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ハンス・アルブレヒト・エドゥアルド・ベーテ[ 2 ] ( / ˈ b ɛ θ ə / ;ドイツ語: [ ˈhans ˈbeːtə ]ⓘ ; 1906年7月2日 - 2005年3月6日) は、原子核物理学、天体物理学、量子電磁力学、固体物理学に大きく貢献した物理学者恒星核合成理論の研究により1967年にノーベル物理学賞を受賞しました。 [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]ベテはキャリアのほとんどをコーネル大学。 [ 6 ]
1931年、ベーテは、特定の一次元量子多体モデルの固有値と固有ベクトルの厳密解を求める方法であるベーテ仮説を開発した。 [ 7 ] 1939年、ベーテは、 CNOサイクルが主系列星の重星の主要なエネルギー源であることを確立した論文を発表し、1967年にノーベル賞を受賞した。[ 8 ]第二次世界大戦中、ベーテは、最初の原子爆弾を開発した秘密のロスアラモス国立研究所の理論部門の責任者であった。そこで彼は、兵器の臨界質量を計算し、トリニティ実験と1945年8月に長崎に投下された「ファットマン」兵器の両方で使用された爆縮方法の背後にある理論を開発する上で重要な役割を果たした。
戦後、ベーテは水素爆弾の開発において重要な役割を果たした。彼は当初、水素爆弾は製造不可能であることを証明しようとしてこのプロジェクトに参加したが、理論部門の責任者も務めた。[ 9 ]彼は後にアルバート・アインシュタインや原子力科学者緊急委員会とともに核実験と核軍拡競争に反対する運動を展開した。彼はケネディ政権とニクソン政権がそれぞれ1963年の部分的核実験禁止条約と1972年弾道ミサイル迎撃条約（SALT I ）に署名するよう説得するのに貢献した。1947年にはラムシフトの計算を提供する重要な論文を執筆し、これは量子電磁力学に革命をもたらし、「素粒子物理学の現代への道を開いた」とされている。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]彼はニュートリノの理解に貢献し[ 13 ] 、太陽ニュートリノ問題の解決に重要な役割を果たした。[ 14 ]彼は超新星とその過程の理解に貢献した。[ 15 ]
彼の科学研究は途切れることなく、90代になっても論文を発表し続け、キャリアの10年ごとに少なくとも1つの主要な論文を発表した数少ない科学者の一人となった。ベテの場合、そのキャリアは70年近くに及んだ。かつて彼の博士課程の学生だった物理学者のフリーマン・ダイソンは彼を「20世紀の最高の問題解決者」[ 16 ]と呼び、宇宙論学者のエドワード・コルブは彼を物理学の「最後の古き巨匠」と呼んだ。[ 17 ]
ベーテは1906年7月2日、当時ドイツのエルザス＝ロートリンゲン帝国領の一部であったストラスブールで、ストラスブール大学の生理学私講師であったアルブレヒト・ベーテとアンナ（旧姓クーン）の唯一の子として生まれた。[ 18 ]彼の母親はストラスブール大学の教授であったアブラハム・クーンの娘でユダヤ系の出自であったが、[ 19 ]ベーテは父親と同様にプロテスタントとして育てられ、[ 20 ] [ 21 ]後に無神論者となった。 [ 22 ]
彼の父親は1912年にキール大学生理学研究所の教授兼所長に就任し、一家は研究所の所長のアパートに引っ越した。当初、彼は8人の男女のグループの一員として、専門の教師から個人教育を受けていた。[ 23 ] 1915年、父親がフランクフルト・アム・マイン大学に新設された生理学研究所の所長に就任したため、一家は再び引っ越した。[ 20 ]
ベーテはドイツのフランクフルトにあるゲーテ・ギムナジウムに通った。1916年に結核にかかり、療養のためバート・クロイツナハに送られたため、学業は中断された。1917年には地元の実科学校に通えるほど回復し、翌年には男女共学の私立寄宿学校であるオーデンヴァルト学校に送られた。[ 24 ]彼は1922年から1924年までの最後の3年間、再びゲーテ・ギムナジウムに通った。 [ 25 ]
