Loading article…
ドナルド・ウィリアム・カースト | |
|---|---|
 ケルストのロスアラモスバッジ | |
| 生まれる | ドナルド・ウィリアム・カースト 1911年11月1日 米国イリノイ州ガリーナ |
| 死亡 | 1993年8月19日（享年81歳） |
| 母校 | ウィスコンシン大学マディソン校(1934年BA、1937年PhD) |
| 知られている | ベータトロン |
| 受賞歴 | コムストック物理学賞(1943) |
| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 物理学（加速器物理学、プラズマ物理学） |
| 機関 | イリノイ大学 ロスアラモス研究所 ウィスコンシン大学 |
| 論文 | 空気圧静電発電機の開発と核反応の励起関数への応用 （1937） |
ドナルド・ウィリアム・カースト（1911年11月1日 - 1993年8月19日）は、アメリカの物理学者で、先進的な粒子加速器の概念（加速器物理学）とプラズマ物理学に取り組んだ。電子を加速するために使用される新しいタイプの粒子加速器であるベータトロンの開発で最もよく知られている。
ウィスコンシン大学マディソン校を卒業したカーストは、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校で最初のベータトロンを開発し、1940年7月15日に運用を開始した。第二次世界大戦中、カーストは1940年と1941年に休職し、ゼネラル・エレクトリックのエンジニアリングスタッフと共にベータトロンの開発に携わり、不発弾検査用のポータブルベータトロンを設計した。1943年にマンハッタン計画のロスアラモス研究所に加わり、実験装置として使用することを目的とした 原子炉であるウォーターボイラーの設計と構築を担当した。
1953年から1957年まで、カーストは中西部大学研究協会の技術部長を務め、FFAG加速器に代表される先進的な粒子加速器のコンセプトに取り組んだ。その後、1957年から1962年までゼネラル・アトミックス社のジョン・ジェイ・ホプキンス研究所に勤務し、プラズマ物理学の問題に取り組んだ。大川智弘とともに、磁場でプラズマを封じ込めるトロイダル装置を発明した。彼らの装置は、以前の設計を悩ませていた不安定性なしにプラズマを封じ込めた初の装置であり、ボーム拡散限界を超える寿命でプラズマを封じ込めた初の装置でもあった。
若いころ
ドナルド・ウィリアム・カーストは、1911年11月1日にイリノイ州ガリーナで、ハーマン・サミュエル・カーストとリリアン・E・ウェッツの息子として生まれました。[2]彼はウィスコンシン大学に入学し、 1934年に文学士（BA）の学位を取得し、1937年に哲学博士（PhD）を取得しました。 [3]論文のテーマは「大気圧での静電発生器の開発と核反応の励起関数への応用」でした。[4]これには、陽子の散乱実験用の2.3MeV発生器の 構築とテストが含まれていました。[3]
ベータトロン
卒業後、カーストはゼネラル・エレクトリック社で1年間働き、X線管や装置の開発に取り組んだ。X線研究には当時は生成できない高エネルギーが必要だったため、彼はこれに不満を感じた。1938年、彼はイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の講師の申し出を受け入れ、そこで物理学部長のF・ウィーラー・ルーミスが、より優れた粒子加速器を開発するカーストの努力を奨励した。[3]これらの努力の結果がベータトロンであった。[5] [6] 1940年7月15日にベータトロンが稼働すると、カーストは電磁誘導を使用して電子を加速し、2.3MeVのエネルギーに到達した最初の人物となった。[7]
1941年12月、ケルストは電子を表すギリシャ文字「ベータ」と「～のための装置」を意味する「トロン」を組み合わせて「ベータトロン」と名付けた。[8]彼はその後もエネルギーの増大するベータトロンを製造し、1941年には20MeV、1948年には80MeV、1950年には340MeVの装置を完成させた。[7]
ベータトロンはその後の加速器すべてに影響を与えた。その成功は、関連する物理学の徹底的な理解と、磁石、真空ポンプ、電源の入念な設計によるものであった。[1] 1941年、彼はロバート・セルバーとチームを組み、ベータトロンで発生する振動の最初の理論的分析を行った。 [1] [9] 1940年に最初に作られた機械は1960年にスミソニアン協会に寄贈された。[7]
第二次世界大戦
第二次世界大戦中、カーストはイリノイ大学を休職し、 1940年と1941年にゼネラル・エレクトリック社の技術スタッフとともにベータトロンの開発に取り組んだ。彼らは20MeVと100MeVバージョンのベータトロンを設計し、カーストは前者の製作を監督してイリノイ大学に持ち帰った。また、不発弾検査用のポータブル4MeVベータトロンも設計した。[1]
