ジェームズ・レインウォーター

レオ・ジェームズ・レインウォーター
1975年の雨水
生まれる	( 1917-12-09 )1917年12月9日 カウンシル、アイダホ州、米国
死亡	1986年5月31日(1986-05-31)（68歳） ニューヨーク市、米国
教育	カリフォルニア工科大学( BA ) コロンビア大学( MA、PhD )
受賞歴	アーネスト・オーランド・ローレンス賞(1963) ノーベル物理学賞(1975)
科学者としてのキャリア
機関	コロンビア大学 マンハッタン計画
論文	中性子ビーム分光計によるホウ素、カドミウム、およびパラフィンからのエネルギー分布の研究 (1946)
博士課程の指導教員	ジョン・R・ダニング

レオ・ジェームズ・レインウォーター（1917年12月9日 - 1986年5月31日）は、特定の原子核の非対称形状の決定に貢献したことにより1975年にノーベル物理学賞を共同受賞したアメリカの物理学者であった。

第二次世界大戦中、彼は最初の原子爆弾を開発したマンハッタン計画に携わった。1949年、彼は当時信じられていたのとは反対に、すべての原子核が球形ではないという理論を展開し始めた。彼の考えは後にオーゲ・ボーアとベン・モッテルソンの実験によって検証され、確認された。彼はまた、 X線の科学的理解にも貢献し、米国原子力委員会や海軍の研究プロジェクト に参加した。

レインウォーターは1946年にコロンビア大学の物理学部に加わり、1952年に教授に昇格し、1982年に物理学のピューピン教授に任命された。 1963年にアーネスト・オーランド・ローレンス物理学賞を受賞し、1975年には「原子核内の集団運動と粒子運動の関係の発見と、この関係に基づいた原子核の構造理論の開発」によりノーベル物理学賞を受賞した。^[1]

レオ・ジェームズ・レインウォーターは、1917年12月9日、アイダホ州カウンシルで、地元の雑貨店を経営する元土木技師の息子として生まれた。 ^[2]レオ・ジャスパー・レインウォーターと妻のエドナ・エリザ・ニー・ティーグの息子である。^[3]彼はファーストネームを決して使わず、常にジェームズまたはジムと呼ばれていた。彼の父親は1918年のインフルエンザの大流行で亡くなり、レインウォーターと彼の母親はカリフォルニア州ハンフォードに引っ越した。そこで彼女は、フリーマンとジョンという2人の息子を持つ未亡人のジョージ・ファウラーと結婚した。やがて彼には異母兄弟のジョージ・ファウラー・ジュニアもでき、彼は海軍士官になった。彼は高校で数学、化学、物理学に秀で、化学コンテストで優秀な成績を収め、カリフォルニア工科大学に入学した。[ 3 ^{] [4]}彼は1939年に物理学を専攻し、理学士号を取得した。 ^[5]

その後レインウォーターは、コロンビア大学で大学院の研究を続けることを選択した。当時、コロンビア大学は物理学で有名ではなかったため、カリフォルニア出身の学者にとってこれは異例な選択だったが、最近状況は変わった。ジョージ・B・ペグラムが物理学部を立ち上げたばかりで、エンリコ・フェルミのような科学者を雇った。^[4]コロンビア大学でレインウォーターは、イジドール・アイザック・ラビ、エンリコ・フェルミ、エドワード・テラー、ジョン・R・ダニングの下で​​学んだ。^[2]フェルミは、初の原子炉建設につながる中性子減速材の研究に従事し、一方ダニングとユージン・T・ブースは、ピューピン物理学研究所の地下にコロンビア初のサイクロトロンを建設した。^[6]レインウォーターは1941年に文学修士号を取得した。 ^[5]ダニングの指導の下で執筆した「ホウ素、カドミウム、およびパラフィンからのエネルギー分布に関する中性子ビーム分光計による研究」[7] に関する博士論文では、中性子分光計を製作し、その^使用法を開発した。^[6]レインウォーターは1942年3月にエマ・ルイーズ・スミスと結婚した。 ^[2] 2人の間にはジェームズ、ロバート、ウィリアムの3人の息子とエリザベス・アンの1人の娘がいたが、エリザベスは9歳のときに白血病で亡くなった。^[8]

フェルミの原子炉グループは1942年にシカゴ大学の冶金研究所に移った。レインウォーターはコロンビアに残り、マンハッタン計画の代替合金材料（SAM）研究所に加わった。マンハッタン計画は第二次世界大戦中の連合国の原子爆弾開発計画であった。SAM研究所の主な任務は、原子爆弾に使用する核分裂性ウラン235を製造するためのウラン濃縮のための気体拡散技術の開発だった。レインウォーターはウィリアム・W・ヘイブンズ・ジュニアや呉建雄と協力し、主に中性子分光計を使用して中性子断面積の研究に取り組んだ。 ^[2]戦後、ダニング、ヘイブンズ、レインウォーター、呉による12本の論文が機密解除され、出版された。^[9]彼の論文もフィジカル・レビュー誌にヘイブンスの論文とともに2部構成で掲載され、^{[10] [11]} 1946年に博士号を授与された。^[2] 1963年にマンハッタン計画での仕事により、米国原子力委員会のアーネスト・オーランド・ローレンス賞を受賞した。 ^[12]