アビトゥーアに合格したベーテは、1924年にフランクフルト大学に入学した。彼は化学を専攻することにした。物理学の指導は不十分で、カール・ルートヴィヒ・ジーゲルやオットー・サースといった著名な数学者がフランクフルトにいたにもかかわらず、ベーテは他の科学を参照せずに数学を提示する彼らのアプローチを嫌った。[ 26 ]ベーテは硫酸をこぼして実験着を台無しにするほど実験が下手だと気づいたが、准教授のヴァルター・ゲルラッハが教える高度な物理学の方が興味深いと感じた。[ 26 ] [ 27 ]ゲルラッハは1925年に去り、カール・マイスナーが後任となった。マイスナーはベーテに、より優れた理論物理学の学校がある大学、具体的にはルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘンに行き、そこでアーノルド・ゾンマーフェルトの下で学ぶべきだと助言した。[ 28 ] [ 29 ]
ベーテは1926年4月にルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘンに入学し、そこでマイスナーの推薦によりゾンマーフェルトが彼を学生として受け入れた。[ 30 ]ゾンマーフェルトは物理学の微分方程式の上級コースを教えており、ベーテはそのコースを楽しんでいた。ゾンマーフェルトは著名な学者であったため、科学論文の先行版を頻繁に受け取り、それを毎週の夜間セミナーで議論した。ベーテが到着した時、ゾンマーフェルトはちょうどエルヴィン・シュレーディンガーの波動力学に関する論文を受け取ったところだった。[ 31 ]
ゾンマーフェルトは、ベテに博士論文のテーマとして結晶の電子回折を研究することを提案した。出発点として、ゾンマーフェルトはポール・エヴァルトの1914年の結晶のX線回折に関する論文を勧めた。ベテは後に、自分が野心的になりすぎて、より高い精度を追求するあまり、計算が不必要に複雑になったことを回想している。[ 32 ]ヴォルフガング・パウリに初めて会ったとき、パウリはベテにこう言った。「ゾンマーフェルトから君の話を聞いて、君の論文よりずっと良いものを期待していたよ。」 [ 33 ]「パウリからの言葉としては、褒め言葉だったと思う」とベテは後に回想している。[ 33 ]
ベーテが博士号を取得した後、エルヴィン・マデルングはフランクフルトでの助手職を彼に提供し、1928年9月、ベーテは母親と離婚したばかりの父親と同居するようになった。父親はその年の初めにヴェラ・コンゲルと出会い、1929年に結婚した。彼らには1933年に生まれたドリスと1934年に生まれたクラウスという2人の子供がいた。[ 34 ]
ベーテはフランクフルトでの仕事にあまり刺激を感じず、1929年にシュトゥットガルト工科大学のエヴァルトからの誘いを受け入れた。そこで彼は、自身の最高傑作と考える論文[ 35 ] 「物質を通過する高速粒子線理論」（「物質を通過する高速粒子線理論」）を執筆した[ 36 ] 。マックス・ボルンのシュレーディンガー方程式の解釈から出発して、ベーテはフーリエ変換を用いて衝突問題の簡略化された公式を導き出した。これは今日ベーテの公式として知られている。彼は1930年にこの論文を教授資格取得のために提出した[ 35 ] [ 37 ] [ 38 ] 。
ゾンマーフェルトは1929年にベーテをロックフェラー財団の海外留学奨学金に推薦した。これにより、ベーテは留学のために月額150ドル（2025年のドル換算で約3,000ドル[ A ] ）を受け取ることができた。1930年、ベーテはイギリスのケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所で博士研究員として働くことを選び、そこでラルフ・ファウラーの指導の下で研究を行った。[ 39 ]霧箱の研究をしていたパトリック・ブラケットの依頼により、ベーテはベーテの公式の相対論的バージョンを作成した。[ 40 ]
ベテはユーモアのセンスで知られており、他の2人の博士研究員であるグイド・ベックとヴォルフガング・リーツラーと共に、絶対零度の温度の量子論に関する偽論文を作成し、摂氏単位の絶対零度の温度から微細構造定数を計算した。 [ 41 ]この論文は、アーサー・エディントンが以前の論文で基本的な量から微細構造定数の値を説明しようとした試みなど、純粋に推測的で偽の数値的議論に基づいた当時の理論物理学の特定の種類の論文を揶揄したものであった。彼らは謝罪せざるを得なかった。[ 42 ]
ベテは奨学金の後半に、 1931年2月にローマのエンリコ・フェルミの研究室に行くことを選んだ。彼はフェルミに非常に感銘を受け、最初にローマに行かなかったことを後悔した。[ 43 ]ベテは、特定の一次元量子多体モデルの固有値と固有ベクトルの厳密解を見つける方法であるベテ仮説を開発した。 [ 44 ]彼はフェルミの単純さとゾンマーフェルトの厳密な問題への取り組み方に影響を受け、これらの資質は彼自身の後の研究に影響を与えた。[ 45 ]
