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ハンス・ベーテ | |
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| 生まれる | ハンス・アルブレヒト・ベーテ 1906年7月2日 |
| 死亡 | 2005年3月6日（享年98歳） イサカ、ニューヨーク州、米国 |
| 国籍 | ドイツ系 アメリカ人 |
| 母校 | フランクフルト大学 ミュンヘン大学 |
| 知られている | |
| 配偶者 |
ローズ・エヴァルト （ 1939年生まれ |
| 受賞歴 |
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| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 原子核物理学 |
| 機関 | |
| 論文 | エレクトロネンとクリスタルの理論 (1928) |
| 博士課程の指導教員 | アーノルド・ゾンマーフェルト |
| 博士課程の学生 | |
| その他の著名な学生 | フリーマン・ダイソン |
| サイン | |
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ハンス・アルブレヒト・ベーテ（ドイツ語発音： [ˈhans ˈbeːtə]） （Bethe、1906年7月2日 - 2005年3月6日）は、ドイツ系アメリカ人の理論 物理学者原子核物理学、天体物理学、量子電磁力学、固体物理学に多大な貢献をし、恒星内元素合成理論の研究でノーベル物理学賞。[1][2]コーネル大学の教授として過ごした。[3]
第二次世界大戦中、彼は最初の原子爆弾を開発した秘密のロスアラモス研究所の理論部門の責任者であり、そこで原子爆弾の臨界質量の計算や、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法の理論構築において重要な役割を果たした。
戦後、ベーテは水素爆弾の開発にも重要な役割を果たしたが、当初は水素爆弾は作れないということを証明したいという希望を持ってこの計画に参加した。ベーテは後にアルベルト・アインシュタインや原子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を説得し、それぞれ1963年の部分的核実験禁止条約と1972年の弾道ミサイル迎撃条約（SALT I）に署名させた。
彼の科学的研究は止むことなく、90代になっても論文を発表し続けたため、ベテの場合は70年近くにわたるキャリアの10年間ごとに少なくとも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。かつて彼の博士課程の学生だったフリーマン・ダイソンは、彼を「20世紀の最高の問題解決者」と呼んだ。[4]
若いころ
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の一部であったストラスブールで、アンナ（旧姓クーン）とストラスブール大学の生理学の私講師であったアルブレヒト・ベーテの一人っ子として生まれた。[5]ストラスブール大学教授アブラハム・クーンの娘である母はユダヤ系であったが、[6]ベーテは父と同じくプロテスタントとして育てられ、[7] [8]後年無神論者となった。 [9]
1912年、父親はキール大学生理学研究所の教授兼所長に就任し、家族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的に教育を受けた。[10] 1915年、父親がフランクフルト・ゲーテ大学に新設された生理学研究所の所長に就任したため、家族は再び引っ越した。[7]
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年に結核に罹患したため教育は中断され、療養のためバート・クロイツナッハに送られた。1917年までに地元の実科学校に通えるほど回復し、翌年、私立の男女共学の寄宿学校であるオーデンヴァルトシューレに送られた。[11] 1922年から1924年まで、中等教育の最後の3年間を再びゲーテ・ギムナジウムで過ごした。 [12]
アビトゥ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。物理学の指導は貧弱で、フランクフルトにはカール・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いたものの、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ていた。[13]ベーテは、硫酸をこぼして白衣を台無しにするような実験家としては下手だと気づいたが、助教授のヴァルター・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。[13] [14]ゲルラッハは1925年に退任し、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、具体的にはミュンヘン大学に行き、そこでアルノルド・ゾンマーフェルトの下で学ぶように勧めた。[15] [16]