カーストは工学と物理学のバックグラウンドを持っていたため、ロバート・オッペンハイマーがマンハッタン計画のロスアラモス研究所に採用した科学者のリストの上位にいた。ロスアラモス研究所は原子爆弾の設計を目的に設立された。 [10] 1943年8月、カーストは研究所のP-7グループの責任者に任命され、ウォーターボイラー[11] [3]の設計と製作を担当した。ウォーターボイラーは臨界質量の計算やさまざまな改ざん物質の効果を試験するための実験装置として機能することを目的とした原子炉である。主にパデュー大学から集められた彼のグループには、チャールズ・P・ベイカー、ゲルハルト・フリードランダー、リンゼイ・ヘルムホルツ、マーシャル・ホロウェイ、レーマー・シュライバーが含まれていた。 ロバート・F・クリスティは理論計算に協力した。[12]
カーストは、濃縮ウランを溶解性硫酸ウランとして水に溶かし、ベリリウム酸化物の中性子反射体で囲んだ水性均質炉を設計した。これは濃縮ウランを燃料として使った最初の原子炉であり、当時世界でわずかしかなかったウランのほとんどを必要とした。1944年4月までに十分な量の濃縮ウランがロスアラモスに到着し、5月に水ボイラーの運転が開始された。6月末までに設計目標をすべて達成した。[12]
ロスアラモス研究所は1944年8月に再編され、爆縮型核兵器の開発に専念した。[13]爆縮を大規模に、あるいは全面的に研究するには、特別な診断方法が必要だった。1943年11月には早くも、カーストは爆縮の研究にX線ではなく20MeVガンマ線を使用するベータトロンの使用を提案した。 [14] 1944年8月の再編で、彼はセス・ネッダーマイヤーとともに、ロバート・バッチャーのG（ガジェット）部門の一部門でベータトロンの試験を専門に担当するG-5グループの共同責任者となった。オッペンハイマーはイリノイ大学にあった20MeVベータトロンをロスアラモスに輸送させ、12月に到着した。1945年1月15日、G-5グループは爆縮の最初のベータトロン写真を撮影した。[15]
晩年
カーストは戦後イリノイ大学に戻った。1953年から1957年まで中西部大学研究協会の技術部長を務め、 FFAG加速器をはじめとする先進的な粒子加速器の構想に取り組んだ。[16]彼はスパイラルセクター集束原理を開発したが、これは現在世界中で稼働している多くのスパイラルリッジサイクロトロンの中核をなすものである。彼のチームはビームスタッキングを考案し分析した。ビームスタッキングは固定磁場装置における高周波加速のプロセスであり、衝突ビーム加速器の開発につながった。[3]
1957年から1962年まで、カーストはカリフォルニア州ラホヤにあるジェネラルダイナミクス社のジョン・ジェイ・ホプキンス純粋応用科学研究所のゼネラルアトミックス部門に勤務し、熱核エネルギーの制御への道筋となることが期待されていたプラズマ物理学の研究に取り組んだ。[1]彼は大川智弘とともに、磁場でプラズマを閉じ込めるトロイダル装置を発明した。2人はこの研究をウィスコンシン大学で完成させた。 [3]カーストは1962年から1980年に退職するまで同大学の教授を務めた。[17]彼らの装置は、以前の設計を悩ませていた不安定性なしにプラズマを閉じ込めた最初の装置であり、ボーム拡散限界を超える寿命でプラズマを閉じ込めた最初の装置でもあった。[1] 彼は1972年から1973年まで、アメリカ物理学会のプラズマ物理学部門の会長も務めた。[1]
カーストはドロシー・バーケット・カーストと結婚した。二人の間には2人の子供がいた。[1]娘のマリリンと息子のスティーブンである。カーストが引退した後、カーストとドロシーはフロリダ州フォートマイヤーズに引っ越した。[17] 1993年8月19日、ウィスコンシン州マディソンの大学病院で脳腫瘍のため死去。妻と子供たちが残された。[17]彼の文書はイリノイ大学アーカイブに保管されている。[18]
受賞と栄誉
- 1942年、ローレンス大学名誉学位。[1]
- 1943年、米国科学アカデミーより物理学のコムストック賞を受賞。 [19]
- 1946年、フィラデルフィア市よりジョン・スコット賞を受賞。 [1]
- 1950年フランクリン研究所よりジョン・プライス・ウェザリル賞を受賞。 [1]
- 1951年に米国科学アカデミーに選出される。[20]
- 1953 年サンパウロ大学名誉学位[1]
- 1961年ウィスコンシン大学名誉学位。[1]
- 1981年世界文化評議会の創設メンバー。[21]
- 1984年、アメリカ物理学会よりプラズマ物理学のジェームズ・クラーク・マクスウェル賞を受賞。[1]
- 1988年加速器物理学でロバート・R・ウィルソン賞を受賞。 [1]