ロックフェラー財団はベテのフェローシップを延長し、1932年に彼がイタリアに戻ることを許可した。[ 46 ]その間、ベテはミュンヘン大学でゾンマーフェルトの下で私講師として働いた。ベテは英語に堪能だったので、ゾンマーフェルトはベテに、コーネル大学のロイド・P・スミスを含む、英語を話すすべての博士研究員の指導を任せた。[ 47 ]ベテはカール・シェールから水素とヘリウムの量子力学に関する記事を『物理学ハンドブック』に執筆するよう依頼された。数十年後にその記事を再検討したロバート・バッハーとヴィクター・ヴァイスコフは、その主題の扱いの深さと広さにおいて異例であり、1959年版ではほとんど更新する必要がなかったと指摘した。その後、ベテはゾンマーフェルトから金属中の電子に関するハンドブックの記事の執筆を手伝ってほしいと頼まれた。その記事は、現在固体物理学と呼ばれるものの基礎を扱っていた。ベテは非常に新しい分野を取り上げ、それを明確かつ首尾一貫した完全な形で解説した。[ 46 ]ハンドブックの記事の執筆はローマでの彼の時間のほとんどを占めていたが、彼はフェルミと共同で、荷電粒子の相対論的相互作用を記述する量子電磁力学という別の新しい分野に関する論文も執筆した。[ 48 ]
1932年、ベーテはテュービンゲン大学の助教授に就任した。同大学ではハンス・ガイガーが実験物理学の教授を務めていた。[ 49 ] [ 50 ]ナチス新政権が最初に制定した法律の一つが「公務員制度の再建法」であった。ユダヤ人であったため、ベーテは大学の職を解雇された。その職は政府の役職であった。ガイガーは助けることを拒否したが、ゾンマーフェルトはすぐにベーテにミュンヘン大学でのフェローシップを返還した。ゾンマーフェルトは1933年の夏学期の大半をユダヤ人の学生や同僚の居場所探しに費やした。[ 51 ]
ベーテは1933年にドイツを離れ、ゾンマーフェルトがウィリアム・ローレンス・ブラッグとつながりがあったことから、マンチェスター大学で1年間講師の職を得たためイギリスに移住した。[ 51 ]彼は友人のルドルフ・パイエルスとその妻ゲニアと同居した。パイエルスはドイツ人の物理学者で、ユダヤ人であったためにドイツで大学の職に就くことを禁じられていた。そのため、ベーテはドイツ語で話せる相手がいて、イギリス料理を食べなくても済んだ。[ 52 ]彼らの関係は仕事上のものだけでなく、個人的なものもあった。パイエルスはベーテの原子核物理学への興味を掻き立てた。[ 53 ]ジェームズ・チャドウィックとモーリス・ゴールドハーバーが重水素の光崩壊を発見した後、[ 54 ]チャドウィックはベーテとパイエルスにこの現象の理論的な説明を考え出すよう挑戦した。彼らはケンブリッジからマンチェスターに戻る4時間の列車の旅でこれに取り組んだ。[ 55 ]ベーテは今後数年間でさらに調査を進めることになるだろう。[ 53 ]
1933年、ニューヨークのコーネル大学の物理学科は新しい理論物理学者を探しており、ロイド・スミスはベテを強く推薦した。当時コーネルを訪れていたブラッグもこれを支持した。1934年8月、コーネルはベテに助教授代理の職を提示した。ベテはすでにブリストル大学でネヴィル・モットと1学期研究するための1年間のフェローシップを受け入れていたが、コーネルは1935年の春から彼が始めることを許可した。[ 56 ]米国へ出発する前に、彼は1934年9月にコペンハーゲンのニールス・ボーア研究所を訪れ、そこでヒルデ・レヴィにプロポーズし、彼女はそれを受け入れた。ベテの母親は、ユダヤ人の家系であるにもかかわらず、息子がユダヤ人女性と結婚することを望まなかったため、この結婚に反対した。[ 57 ] 12月の結婚式の数日前に、ベテは婚約を解消した。[ 58 ]ニールス・ボーアとジェームズ・フランクは、ベーテのこの行動に非常に衝撃を受け、第二次世界大戦後まで彼を研究所に再び招待することはなかった。[ 57 ]
