Hopkins Laboratory General Atomics w latach 1957–1962, gdzie zajmował się fizyką plazmy. Wraz z Tihiro Ohkawą wynalazł toroidalne urządzenia do utrzymywania plazmy za pomocą pól magnetycznych. Ich urządzenia były pierwszymi, które zawierały plazmę bez niestabilności, które nękały poprzednie projekty, i pierwszymi, które zawierały plazmę przez całe wcielenia przekraczające granicę dyfuzji Bohma .

Wczesne życie

Donald William Kerst urodził się w Galena w stanie Illinois 1 listopada 1911 r. Jako syn Hermana Samuela Kersta i Lillian E Wetz. Wszedł do University of Wisconsin , gdzie uzyskał tytuł Bachelor of Arts (BA) stopień w 1934 roku, a następnie jego Doctor of Philosophy (PhD) w 1937 roku, pisząc pracę na temat „Rozwój elektrostatyczne Generatory ciśnienia powietrza i aplikacje wzbudzenia Funkcje reakcji jądrowych ”. Wymagało to zbudowania i przetestowania generatora 2,3 MeV do eksperymentów z rozpraszaniem protonów .

Betatron

Po ukończeniu studiów Kerst przez rok pracował w General Electric Company , pracując nad rozwojem lamp rentgenowskich i maszyn. Uznał to za frustrujące, ponieważ badania rentgenowskie wymagały dużych energii, których nie można było wówczas wyprodukować. W 1938 r. Przyjął ofertę pracy instruktorskiej na Uniwersytecie Illinois w Urbana Champaign , gdzie kierownik wydziału fizyki F. Wheeler Loomis zachęcał Kersta do starań o stworzenie lepszego akceleratora cząstek . Rezultatem tych wysiłków był betatron . Kiedy Kerst zaczął działać 15 lipca 1940 r., Jako pierwszy przyspieszył elektrony za pomocą indukcji elektromagnetycznej , osiągając energię 2,3 MeV.

Nadanie nazwy urządzeniu zajęło więcej czasu. Koledzy zaproponowali takie nazwy, jak niemiecki „Ausserordentlichhochgeschwindigkeitelektronenentwickelndenschwerarbeitsbeigollitron”. W grudniu 1941 roku Kerst zdecydował się na „betatron”, używając greckiej litery „beta”, która była symbolem elektronów, oraz „tron” oznaczającego „instrument dla”. Następnie zbudował więcej betatronów o rosnącej energii, maszynę 20 MeV w 1941 r., 80 MeV w 1948 r. I maszynę 340 MeV, którą ukończono w 1950 r.

Betatron wpływałby na wszystkie kolejne akceleratory. Jego sukces zawdzięczał dogłębnemu zrozumieniu fizyki i starannemu projektowaniu magnesów, pomp próżniowych i zasilania. W 1941 roku połączył siły z Robertem Serberem, aby przeprowadzić pierwszą teoretyczną analizę oscylacji zachodzących w betatronie. Oryginalna maszyna z 1940 roku została przekazana Smithsonian Institution w 1960 roku.

II wojna światowa

Kocioł wodny, wodny jednorodny reaktor w laboratorium Los Alamos, był pierwszym reaktorem wykorzystującym wzbogacony uran jako paliwo

Podczas II wojny światowej Kerst wziął urlop na Uniwersytecie Illinois, aby pracować nad rozwojem betatronu wraz z personelem inżynieryjnym w General Electric w latach 1940 i 1941. Zaprojektowali oni wersje betatronu 20 MeV i 100 MeV, a on nadzorował budowę pierwszego, który przywiózł ze sobą na University of Illinois. Zaprojektował również przenośny betatron 4 MeV do inspekcji bomb niewypałowych .

Kerst za inżynierii i fizyki tło umieścił go w górnej części listy naukowców, Robert Oppenheimer zatrudniani na Manhattan Project „s Los Alamos Laboratory , który został utworzony w celu zaprojektowania bombę atomową . W sierpniu 1943 roku Kerst został szefem grupy P-7 Laboratorium, która była odpowiedzialna za zaprojektowanie i zbudowanie kotła wodnego, reaktora jądrowego, który miał służyć jako przyrząd laboratoryjny do testowania obliczeń masy krytycznej i wpływu różnych materiałów ubijających. . Jego grupa, wywodząca się głównie z Purdue University , obejmowała Charlesa P. Bakera, Gerharta Friedlandera , Lindsay Helmholtz, Marshalla Hollowaya i Raemera Schreibera . Robert F. Christy udzielił pomocy przy obliczeniach teoretycznych.

Kerst zaprojektował wodny jednorodny reaktor, w którym rozpuszczono w wodzie wzbogacony uran w postaci rozpuszczalnego siarczanu uranu i otoczono reflektorem neutronów z tlenku berylu . Był to pierwszy reaktor, w którym zastosowano wzbogacony uran jako paliwo i wymagał większości z niewielkich wówczas zasobów na świecie. Dostateczna ilość wzbogaconego uranu dotarła do Los Alamos w kwietniu 1944 r., A kocioł wodny rozpoczął pracę w maju. Do końca czerwca osiągnął wszystkie swoje cele projektowe.