ベーテは1926年4月にミュンヘン大学に入学し、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。[17]ゾンマーフェルトは物理学の微分方程式に関する上級コースを教えており、ベーテはそれを楽しんでいた。ゾンマーフェルトは非常に著名な学者であったため、科学論文の事前コピーを頻繁に受け取り、毎週の夜間セミナーで議論にかけた。ベーテが着任したとき、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。[18]
ゾンマーフェルトは、博士論文のために結晶中の電子回折を調べるようベーテに提案した。出発点として、ゾンマーフェルトはパウル・エヴァルトの1914年の結晶中のX線回折に関する論文を提案した。ベーテは後に、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てしまったと回想している。[19]ヴォルフガング・パウリと初めて会ったとき、パウリはベーテにこう言った。「ゾンマーフェルトがあなたについて語っていた話を聞いて、私はあなたの論文よりもずっと良いものを期待していた。」 [20]「パウリにとっては、それは褒め言葉だったのだろう」とベーテは後に回想している。[20]
初期の作品
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として彼にオファーし、1928年9月にベーテは母親と離婚したばかりの父親と一緒に暮らすようになった。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。2人の間には1933年にドリス、1934年にクラウスという2人の子供が生まれた。[21]
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年にエヴァルトからシュトゥットガルト工科大学への招聘を受け入れた。そこで彼は、自身の最高傑作と考える論文[22]「高速粒子線の物質通過理論」を執筆した。[23]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た衝突問題の簡略化された公式を生み出した。これは今日ではベーテの公式として知られている。彼は1930年にこの論文を博士号取得のために提出した。 [22] [24] [25]
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旅行奨学金に推薦した。これは海外留学のための月額150ドル（2023年のドル換算で約3,000ドル[A]）を提供した。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ポスドク研究を行うことを選択し、ラルフ・ファウラーの指導の下で働いた。[26]霧箱を研究していたパトリック・ブラケットの要請により、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。 [27]
ベーテはユーモアのセンスがあることで知られ、他の二人のポスドク研究員であるグイド・ベックとヴォルフガング・リーツラー絶対零度の温度の量子論に関する偽の論文を作成した。この論文では、摂氏単位の絶対零度から微細構造定数を計算した。 [28]この論文は、アーサー・エディントンが以前の論文で微細構造定数の値を基本量から説明しようとしたような、純粋に推測的で偽の数値的議論に基づいた、当時の理論物理学における特定の種類の論文を揶揄した。彼らは謝罪を余儀なくされた。[29]
研究の後半では、ベーテは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。彼はフェルミに大いに感銘を受け、最初にローマに行かなかったことを後悔した。 [30]ベーテは、特定の1次元量子多体系の固有値と固有ベクトルの正確な解を求める方法であるベーテ仮説を開発した。 [31]彼はフェルミの単純さとゾンマーフェルトの問題への取り組み方の厳密さに影響を受け、これらの特質は彼自身の後の研究に影響を与えた。[32]
ロックフェラー財団はベーテのフェローシップの延長を提供し、1932年に彼がイタリアに戻ることを許可した。[33]その間に、ベーテはミュンヘンでゾンマーフェルトの個人講師として働いた。ベーテは英語が堪能だったため、ゾンマーフェルトはコーネル大学のロイド・P・スミスを含む英語を話すポスドク全員をベーテに指導させた。[34]ベーテはカール・シェールからの依頼を受け、水素とヘリウムの量子力学について物理学ハンドブックに記事を書いた。数十年後にその記事を見直したロバート・バッハーとヴィクター・ヴァイスコップは、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を必要としなかったと指摘した。その後、ベー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うように依頼された。その記事は、現在固体物理学と呼ばれているものの基礎を扱っていた。ベー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て網羅的に扱った。[33]ハンドブック論文の研究はローマでの彼のほとんどの時間を占めたが、彼はまた、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をフェルミと共同執筆した。[35]