ベテは1935年2月に米国に到着し、コーネル大学の教員に3,000ドルの給与で加わった。[ 59 ]ベテの任命は、物理学科の新学科長であるロスウェル・クリフトン・ギブスが原子核物理学に進出するための意図的な取り組みの一環だった。[ 60 ]ギブスは、アーネスト・ローレンスと共同研究していたスタンリー・リビングストンを雇い、コーネル大学にサイクロトロンを建設させた。[ 60 ]チームを完成させるために、コーネル大学は実験家を必要としており、ベテとリビングストンの助言を受けてロバート・バッハーを招聘した。ベテは、コロンビア大学からはイシドール・アイザック・ラビ、プリンストン大学からはエドワード・コンドン、ロチェスター大学からはリー・デュブリッジ、パデュー大学からはカール・ラーク＝ホロヴィッツ、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校からはフランシス・ウィーラー・ルーミス、ハーバード大学からはジョン・ハスブルック・ヴァン・ヴレックから訪問の要請を受けた。ギブスは、ベテが引き抜かれるのを防ぐため、1936年に彼を正規の助教授に任命し、すぐに教授に昇進することを保証した。[ 61 ]
ベテはバッハーとリビングストンと共に、当時までの原子核物理学の知識のほとんどをまとめた3つの論文シリーズを発表した。[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]この論文は非公式に「ベテの聖書」として知られるようになった。この論文は長年にわたり、この分野の標準的な著作であり続けた。この論文の中で、彼はまた、他の人々が中断したところから研究を続け、古い文献の空白を埋めた。[ 65 ]ルーミスはベテにイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の正教授職を提示したが、コーネル大学は提示された職位と6,000ドルの給与を同額で提示した。[ 66 ]彼は母親に手紙を書いた。
私はアメリカで最も優れた理論家の一人です。だからといって最高というわけではありません。ウィグナーの方が間違いなく優れていますし、オッペンハイマーやテラーも恐らく同等でしょう。しかし、私はより多くのことを成し遂げ、より多くのことを語っています。それも重要なのです。 [ 67 ]
1938年3月17日、ベーテはカーネギー研究所とジョージ・ワシントン大学が主催する第4回ワシントン理論物理学会議に出席した。招待された出席者はわずか34名だったが、その中にはグレゴリー・ブライト、スブラマニアン・チャンドラセカール、ジョージ・ガモフ、ドナルド・メンツェル、ジョン・フォン・ノイマン、ベングト・ストロムグレン、エドワード・テラー、マール・トゥーブなどが含まれていた。ベーテは当初、会議のテーマである恒星のエネルギー生成に興味がなかったため出席を辞退したが、テラーに説得されて出席した。会議でストロムグレンは太陽の温度、密度、化学組成について知られていることを詳しく説明し、物理学者たちに説明を考案するよう求めた。ガモフとカール・フリードリヒ・フォン・ヴァイツゼッカーは1937年の論文で、太陽のエネルギーは陽子-陽子連鎖反応の結果であると提唱した。[ 68 ] [ 69 ]
しかし、これではヘリウムより重い元素の観測を説明できませんでした。会議の終わりまでに、ベテはチャールズ・クリッチフィールドと共同で、太陽がどのように輝くかを説明する一連の核反応を考案しました。[ 70 ]
これがより重い星のプロセスを説明していないことは見過ごされなかった。当時、陽子-陽子サイクルが太陽のプロセスを説明しているかどうか疑問があったが、太陽の中心温度と光度の最近の測定では、それが説明していることが示されている。[ 68 ]コーネル大学に戻ったベテは、関連する核反応と反応断面積を研究し、炭素-窒素-酸素サイクル（CNOサイクル）の発見につながった。[ 71 ] [ 72 ]
2つの論文、1つはプロトン-プロトンサイクルに関するもので、クリッチフィールドと共著、もう1つは炭素-酸素-窒素（CNO）サイクルに関するもので、Physical Reviewに発表のために送られた。[ 73 ]
水晶の夜以降、ベテの母親はドイツに留まることを恐れるようになった。ストラスブール出身であることを利用して、定員がいっぱいだったドイツの割り当てではなく、フランスの割り当てで1939年6月にアメリカ合衆国に移住することができた。[ 74 ]ベテの大学院生ロバート・マーシャックは、ニューヨーク科学アカデミーが太陽エネルギーと恒星エネルギーに関する未発表の最優秀論文に500ドルの賞金を提供していることに気づいた。そこで、母親の家具を処分するために250ドル必要だったベテは、CNOサイクルの論文を取り下げてニューヨーク科学アカデミーに送った。この論文は賞を受賞し、ベテはマーシャックに50ドルの紹介料を渡し、250ドルで母親の家具を処分した。この論文はその後3月にフィジカル・レビューに掲載された。それは星の理解における画期的な発見であり、1967年にベテにノーベル物理学賞をもたらした。 [ 75 ] [ 73 ] 2002年、96歳になったベテは、太陽ニュートリノ観測を用いてCNOサイクルが太陽エネルギーの約7%を占めることを示したジョン・N・バコールに手書きの手紙を送り、彼を祝福した。ニュートリノ観測はレイモンド・デイビス・ジュニアによって開始され、彼の実験はバコールの計算と励ましに基づいていた。この手紙がきっかけとなり、デイビスは2002年のノーベル賞を一部受賞した。[ 76 ]