レインウォーターは講師としてコロンビア大学に残った。1948年、彼は原子核構造の講座を教え始めた。ニールス・ボーアとジョン・ホイーラーは1939年に原子核の液滴モデルに基づいた原子核分裂の理論的処理を開発していた。 ^[13]これは1949年にマリア・ゲッパート・メイヤーの原子核殻モデルに取って代わられ、このモデルは古い理論よりも重元素の構造について多くのことを説明できたが、それでも限界があった。1949年のコロンビア大学での講演会で、チャールズ・H・タウンズは殻モデルで示されたものよりも大きい四重極モーメントを示す実験結果を報告した。レインウォーターは、原子核がこれまで想定されていたように球形ではなく、他の形状をとることができるのであれば、これを説明でき、液滴モデルと原子核殻モデルの違いを調和させることができると考えた。^[12]レインウォーターは1950年に理論論文を発表しました。^[14]偶然にも、その年、彼はオーゲ・ボーア^[2]と同じ研究室にいました。ボーアはレインウォーターの理論を実験的に検証するという課題に取り組みました。ボーアとベン・モッテルソンは1952年と1953年に3本の論文を発表し、その理論を決定的に裏付けました。^[15]レインウォーターは自分のモデルが見落とされていると感じていました。彼は後に次のように回想しています。

私が球状核モデルの使用を提案したとき、それはこの分野の理論家全員が即座に同時に提案する明白な答えのように思われた。なぜそうならなかったのか私には理解できない。また、1955年まで私が出席した核物理学会議のたびに、尊敬される理論家が「核殻モデルは経験的に非常にうまく機能しているように見えるが、現在のところ、なぜそれを適用すべきかについての理論的正当性はない」とコメントするのを聞いて、私は驚き、落胆した。^[16]

海軍研究局からの資金援助を受けて、^{[2]レインウォーターは}シンクロサイクロトロンを建設し、1950年に稼働を開始した。ニューヨーク州アービントンのハドソン川沿いの土地はデュポン家からコロンビア大学に遺贈されたものだった。^[17]彼は1952年に教授となり、1951年から1954年、そして再び1957年から1961年にかけてネビス研究所の所長を務めた。 ^[12]彼は学生のヴァル・フィッチとともにミューオン原子、つまり電子がミューオンに置き換えられた原子の研究に取り組んだ。^{[18] [19]} 1965年以降は、ネビス研究所のシンクロサイクロトロンを中間子施設に変える作業に取り組んだ。1975年に記者からノーベル物理学賞を受賞したとの電話がかかってきた時、彼は最初ミューオン原子に関する研究に対する賞だと思ったという。数時間経ってから、彼はそれが原子核構造に関する研究に対してのノーベル賞であり、ボーアとモッテルソンと共同受賞したのだと知った。^[12]

彼はアメリカ物理学会、ニューヨーク科学アカデミー、電気電子技術者協会の会員であり、米国科学アカデミー、アメリカ物理学協会、アメリカ物理教育協会、アメリカ光学会の会員でもあった。^[20]

レインウォーターは1983年にロバート・R・ウィルソンの後任としてマイケル・I・ピューピン物理学教授に就任した。 ^[21]

レインウォーターは1985年にピューピン研究所で講義をした後に倒れたが、心肺蘇生法を知っていた学生によって蘇生された。^[17]健康状態が悪化したため、彼は引退し、1986年2月に名誉教授となった。彼は1986年5月31日にニューヨーク州ヨンカーズのセントジョンズリバーサイド病院で心肺停止^[3]により亡くなった。彼には妻、3人の息子、異母兄弟のジョージが残された。^[21]

• Fitch, Val L. (2009). James Rainwater: 1917–1986 (PDF) . 米国科学アカデミーの伝記。米国科学アカデミー。 2013年3月28日閲覧。
• ヘイブンズ、ウィリアム W. ジュニア(1986)。「ジェームズ・レインウォーター」。Physics Today。39 ( 10 ): 140–143。Bibcode : 1986PhT ....39j.140H。doi : 10.1063/1.2815185。

ウィキメディア・コモンズには、ジェームズ・レインウォーターに関連するメディアがあります。

• Nobelprize.org の James Rainwater 氏1975年12月11日のノーベル賞講演を含む球状核モデル提案の背景

• ハスケル A. ライヒの学生ノートコレクション、1945-1954 年頃、ニールス ボーア図書館およびアーカイブ (コロンビア大学でのジェームズ レインウォーターの講義ノートを含む)