1932年、ベーテはハンス・ガイガーが実験物理学の教授を務めていたテュービンゲン大学の助教授に任命された。[ 36 ] [ 37]新しいナチス政府が可決した最初の法律の1つは、専門職公務員の復活法だった。ユダヤ人であるという理由で、ベーテは大学の政府職員としての職を解雇された。ガイガーは協力を拒否したが、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年の夏学期のほとんどを、ユダヤ人の学生や同僚のための場所を探すことに費やした。[38]
ベーテは1933年にドイツを離れ、ゾンマーフェルトとウィリアム・ローレンス・ブラッグのつながりを通じてマンチェスター大学で1年間講師の職に就くというオファーを受けた後、イギリスに移住した。[38] 彼は友人のルドルフ・パイエルスとその妻ゲニアと一緒に暮らした。パイエルスは同じドイツ人物理学者で、ユダヤ人であるという理由でドイツでは学術職に就くことを禁じられていた。つまり、ベーテに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済んだのだ。[39]彼らの関係は仕事上のものでもあり、個人的なものであった。パイエルスはベーテの原子物理学への興味をかき立てた。[40]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、[41]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を成し遂げた。[42]ベーテはその後もさらに調査を続けることになる。[40]
1933年、ニューヨークのコーネル大学物理学部は新しい理論物理学者を探しており、ロイド・スミスはベーテを強く推薦した。当時コーネル大学を訪れていたブラッグもこれを支持した。1934年8月、コーネル大学はベーテに臨時助教授のポジションを提供した。ベーテは既にブリストル大学でネヴィル・モットのもとで1学期働く1年間のフェローシップを受け入れていたが、コーネル大学は1935年春から始めることに同意した。 [43]アメリカへ出発する前に、 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、ヒルデ・レヴィにプロポーズし、レヴィはそれを受け入れた。この結婚はベーテの母親に反対された。ユダヤ人の血統にもかかわらず、ユダヤ人女性との結婚を望まなかったからである。[44] 12月の結婚式の数日前、ベーテは婚約を破棄した。[45]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ベーテは再び研究所に招待されなかった。[44]
アメリカ合衆国
ベーテは1935年2月にアメリカに到着し、3,000ドルの給料でコーネル大学の教授陣に加わった。 [46]ベーテの任命は、同大学の物理学科の新学科長ロズウェル・クリフトン・ギブスによる原子核物理学への転向に向けた意図的な取り組みの一環であった。[47]ギブスは、アーネスト・ローレンスと共にコーネル大学でサイクロトロンを建設したスタンリー・リビングストンを雇っていた。 [47]チームを完成させるためにコーネル大学は実験者を必要としており、ベーテとリビングストンの助言を受けてロバート・バッハーを採用した。ベーテは、イジドール・アイザック・ラビからコロンビア大学、エドワード・コンドンからプリンストン大学、リー・デュブリッジからロチェスター大学、カール・ラーク・ホロヴィッツからパデュー大学、フランシス・ウィーラー・ルーミスからイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校、ジョン・ハスブルック・ヴァン・ヴレックからハーバード大学への訪問依頼を受けた。ギブスは、ベーテが引き抜かれるのを防ぐため、1936年に彼を常勤助教授に任命し、すぐに教授に昇進することを確約した。[48]
ベーテはバッチャーとリビングストンとともに、3つの論文シリーズを出版した。[49] [50] [51]は、当時原子物理学の分野で知られていたことのほとんどを要約したもので、非公式に「ベーテのバイブル」として知られるようになった。それは長年、この分野の標準的な著作であり続けた。この論文では、ベーテは他の研究者が中断したところから続き、古い文献の空白を埋めた。[52]ルーミスはベーテにイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の教授職をオファーしたが、コーネル大学はオファーに同額の6,000ドルの給与を支払った。[53]ベーテは母親に次のように書いている。
私はアメリカでトップクラスの理論家です。だからといって最高というわけではありません。ウィグナーの方が確かに優れていて、オッペンハイマーやテラーもおそらく同じくらい優れています。しかし、私の方が多くをし、多くを語ります。それも重要です。[54]