ベテは1939年9月13日、ポール・エワルドの娘ローズ・エワルドと簡素な民事婚で結婚した。[ 77 ]彼女はアメリカに移住し、デューク大学の学生で、ベテが1937年に同大学で講義をしていた際に二人は出会った。二人の間にはヘンリーとモニカという二人の子供が生まれた。[ 78 ] (ヘンリーは契約ブリッジの専門家で、キティ・マンソン・クーパーの元夫である。) [ 79 ]
ベーテは1941年3月にアメリカ合衆国の市民権を取得した。 [ 80 ] 1947年にゾンマーフェルトに宛てた手紙の中で、ベーテは「ドイツにいた時よりもアメリカの方がずっと居心地が良い。まるでドイツで生まれたのは間違いで、28歳になってようやく本当の故郷に来たかのようだ」と打ち明けている。[ 81 ]
第二次世界大戦が始まると、ベテは戦争に貢献したいと考えていたが、[ 82 ]市民権を取得するまでは機密プロジェクトに携わることができなかった。カリフォルニア工科大学の空気力学者テオドール・フォン・カルマンの助言に従い、ベテは友人のエドワード・テラーと共同で、発射体がガス中を通過する際に発生する衝撃波の理論を研究した。ベテはこの論文を彼らの最も影響力のある論文の一つと考えていた。彼はまた、装甲貫通の理論にも取り組んだが、この理論はすぐに軍によって機密扱いとされたため、当時アメリカ市民権を持っていなかったベテは、この理論に関するさらなる研究にアクセスすることができなかった。[ 83 ]
1941年12月にセキュリティクリアランスを取得した後、ベテはMIT放射線研究所に加わり、レーダー装置などで使用されるマイクロ波導波管で使用されるベテホール方向性結合器を発明した。[ 84 ] 1942年6月にシカゴで、そして7月にカリフォルニア大学バークレー校で、ロバート・オッペンハイマーの招待により、原子爆弾の最初の設計について議論する一連の会議に参加した。彼らはロバート・サーバー、スタン・フランケルらによる予備計算を検討し、ウラン235とプルトニウムを使用する可能性について議論した。 （テラーはその後、熱核兵器、テラーの「スーパー」爆弾の可能性を提起した。ある時点でテラーは、大気中の窒素に火をつけることができるかどうかを尋ねた。そのようなことが事実上不可能であることを示す計算を行うのは、ベテとエミール・コノピンスキーの役割だった。 [ 85 ]）「核分裂爆弾は作らなければならなかった」と彼は後に回想している。「ドイツ人がおそらく作っていたからである。」[ 86 ]
オッペンハイマーが秘密兵器設計研究所ロスアラモスの設立責任者に任命されたとき、彼は研究所で最も小さいながらも最も権威のある部門であるT（理論）部門の責任者にベテを任命した。この動きは、同等の能力を持ちながらも管理が難しいテラーとフェリックス・ブロッホを苛立たせた。彼らはその職を熱望していた。[ 87 ] [ 88 ] 1944年2月から6月にかけて、スーパー研究の相対的な優先順位をめぐってベテとテラーの間で一連の意見の相違が生じ、テラーのグループはT部門から外され、オッペンハイマーの直属となった。9月にはフェルミの新しいF部門の一部となった。[ 89 ]
ベテのロスアラモスでの仕事には、ウラン235の臨界質量と効率の計算、および爆発する原子爆弾における核分裂の増幅が含まれていた。リチャード・ファインマンとともに、爆弾の爆発力を計算する公式を開発した。[ 90 ] 1944年8月以降、研究所がプルトニウム爆弾の爆縮の問題を解決するために再編成され方向転換された後、ベテは爆縮の流体力学的側面を研究することに多くの時間を費やし、その仕事は1944年まで続いた。[ 91 ] 1945年には、中性子起爆装置に取り組み、その後、爆発する原子爆弾からの放射線伝播に取り組んだ。[ 92 ]トリニティ核実験は、 T部門の結果の正確さを検証した。[ 93 ] 1945年7月16日にニューメキシコ砂漠で爆発した際、ベテの当面の関心は、その効率的な運用であり、道徳的な意味合いではなかった。彼は「私は哲学者ではない」と述べたと伝えられている。[ 94 ]