Laboratorium Los Alamos zostało zreorganizowane w sierpniu 1944 r., Aby skoncentrować się na tworzeniu broni jądrowej typu implozji . Badanie implozji na dużą, a nawet pełną skalę, wymagało specjalnych metod diagnostycznych. Już w listopadzie 1943 roku Kerst zasugerował użycie betatronu wykorzystującego promienie gamma 20 MeV zamiast promieni rentgenowskich do badania implozji. Podczas reorganizacji w sierpniu 1944 r. Został wspólnie z Sethem Neddermeyerem szefem grupy G-5, części działu G (gadżetów) Roberta Bachera, specjalnie odpowiedzialnego za testowanie betatronów. Oppenheimer wysłał betatron 20 MeV z University of Illinois do Los Alamos, gdzie dotarł w grudniu. 15 stycznia 1945 roku Grupa G-5 wykonała pierwsze zdjęcia implozji betatronem.

Poźniejsze życie

Po wojnie Kerst wrócił na Uniwersytet Illinois. Od 1953 do 1957 był dyrektorem technicznym Midwestern Universities Research Association , gdzie pracował nad zaawansowanymi koncepcjami akceleratorów cząstek, w szczególności akceleratora FFAG . Opracował zasadę skupiania się na sektorach spiralnych, która leży u podstaw wielu cyklotronów ze spiralnymi grzbietami, które są obecnie używane na całym świecie. Jego zespół opracował i przeanalizował układanie wiązek, proces przyspieszania częstotliwością radiową w maszynach o stałym polu, który doprowadził do opracowania akceleratorów wiązek zderzających się.

Od 1957 do 1962 roku Kerst został zatrudniony w General Atomics podziału General Dynamics „s John Jay Hopkins Laboratorium Czystej i Stosowanej Nauki w La Jolla w Kalifornii , gdzie pracował na fizyce plazmy , która była nadzieja była bramą do kontroli energia termojądrowa . Wraz z Tihiro Ohkawą wynalazł toroidalne urządzenia do utrzymywania plazmy za pomocą pól magnetycznych. Obaj ukończyli tę pracę na Uniwersytecie Wisconsin, gdzie Kerst był profesorem od 1962 r. Aż do przejścia na emeryturę w 1980 r. Ich urządzenia były pierwszymi, które zawierały plazmę bez niestabilności, które nękały poprzednie projekty, i pierwsze zawierały plazmę przez okres życia przekraczający dyfuzja Bohm limitu. Od 1972 do 1973 był również przewodniczącym Oddziału Fizyki Plazmy Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.

Kerst był żonaty z Dorothy Birkett Kerst. Mieli dwoje dzieci, córkę Marilyn i syna Stefana. Po przejściu na emeryturę Kerst i Dorothy przeprowadzili się do Fort Myers na Florydzie . Zmarł 19 sierpnia 1993 r. W Szpitalu i Klinikach Uniwersyteckich w Madison w stanie Wisconsin z powodu guza mózgu. Pozostawił żonę i dzieci. Jego prace znajdują się w archiwum University of Illinois.

Nagrody i wyróżnienia

• Stopień honorowy, Lawrence College , 1942.
• Otrzymał nagrodę Comstocka w dziedzinie fizyki , National Academy of Sciences , 1943.
• Nagrodzony John Scott Award , City of Philadelphia, 1946.
• Odznaczony medalem Johna Price'a Wetherilla , Franklin Institute , 1950.
• Wybrany do Narodowej Akademii Nauk w 1951 roku.
• Stopień honorowy, Uniwersytet w Sao Paulo , 1953.
• Stopień honorowy, University of Wisconsion, 1961.
• Członek założyciel Światowej Rady Kultury , 1981.
• Nagrodzony James Clerk Maxwell Prize w dziedzinie fizyki plazmy, American Physical Society , 1984.
• Nagroda im. Roberta R. Wilsona za fizykę akceleratorów, 1988.
• Stopień honorowy, University of Illinois, 1989.

Uwagi

Bibliografia

• Hoddeson, Lillian ; Henriksen, Paul W .; Meade, Roger A .; Westfall, Catherine L. (1993). Krytyczne zgromadzenie: techniczna historia Los Alamos w latach Oppenheimera, 1943–1945 . Nowy Jork: Cambridge University Press. ISBN   0-521-44132-3 . OCLC   26764320 .

Linki zewnętrzne

• „Życie Donalda W. Kersta” . Historypin . Źródło 2 października 2014 r .
• „Publikacje Donalda W. Kersta” . System informacyjny Fizyki Wysokich Energii . Źródło 16 maja 2016 r .