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、ベンクト・ストロームグレン、エドワード・テラー、マール・トゥーブが含まれていた。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、出席の招待を辞退したが、テラーの説得で出席することになった。会議でストロームグレンは太陽の温度、密度、化学組成についてわかっていることを詳しく説明し、物理学者たちに説明をするよう課題を出した。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。[55] [56]
しかし、これではヘリウムより重い元素の観測は説明できなかった。会議の終わりまでに、ベーテはチャールズ・クリッチフィールドと協力して、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た。[57]
これがより重い恒星のプロセスを説明できないことは見過ごされなかった。当時は陽子-陽子サイクルが太陽のプロセスを説明できるかどうか疑問視されていたが、最近の太陽の中心核の温度と明るさの測定では説明できることが示されている。[55]コーネル大学に戻ったベーテは、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）を発見した。[58] [59]
2つの論文、1つはクリッチフィールドと共著した陽子-陽子サイクルに関する論文、もう1つは炭素-酸素-窒素（CNO）サイクルに関する論文で、出版のためにフィジカル・レビュー誌に送られた。[60]
水晶の夜後、ベーテの母親はドイツに留まることを恐れるようになった。彼女はストラスブール出身であることを利用して、1939年6月に満員だったドイツ枠ではなくフランス枠で米国に移住することができた。[61]ベーテの大学院生ロバート・マーシャクは、ニューヨーク科学アカデミーが太陽と恒星のエネルギーをテーマにした未発表の最優秀論文に500ドルの賞金を出していることに気づいた。そこで、母親の遺品を返却するために250ドルが必要だったベーテは、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り返した。その論文は賞を受賞し、ベーテはマーシャクに50ドルの仲介料を支払い、250ドルで母親の遺品を返却した。その論文はその後3月にフィジカル・レビュー誌に掲載された。これは星の理解における画期的な発見であり、ベーテは1967年にノーベル物理学賞を受賞した。[62] [60] 2002年、96歳のベーテはジョン・N・バーコールに手書きのメモを送り、太陽ニュートリノ観測を利用してCNOサイクルが太陽のエネルギーの約7%を占めていることを示したことを祝福した。ニュートリノ観測はレイモンド・デイビス・ジュニアから始まり、彼の実験はバーコールの計算と奨励に基づいており、このメモによりデイビスは2002年のノーベル賞を受賞することになった。[63]
ベーテは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を行った。[64]彼女はアメリカに移住し、デューク大学の学生だった。2人はベーテが1937年に講義をしていた時に出会った。2人の間にはヘンリーとモニカという2人の子供がいた。[65]（ヘンリーはコントラクトブリッジの専門家で、キティ・マンソン・クーパーの元夫だった。）[66]
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。[67] 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にいる方がずっとくつろげる。まるで私がドイツに生まれたのは単なる間違いで、28歳になって初めて本当の故郷に来たかのようだ」と打ち明けている。[68]
マンハッタン計画
第二次世界大戦が始まると、ベーテは戦争遂行に貢献したいと考えたが[69]、アメリカ国籍を取得するまで機密プロジェクトに携わることはできなかった。カリフォルニア工科大学の 空気力学者セオドア ・フォン・カルマンの助言に従い、ベー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考案した。 [70]ベーテはこれを最も影響力のある論文の一つだと考えていた。[要出典]また、装甲貫通の理論にも取り組んだが、これは軍によって直ちに機密扱いとなり、当時アメリカ国籍ではなかったベーテが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くなった。[70]
1941年12月に機密許可を得た後、ベーテはMIT放射線研究所に加わり、レーダー装置などに使われるマイクロ波導波管に使われるベーテホール方向性結合器を発明した。[71] 1942年6月にシカゴで、続いて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で一連の会議に出席し、原子爆弾の最初の設計について議論した。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とプルトニウムの使用の可能性について議論した。 （その後、テラーは熱核兵器の可能性、つまりテラーの「スーパー」爆弾について言及した。ある時点で、テラーは大気中の窒素に火をつけることは可能かと尋ねた。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ったのはベーテとエミール・コノピンスキーだった。 [72]）「核分裂爆弾は、ドイツ人がおそらくそれをやっていたから、開発しなければならなかった」と彼は後に回想している。[73]