戦後、ベーテは水素爆弾の緊急開発計画は試みるべきではないと主張したが、[ 95 ]ハリー・トルーマン大統領がそのような計画の開始と朝鮮戦争の勃発を発表すると、ベーテは参加し、兵器開発において重要な役割を果たした。彼は計画を最後まで見届けたものの、水素爆弾の製造は不可能だと考えていた。[ 96 ]彼は後に1968年に、当初は兵器開発に反対し、後にその開発に協力したという自身の立場の明らかな矛盾について言及した。
ほんの数ヶ月前に朝鮮戦争が勃発し、私は初めて共産主義者との直接対決を目の当たりにした。それはあまりにも衝撃的だった。冷戦は熱戦に突入しようとしているように見えた。その時、私は以前の立場を覆さなければならないと悟った。私が原爆開発に携わらなければ、他の誰かが携わるだろうし、ロスアラモスにいればまだ軍縮の推進力になれるかもしれないと考えていた。そこで私は水爆開発への参加に同意した。それは極めて論理的な判断のように思えた。しかし、時々、もっと一貫した理想主義者だったらよかったのにと思う。[ 97 ]
プロジェクトにおける自身の役割と、設計責任者をめぐる論争との関連性について、ベテは後に次のように述べている。
水爆が完成した後、記者たちはテラーを水爆の父と呼び始めた。歴史的に言えば、種を提供したウラムが父であり、子供と共にいたテラーが母であると言う方がより正確だと思う。私としては、助産婦といったところだろうか。[ 97 ]
1954年、ベテはオッペンハイマーのセキュリティ公聴会でJ・ロバート・オッペンハイマーの弁護側証人として証言した。具体的には、ベテは、1940年代後半のオッペンハイマーの水素爆弾開発反対の姿勢は開発を妨げなかったと主張した。これは公聴会の重要な動機の一つと見なされていた。ベテは、テラー・ウラム設計の成功につながった開発は偶然の産物であり、人員不足や既存のアイデアの論理的発展の問題ではないと主張した。公聴会中、ベテと妻はエドワード・テラーに証言しないよう説得しようと尽力した。しかし、テラーは同意せず、彼の証言はオッペンハイマーのセキュリティクリアランス剥奪に大きな役割を果たした。ベテとテラーは戦前は非常に良好な関係にあったが、マンハッタン計画中、特にオッペンハイマー事件中の対立が、彼らの関係を永久に損なうことになった。[ 98 ]
戦争が終わると、ベテはコーネル大学に戻った。1947年6月、彼はシェルターアイランド会議に参加した。国立科学アカデミーが主催し、ニューヨーク州シェルターアイランドのラムズヘッドインで開催された「量子力学の基礎」に関するこの会議は、戦後初めて開催された主要な物理学会議であった。これは、アメリカの物理学者が集まり、戦前に中断していた研究を再開し、戦後の研究の方向性を確立する機会となった。[ 99 ] [ 100 ]
会議での主要な話題は、会議開始直前にウィリス・ラムと彼の大学院生ロバート・レザフォードが、水素原子の2つの可能な量子状態の1つがポール・ディラックの理論で予測されたよりもわずかにエネルギーが高いことを発見したことだった。これはラムシフトとして知られるようになった。オッペンハイマーとヴァイスコフは、これは電磁場の量子ゆらぎの結果であり、電子により多くのエネルギーを与えたと示唆した。戦前の量子電磁力学（QED）によれば、電子のエネルギーは、電磁場から切り離されたときの裸のエネルギーと、電磁結合によって生じる自己エネルギーから構成されていたが、電磁場をオフにすることはできないため、どちらも観測不可能だった。QEDは自己エネルギーに無限の値を与えていたが、ラムシフトはそれらが両方とも実数で有限であることを示した。ハンス・クレイマースは解決策として繰り込みを提案したが、誰もその計算方法を知らなかった。[ 99 ] [ 10 ]
ベテは、ニューヨークからスケネクタディ（当時、彼はゼネラル・エレクトリック社で働いていた）への列車の中で計算をやり遂げた。彼は、これが非相対論的プロセスであることに気づき、計算を大幅に簡略化した。裸のエネルギーは、すでに電子の観測された質量に含まれているため、簡単に取り除くことができた。自己エネルギー項は、線形ではなく対数的に増加するため、数学的に収束する。ベテは、ラムシフトの値として1040 MHzに到達したが、これはラムとレザフォードが実験的に得た値に非常に近い。 1947年8月にフィジカル・レビュー誌に掲載された彼の論文は、わずか3ページで、12個の数式しか含まれていなかったが、非常に大きな影響力を持った。無限大はQEDが根本的に欠陥があり、新しい根本的な理論が必要であることを示していると推測されていたが、ベテはそれが不要であることを示した。[ 10 ] [ 101 ]