- 1989年、イリノイ大学名誉学位。[1]
注記
- ^ abcdefghijklmnop Sessler, Andrew M. ; Symon, Keith R.「Donald William Kerst」（PDF）。米国科学アカデミー。 2008年5月28日閲覧。
- ^ “死亡記事 - ドナルド・ウィリアム・カースト博士 1911–1993”.祖先.com 。2014 年10 月 2 日に取得。
- ^ abcdef Symon, Keith R. ; Koch, H. William (1994年1月). 「訃報: Donald Kerst」. Physics Today . 47 (1): 58–59. Bibcode :1994PhT....47a..58S. doi : 10.1063/1.2808381 .
- ^ 「ドナルド・W・カーストの出版物」SAO/NASA天体物理学データシステム（ADS） 。 2016年5月17日閲覧。
- ^ Kerst, DW (1940). 「磁気誘導による電子の加速」. Physical Review . 58 (9): 841. Bibcode :1940PhRv...58..841K. doi :10.1103/PhysRev.58.841. S2CID 120616002.
- ^ Kerst, DW (1941). 「磁気誘導による電子の加速」(PDF) . Physical Review . 60 (1): 47–53. Bibcode :1941PhRv...60...47K. doi :10.1103/PhysRev.60.47.
- ^ abc 「スミソニアンがベータトロンを入手」。デイリー・イリニ。1960年10月20日。12ページ。 2014年10月2日閲覧。
- ^ アンダーソン、ベサニー（2013年6月11日）。「非常に大胆で独創的なデバイス」：ドナルド・カーストとベータトロン。イリノイ大学。 2014年10月2日閲覧。
- ^ Kerst, DW; Serber, R. (1941年7月). 「誘導加速器の電子軌道」. Physical Review . 60 (1): 53–58. Bibcode :1941PhRv...60...53K. doi :10.1103/PhysRev.60.53.
- ^ ホッデソン他1993年82頁。
- ^ ホッデソン他1993年、185ページ。
- ^ ab ホッデソンら。 1993 年、199 ～ 203 ページ。
- ^ ホッデソンら。 1993 年、245 ～ 247 ページ。
- ^ ホッデソンら。 1993 年、154 ～ 157 ページ。
- ^ ホッデソンら。 1993 年、274 ～ 277 ページ。
- ^ 米国特許 2932798、ドナルド・ウィリアム・カーストとキース・R・サイモン、「荷電粒子へのエネルギーの付与」、1960 年 4 月 12 日発行
- ^ abc Browne, Malcolm L. (1993年8月20日). 「ドナルド・ウィリアム・カーストが81歳で死去、40年代に粒子加速器を製造」.ニューヨーク・タイムズ. 2008年5月28日閲覧。
- ^ 「Donald W. Kerst Papers, 1937–1959, 1983–85, 1987」イリノイ大学。 2014年10月2日閲覧。
- ^ 「コムストック物理学賞」。米国科学アカデミー。2010年12月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年2月13日閲覧。
- ^ 「ドナルド・カースト」。Array of Contemporary American Physicists。2014年10月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年10月2日閲覧。
- ^ 「 世界文化評議会について」 。 2016年11月8日閲覧。
参考文献
- ホッデソン、リリアン、ヘンリクセン、ポール・W、ミード、ロジャー・A、ウェストフォール、キャサリン・L (1993)。『クリティカル・アセンブリー：オッペンハイマー時代、1943-1945年のロスアラモスの技術史』ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局。ISBN 0-521-44132-3. OCLC 26764320.
外部リンク
- 「ドナルド・W・カーストの生涯」。Historypin。2016年3月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年10月2日閲覧。
- 「ドナルド・W・カーストの出版物」。高エネルギー物理学情報システム。 2016年5月16日閲覧。