オッペンハイマーがロスアラモスの秘密兵器設計研究所の設立を任されたとき、彼はベテをT（理論）部門の部長に任命した。この部門は研究所で最も小規模だが、最も権威のある部門だった。この人事は、同等の能力を持つが管理が難しいテラーと、この職を切望していたフェリックス・ブロックをいらだたせた。 [74] [75] 1944年2月から6月にかけて、超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意見の相違が相次ぎ、その結果、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下に置かれることとなった。9月には、このグループはフェルミの新設F部門の一部となった。[76]
ロスアラモスでのベーテの研究には、ウラン235の臨界質量と効率、爆発する原子爆弾における核分裂の増殖の計算が含まれていた。リチャード・ファインマンとともに、彼は爆弾の爆発出力を計算する公式を開発した。[77] 1944年8月以降、研究所はプルトニウム爆弾の爆縮問題を解決するために再編成され、方向転換されたが、ベーテは爆縮の流体力学的側面の研究に多くの時間を費やし、この仕事は1944年まで続いた。[78] 1945年に、彼は中性子起爆装置に取り組み、後には爆発する原子爆弾からの放射線の伝播に取り組んだ。[79]トリニティ核実験により、 T部門の結果の正確さが実証された。[80] 1945年7月16日にニューメキシコの砂漠で爆発したとき、ベーテが当面心配したの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」と発言したと伝えられている。[81]
水素爆弾
戦後、ベーテは水素爆弾の突発的な開発計画は試みるべきではないと主張したが[82]、ハリー・トルーマン大統領がそのような計画の開始を発表し、朝鮮戦争が勃発した後、ベーテは参加し、その兵器開発において重要な役割を果たした。彼はその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であると期待していた。[83]彼は後に1968年に、最初はその兵器開発に反対し、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次のように述べた。
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にしました。それはあまりにも不安なことでした。冷戦は今にも熱戦になりそうな感じでした。その時、私は以前の立場を覆さなければならないと悟りました。私が爆弾に取り組まなければ、他の誰かがやるでしょう。ロスアラモスにいたら、軍縮の力になれるかもしれないと思いました。そこで、私は水素爆弾の開発に参加することに同意しました。それは非常に理にかなっているように思えました。しかし、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こともあります。[84]
プロジェクトにおける自身の役割と、誰が設計を担当したかをめぐる論争との関係について、ベーテは後に次のように述べている。
水素爆弾が作られた後、記者たちはテラーを水素爆弾の父と呼び始めました。歴史上、ウラムは種を提供したので父親であり、テラーは子供と一緒にいたため母親であると言う方が正確だと思います。私としては、助産婦だと思います。 [ 84]
1954年、ベーテはオッペンハイマー機密聴聞会でJ・ロバート・オッペンハイマーの代理として証言した。特にベーテは、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が、その開発を妨げなかったと主張した。この話題は、聴聞会の重要な動機付け要因と見なされていた。ベーテは、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、人材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。聴聞会中、ベーテと妻はエドワード・テラーに証言しないよう懸命に説得した。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機密許可の取り消しに大きな役割を果たした。戦前のベーテとテラー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両者の対立は、彼らの関係を永久に傷つけた。 [85]
後期作品
ラムシフト