彼のラムシフトの計算は、物理学者のリチャード・ファインマンによって「量子電磁力学の理論の歴史における最も重要な発見」と呼ばれ、物理学者のポール・ディラックは「数十年間で物理学における最も重要な計算」と呼んだ。[ 12 ]
ベテの最も有名な論文の 1 つは、彼自身が書いたものではない。1948 年のAlpher–Bethe–Gamow 論文である。[ 102 ]ジョージ・ガモフは、ベテが気にしないだろうと知っていながら、ラルフ・アルファーの意向に反して、ベテに相談することなく (in absentia) ベテの名前を追加した。これは明らかにガモフのユーモアのセンスを反映したもので、ギリシャ語アルファベットの最初の 3 文字のように聞こえる論文タイトルにしたかったのだ。Physical Reviewの査読者の 1 人として、ベテは原稿を見て、「in absentia」という言葉を削除した。[ 103 ]
ベーテは原子核が量子液滴のようなものだと考えた。彼はキース・ブリュックナーが行った摂動論の研究を参考に、核物質問題を研究した。ジェフリー・ゴールドストーンと共同で、無限のハードコアポテンシャルが存在する場合の解を導き出した。次に、ベアード・ブランドウとアルバート・ペチェクと共同で、散乱方程式を解きやすい微分方程式に変換する近似式を考案した。これがきっかけとなり、ルドヴィグ・ファデーエフの三体散乱へのアプローチを一般化したベーテ・ファデーエフ方程式に至った。そして、これらの手法を用いて、原子核と似た密度を持つ中性子星を調べた。 [ 104 ]
ベテは90代後半まで、超新星、中性子星、ブラックホール、その他の理論天体物理学の問題に関する研究を続けた。その過程で、ストーニーブルック大学のジェラルド・E・ブラウンと共同研究を行った。1978年、ブラウンは超新星について共同研究することを提案した。当時、超新星についてはかなりよく理解されていたが、計算は依然として問題であった。ベテは、数十年にわたる原子核物理学の研究で磨かれた技術と、核爆発に関する計算の経験を活かし、恒星の重力崩壊の問題と、さまざまな要因が超新星爆発にどのように影響するかという問題に取り組んだ。今回もまた、彼は問題を微分方程式のセットに還元し、それを解くことができた。[ 105 ] [ 106 ]
85歳の時、ベテは太陽ニュートリノ問題に関する重要な論文を執筆し、その中で、理論と実験の間の厄介な矛盾を説明するためにスタニスラフ・ミヘーエフ、アレクセイ・スミルノフ、リンカーン・ウォルフェンシュタインによって提案された電子ニュートリノからミューオンニュートリノへの変換メカニズムの確立に貢献した。ベテは、太陽ニュートリノ問題を理解するには標準模型を超える物理学が必要だと主張した。なぜなら、標準模型はニュートリノには質量がなく、したがって互いに変形できないと仮定しているのに対し、MSW効果ではこれが起こる必要があるからである。ベテは、 90歳の誕生日までにオンタリオ州のサドベリー・ニュートリノ観測所（SNO）によって裏付けとなる証拠が見つかることを期待していたが、SNOから連絡があったのは2001年6月、彼が95歳近くになった時だった。[ 107 ] [ 108 ]
1996年、キップ・ソーンは、合体する中性子星やブラックホールからの重力波を検出するために設計されたレーザー干渉計重力波観測所LIGOについて、ベテとブラウンに話を持ちかけた。ベテとブラウンは目に見えないものを計算するのが得意だったので、合体現象を調べてもらえないかと尋ねた。90歳のベテはすぐに熱意を示し、必要な計算をすぐに始めた。その結果、1998年に「合体する連星コンパクト天体の進化」という論文が発表され、ブラウンはこれを二人が共同で作成した最高の論文だと考えていた。[ 109 ] [ 110 ]
1968年、ベテはIBMの物理学者リチャード・ガーウィンと共に、国防総省が提案したICBM迎撃防衛システムを詳細に批判する論文を発表した。この論文の中で、二人の物理学者は、米国が講じるほぼあらゆる対策は、比較的単純なデコイの展開によって容易に阻止されるだろうと述べている。[ 111 ]ベテは、核兵器の大気圏内でのさらなる実験を禁止する1963年の部分的核実験禁止条約の署名を支持する科学界の主要な声の一つであった。 [ 112 ]