戦争が終わると、ベーテはコーネル大学に戻った。1947年6月、ベーテはシェルター島会議に参加した。米国科学アカデミーが主催し、ニューヨーク州シェルター島のラムズヘッド・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。アメリカの物理学者が集まり、戦前に中断したところから再開し、戦後の研究の方向性を確立する機会となった。[86] [87]
会議での主な話題は、会議が始まる直前にウィリス・ラムと大学院生のロバート・レザーフォードが水素原子の2つの可能な量子状態のうちの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高いエネルギーを持っている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ワイスコフは、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ると示唆した。戦前の量子電気力学（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から生じる自己エネルギーで構成されていたが、電磁場をオフにすることはできないため、どちらも観測できなかった。QEDは自己エネルギーに無限の値を与えたが、ラムシフトはそれらが実数であり有限であることを示した。ハンス・クラマースは解決策として繰り込みを提案したが、誰も計算方法を知らなかった。[86] [88]
ベーテはニューヨークからスケネクタディに向かう電車の中で計算を終えた。スケネクタディではゼネラル・エレクトリック社で働いていた。彼はそれが非相対論的過程であることに気付き、計算を大幅に簡素化した。裸のエネルギーは、すでに電子の観測質量に含まれているため、簡単に除去できた。自己エネルギー項は線形ではなく対数的に増加し、数学的に収束するようになった。ベーテはラムシフトの値を1040MHzと算出したが、これはラムとレザーフォードが実験的に得た値に非常に近いものだった。 1947年8月にフィジカル・レビュー誌に発表された彼の論文はわずか3ページで、数式は12個しかなかったが、非常に大きな影響力を持った。無限大はQEDに根本的な欠陥があることを示しており、新しい根本的な理論が必要であると思われていたが、ベーテはそれが不要であることを示した。[88] [89]
ベーテの最も有名な論文の一つは、彼が執筆しなかった論文である、1948年のアルファー・ベーテ・ガモフ論文である。[90] ジョージ・ガモフは、ベーテが気にしないことを知りながら、ラルフ・アルファーの意に反して、相談することなくベーテの名前（不在）を追加した。これは明らかにガモフのユーモアのセンスの反映であり、論文のタイトルをギリシャ語のアルファベットの最初の3文字のように聞こえさせたかった。フィジカル・レビューの査読者の一人として、ベーテは原稿を見て「不在」という言葉を削除した。[91]
天体物理学
ベーテは原子核が量子液滴のようなものだと信じていた。彼はキース・ブリュックナーの摂動論の研究を参考にして核物質の問題を研究した。ジェフリー・ゴールドストーンと共同で、ハードコアに無限のポテンシャルがある場合の解決策を導き出した。その後、ベアード・ブランドウとアルバート・ペチェックと共同で、散乱方程式を簡単に解ける微分方程式に変換する近似を考案した。これが、ルードヴィッヒ・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つながった。彼はその後、これらの手法を使って、原子核と密度が似ている中性子星を調べた。 [92]
ベーテは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。この研究において、彼は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、ブラウンは彼らに超新星に関する共同研究を提案した。この時までに超新星は十分に理解されていたが、計算はまだ問題であった。数十年にわたる原子核物理学の研究で磨かれた技術と、原子核爆発に関する計算の経験を利用して、ベーテは恒星の重力崩壊に関連する問題と、さまざまな要因が超新星爆発にどのように影響するかに取り組んだ。彼は再び、問題を一連の微分方程式に還元し、それを解くことができた。[93] [94]
85歳のとき、ベー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、理論と実験の厄介な矛盾を説明するためにスタニスラフ・ミケエフ、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が提唱した電子ニュートリノからミューニュートリノへの変換メカニズムの確立に貢献した。ベーテは、太陽ニュートリノ問題を理解するには標準モデルを超える物理学が必要であると主張した。なぜなら、標準モデルではニュートリノに質量がなく、したがって互いに変態できないと仮定していたのに対し、MSW効果ではこれが起こることが必要だったからである。ベーテは、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から電話がかかってきたのは2001年6月、彼が95歳近くになったときだった。[95] [96]
1996年、キップ・ソーンは、中性子星とブラックホールの合体から発生する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についてベーテとブラウンにアプローチした。ベー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、合体も調べられるだろうか？ 90歳のベーテはすぐに熱中し、必要な計算をすぐに始めた。その結果が1998年の「合体するコンパクト連星の進化」という論文であり、ブラウンは2人が共同で作成した最高の論文だとみなした。[97] [98]
政治的立場
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1968年、ベーテはIBMの物理学者リチャード・ガーウィンとともに、国防総省が提案した対ICBM防衛システムを詳細に批判する論文を発表した。この論文で2人の物理学者は、米国が講じるほぼあらゆる措置は、比較的単純なデコイの配備によって簡単に阻止されるだろうと述べた。[99]ベーテは、1963年の部分的核実験禁止条約の調印を支えた科学界の主要な発言者の1人であり、この条約はさらなる大気圏内核実験を禁止した。[100]
1980年代から1990年代にかけて、ベーテは原子力の平和利用を訴えた。チェルノブイリ原発事故後、ベーテは事故を分析する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、人為的ミスが事故の大きな原因であったと結論付けた。「同僚と私は、チェルノブイリ原発事故は原子力の問題ではなく、ソ連の政治および行政システムの欠陥を物語っていると結論付けました」とベーテは説明した。[101]ベーテは生涯を通じて原子力発電の強力な支持者であり、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。[102]
1980年代、ベーテは他の物理学者とともに、ロナルド・レーガン政権が考案した戦略防衛構想ミサイルシステムに反対した。 [103] 1995年、88歳のベーテは、すべての科学者に核兵器の開発と製造のあらゆる側面の研究を「中止し、やめること」を求める公開書簡を書いた。[104] 2004年、彼は他の47人のノーベル賞受賞者とともに、ジョン・ケリーを米国大統領に推薦する書簡に署名し、彼が「科学を政府における適切な位置に戻す」人物であると述べた。 [105]
歴史家グレッグ・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、オッペンハイマーの長年の友人ハンス・ベーテがこの国の良心の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、テラーとベーテも、彼らとその同僚が多大な貢献をした新世紀に生き続けることになる。[106]
私生活
ベテの趣味には切手収集への情熱が含まれていた。[107]彼はアウトドアを愛し、生涯を通じて熱心なハイキング愛好家であり、アルプス山脈やロッキー山脈を探検した。[108]彼は2005年3月6日にニューヨーク州イサカの自宅でうっ血性心不全で亡くなった。 [73]彼には妻のローズ・エヴァルド・ベテと2人の子供が残された。[109]彼が亡くなったとき、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。[110]
栄誉と賞
ベーテは生涯を通じて、またその後も数々の栄誉と賞を受賞した。1947年にアメリカ芸術科学アカデミーの会員となり[111]、同年、米国科学アカデミーのヘンリー・ドレイパー賞も受賞し[112] 、アメリカ哲学協会の会員にも選出された。[113]彼は1955年にマックス・プランク賞、1959年にフランクリン賞、 1961年に王立天文学会エディントン賞と米国原子力委員会エンリコ・フェルミ賞、 [114] 1963年にラムフォード賞、[115] 1967年にノーベル物理学賞、[65] 1975年にアメリカ国家科学賞、[116] 1993年にエルステッド賞、[ 117] 2001年にブルース賞、[ 118]そして死後2005年にアメリカ哲学協会から科学における顕著な業績に対してベンジャミン・フランクリン賞を授与された。[119]
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リアン講演を行った。 [120] 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。[121]
コーネル大学は、5つの新しい寄宿制カレッジのうち3番目を、彼の名をとってハンス・ベーテ・ハウスと名付けた。各カレッジは、コーネル大学の著名な元教員にちなんで名付けられている。 [122]同様に、ワシントンD.C.の4番街NE322番地にあるハンス・ベーテ・センターも彼の名にちなんで名付けられている。このセンターには、ベーテが長年理事を務めた住みやすい世界協議会[123]や、ドイツのボン大学にある理論物理学ベーテ・センターがある。[124] 1990年に発見された小惑星30828ベーテは、彼の名にちなんで名付けられた。[ 125 ]アメリカ物理学会のハンス・ベーテ賞も彼の名にちなんで名付けられた。[126]