1980年代と1990年代、ベテは原子力エネルギーの平和利用を訴える運動を展開した。チェルノブイリ原発事故後、ベテは事故を分析した専門家委員会の一員となった。彼らは、原子炉の設計に根本的な欠陥があり、人為的ミスも事故に大きく寄与したと結論付けた。「同僚たちと私は、チェルノブイリ原発事故は原子力発電の問題ではなく、ソ連の政治・行政システムの欠陥を示していると結論付けた」とベテは説明した。[ 113 ]ベテは生涯を通じて原子力発電の強力な支持者であり続け、1977年には原子力発電を「単なる選択肢ではなく、必要不可欠なもの」と表現した。[ 114 ]
1980年代、彼は他の物理学者たちと共に、ロナルド・レーガン政権が構想した戦略防衛構想ミサイルシステムに反対した。[ 115 ] 1995年、88歳になったベテは、すべての科学者に対し、核兵器の開発と製造のあらゆる側面に取り組むことを「中止し、やめるように」求める公開書簡を書いた。[ 116 ] 2004年、彼は他の47人のノーベル賞受賞者と共に、ジョン・ケリーを米国大統領候補として支持する書簡に署名し、 「科学を政府における適切な地位に戻す」人物だとした。 [ 117 ]
歴史家のグレッグ・ハーケンは次のように書いている。
オッペンハイマーが亡くなると、オッピーの長年の友人であるハンス・ベーテがこの国の良心的な科学者の地位を引き継いだ。ジェファーソンやアダムズのように、テラーとベーテは、彼らとその同僚たちが形作るのに貢献した新しい世紀へと生き続けることになる。[ 118 ]
ベテの趣味には切手収集への情熱も含まれていた。[ 119 ]彼はアウトドアを愛し、生涯を通じて熱心なハイカーであり、アルプスやロッキー山脈を探検した。[ 120 ]彼は2005年3月6日、ニューヨーク州イサカの自宅でうっ血性心不全のため死去した。[ 86 ]妻のローズ・エワルド・ベテと2人の子供が遺された。[ 121 ]死去当時、彼はコーネル大学のジョン・ウェンデル・アンダーソン物理学名誉教授であった。[ 122 ]
ベテは生前も死後も数々の栄誉と賞を受賞しました。1947年にはアメリカ芸術科学アカデミーのフェローとなり[ 123 ]、同年には全米科学アカデミーのヘンリー・ドレイパー・メダル[ 124 ]も受賞し、アメリカ哲学協会にも選出されました。[ 125 ]彼は1955年にマックス・プランク・メダル、 1959年にフランクリン・メダル、1961年に王立天文学会エディントン・メダルと米国原子力委員会エンリコ・フェルミ賞、 [ 126 ] 1963年にラムフォード賞、[ 127 ] 1967年にノーベル物理学賞、[ 78 ] 1975年に国家科学賞、[ 128 ] 1993年にエルステッド・メダル、[ 129 ] 2001年にブルース・メダル、[ 130 ]そして2005年にはアメリカ哲学協会から科学における卓越した業績に対するベンジャミン・フランクリン・メダルを死後授与された。[ 131 ]
ベーテは1957年に王立協会の外国人会員（ForMemRS）に選出され[ 1 ] 、1993年には王立協会で超新星のメカニズムに関するベーカー記念講演を行った[ 132 ] 。1978年にはドイツ科学アカデミー・レオポルディーナ の会員に選出された[ 133 ]。
コーネル大学は、5 つの新しい学生寮のうち 3 番目を、コーネル大学の著名な元教員にちなんでハンス・ベーテ・ハウスと名付けました。[ 134 ]同様に、ワシントン DC の 322 Fourth Street NE にあるハンス・ベーテ・センターは、ベーテが長年理事を務めた、住みやすい世界のための協議会の本拠地です。 [ 135 ]また、ドイツのボン大学にあるベーテ理論物理学センターもベーテにちなんで名付けられています。[ 136 ] 1990 年に発見された小惑星30828 Betheもベーテにちなんで名付けられました。[ 137 ]アメリカ物理学会のハンス・ベーテ賞もベーテにちなんで名付けられました。[ 138 ]
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)チャールズ・ワイナーから家庭に宗教があったかと尋ねられたベーテは、「いいえ。父は、少し宗教的だったと思います。私は寝る前に夜に祈るように教えられ、ドイツの学校で行われていたプロテスタントの宗教教育にも参加しました。また、堅信礼も受けましたが、その際に受けた教育によって、宗教は私の心から完全に消え去りました。それまで宗教はそれほど強くなく、堅信礼の結果、私は全く信じなくなったのです。」と答えた。