大衆文化において
ベーテは、 1980年のテレビミニシリーズ『オッペンハイマー』ではマシュー・ギネスが演じ、 2023年の映画『オッペンハイマー』ではグスタフ・スカルスガルドが演じた。ジェームズ・ブリッシュによる1950年から1962年のSFシリーズ『飛行都市』では、 「ベーテ・ブラスター」と呼ばれる強力な武器がベーテにちなんで名付けられている。
主な出版物
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- Bethe, HA「最大可能核爆発の理論的推定」、ニューヨーク州スケネクタディのノルズ原子力研究所、米国エネルギー省（前身機関の原子力委員会を通じて）、（1950 年 1 月 31 日）。
- Bethe, HA; Rajaraman, R. 「核物質の三体問題」、南カリフォルニア大学ロサンゼルス校、米国エネルギー省（前身機関である原子力委員会を通じて）、（1967 年）。
- Bethe, HA「強い電磁場における逆制動放射線に関する注記」、ロスアラモス国立研究所(LANL)、米国エネルギー省(前身機関である原子力委員会を通じて)、(1972 年 9 月)。
- Bethe, HA「パウリ原理とパイ中間子散乱」、ロスアラモス国立研究所(LANL)、米国エネルギー省(前身機関である原子力委員会を通じて)、(1972 年 10 月)。
- Bethe, HA「核融合ハイブリッド炉」、サンディア国立研究所、米国エネルギー省、(1981 年 8 月)。
参照
注記
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チャールズ・ワイナーから家庭に宗教があったかどうか尋ねられたベーテは、「いいえ。父は少し信心深かったと思います。私は夜寝る前に祈るように教えられ、ドイツの学校で行われるプロテスタントの宗教教育に参加しました。私は堅信礼も受けましたが、この際に受けた教育によって、私の体から宗教は完全に抜け出しました。以前はそれほど強い信仰心はありませんでしたが、堅信礼を受けた結果、私はまったく信じなくなりました。」と答えました。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズのハンス・ベーテに関連するメディア
Wikiquote にHans Betheに関する引用があります。
Wikinewsには関連ニュースがあります:
- ノーベル賞受賞者ハンス・ベーテ氏が98歳で死去
- 1986 ビデオインタビュー 核時代の戦争と平和
- 1993 リチャード・ローズによるハンス・ベーテの音声インタビュー マンハッタン計画の声
- 1982年 マーティン・シャーウィンによるハンス・ベーテの音声インタビュー マンハッタン計画の声
- 2014 ローズ・ベテとのビデオインタビュー シンシア・C・ケリー マンハッタン計画の声
- コーネル大学のハンス・ベーテによる3つの講義
- エディントン賞受賞スピーチ本文
- 死亡記事
- 核問題に関するアルソスデジタル図書館のハンス・ベーテの注釈付き書誌
- 1964年1月17日、アメリカ物理学会ニールス・ボーア図書館およびアーカイブのハンス・ベーテとのオーラル・ヒストリー・インタビュー記録 -カリフォルニア大学バークレー校のドウィネル・ホールでトーマス・S・クーンがインタビュー
- 1966 年 10 月 27 日、アメリカ物理学会、ニールス ボーア図書館およびアーカイブのハンス ベーテとのオーラル ヒストリー インタビュー記録 - セッション I、コーネル大学のチャールズ ワイナーとジャグディッシュ メーラによるインタビュー
- 1967 年 11 月 17 日、アメリカ物理学会、ニールス ボーア図書館およびアーカイブでのハンス ベーテとのオーラル ヒストリー インタビュー記録 - セッション II、コーネル大学のチャールズ ワイナーによるインタビュー
- 1972 年 5 月 8 日、アメリカ物理学会ニールス・ボーア図書館およびアーカイブのハンス・ベーテとのオーラル ヒストリー インタビュー記録 - セッション III、コーネル大学のチャールズ・ワイナーによるインタビュー
- 1981年4月29日、アメリカ物理学会、ニールス・ボーア図書館およびアーカイブのハンス・ベーテとのオーラル・ヒストリー・インタビュー記録 -シチリア島でリリアン・ホデソンがインタビュー
- SS シュウェーバーによる「生きた科学者の伝記を書く: ハンス・ベーテ」と題した講演のビデオ。2013 年 5 月 14 日にアーカイブされ、Wayback Machineで公開されています。
- ハンス・ベーテがWeb of Storiesで自身の人生を語る
- オコナー、ジョン J.、ロバートソン、エドマンド F.、「ハンス・ベーテ」、マクチューター数学史アーカイブ、セント・アンドリュース大学
- 数学系譜プロジェクトのハンス・ベーテ
- Bowley, Roger; Merrifield, Michael; Padilla, Antonio (Tony)。「αβγ – アルファベータガンマ論文」。60個のシンボル。ノッティンガム大学のBrady Haran 氏。
- Nobelprize.org の Hans Bethe
