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セス・ヘンリー・ネダーマイヤー（1907年9月16日- 1988年1月29日）は、ミューオン の共同発見者であり、第二次世界大戦中にロスアラモス研究所でマンハッタン計画に従事しながら、後に爆縮型核兵器を提唱したアメリカの物理学者である。
セス・ヘンリー・ネダーマイヤーは、1907年9月16日にミシガン州リッチモンドで生まれました。 [ 1 ]彼は、母親、姉、叔父も通っていた小さな大学であるオリベット大学に2年間通い、その後家族はカリフォルニアに引っ越しました。[ 2 ]彼はスタンフォード大学に編入し、 1929年に文学士号（AB）を取得しました。 [ 1 ]彼の物理学への興味はロバート・A・ミリカンの研究に触発されたもので、カリフォルニア工科大学（Caltech）の大学院に入学し、 [ 2 ]カール・D・アンダーソンの指導の下、「高エネルギー電子の吸収」に関する1935年の博士論文を執筆しました。 [ 3 ] [ 4 ]彼はこの過程についてニールス・ボーアが提唱した理論を確認しました。彼はまた、鉛中の電子の大きな放射エネルギー損失にも注目し、これはハンス・ベーテとウォルター・ハイトラーが提唱した理論と一致していた。[ 1 ]
ネッダーマイヤーは、1932年の陽電子の発見につながる研究に貢献し、アンダーソンは1936年にノーベル物理学賞を受賞しました。 [ 1 ] [ 5 ]同年、ネッダーマイヤーとアンダーソンは、宇宙線の霧箱測定を用いてミューオンを発見しました。[ 6 ]湯川秀樹の1935年のメソン理論は、電子と陽子の間の質量を持つ粒子が核力を媒介すると仮定していました。数年間、ミューオンがこの粒子であると考えられていましたが、強い力を介して核物質と相互作用しないため、そうではないことが明らかになりました。これは、1948年にマルチェロ・コンヴェルシ、オレステ・ピッチオーニ、エットーレ・パンチーニによって行われた実験で示されました。湯川の粒子はパイ中間子でした。ミューオンの役割は依然として謎のままです。
アンダーソンとネダーマイヤーはミリカンと共同で高高度宇宙線の研究を行い、宇宙線によって大気中で発生する空気シャワーに電子が含まれているというロバート・オッペンハイマーの理論を裏付けた。 [ 1 ]また、ガンマ線が陽電子を生成できるという最初の証拠も得た。 [ 3 ]
1941年初頭、ヨーロッパでは第二次世界大戦が激化していたが、米国はまだ参戦していなかった。ネッダーマイヤーは、ワシントンのカーネギー研究所の地磁気部門、そしてワシントンDCの国立標準局で、チャールズ・C・ローリッツェンとウィリアム・A・ファウラーが率いるチームに加わり、光電近接信管の研究を行った。[ 1 ] [ 2 ]この研究が完了した後、ネッダーマイヤーはオッペンハイマーにスカウトされ、マンハッタン計画のロスアラモス研究所で研究を行った。[ 1 ]ネッダーマイヤーは、原子爆弾の臨界質量を組み立てるための爆縮技術の開発を初期から提唱していた。[ 7 ]インプロージョンは1942年にはすでにリチャード・トルマンによって提唱され、ロバート・サーバーがロスアラモスの科学者に与えた入門講義でも議論されていたが、ネッダーマイヤーはそれを本格的に発展させることを最初に提唱した人物の一人だった。[ 7 ] [ 8 ]ロスアラモスの同僚科学者の間でこの概念に対する当初の熱意をあまり見出せなかったネッダーマイヤーは、1943年4月下旬にインプロージョンの最初の本格的な技術分析を発表した。オッペンハイマーはこれをロスアラモスにおけるインプロージョン研究の始まりとみなした。[ 9 ]
多くの人が感銘を受けなかったものの、オッペンハイマーはネッダーマイヤーを爆縮実験を行う新グループの責任者に任命した。[ 10 ]彼のグループはE-5（爆縮）グループとなり、ウィリアム・S・パーソンズ大尉 のE部門の一部となった。[ 11 ]ガン型核兵器が好ましい方法であったが、爆縮研究はバックアップとして位置づけられていた。[ 12 ]ネッダーマイヤーは円筒形の爆縮をテストする集中的な一連の実験に着手した。その結果、一連の歪んだ形状が得られた。[ 11 ]進歩はあり、ネッダーマイヤーと彼のチームのメンバーであるヒュー・ブラッドナーは、英国ミッションのジェームズ・L・タックとともに、成形炸薬を使用して爆発の力を集中させる爆発レンズのアイデアを考案した。 [ 7 ]それにもかかわらず、衝撃波の均一性に関する解決不可能と思われる問題により、爆縮の進歩は停滞した。[ 11 ]
1943 年 9 月までに、ネッダーマイヤーのチームは 5 人から 50 人に増えた。その月、オッペンハイマーの要請でジョン・フォン・ノイマンがロスアラモスにやってきた。フォン・ノイマンは爆縮の概念に感銘を受け、旧友のエドワード・テラーと協力して一連の提案を行った。フォン・ノイマンは爆縮の確固たる数学モデルを作成することができ、ネッダーマイヤーは大幅に拡大された研究プログラムの提案を提示することができた。エドウィン・マクミランとイシドール・アイザック・ラビは、爆薬の精密使用に関する専門知識を持つジョージ・キスティアコフスキーをプログラムに招き入れることを勧めた。 [ 13 ] [ 14 ] 1944 年 2 月、キスティアコフスキーはパーソンズの爆縮担当副官となった。[ 15 ]
1944年4月、原子炉で中性子を用いて生成された最初のプルトニウム試料の試験により、原子炉で生成されたプルトニウムには、それまでサイクロトロンで生成されたプルトニウムの5倍ものプルトニウム240が含まれていることが明らかになった。この望ましくない同位体は自発的に崩壊して中性子を生成し、十分な量の臨界質量が迅速に集積されなければ、早期爆発を引き起こす恐れがあった。実用的なプルトニウム爆弾には、爆縮法しか有効ではないことが明らかになった。十分な威力を持つ砲を航空機に搭載できるほど小型化することは不可能であり、プルトニウム240は、マンハッタン計画の他の部分を困難にしていたウランの同位体よりも、プルトニウム239から分離するのがさらに困難だった。爆縮法が機能しない限りプルトニウムは使用できないが、原子爆弾を定期的に生産できる量を生産できるのはプルトニウムだけだった。こうして、爆縮法は突如として核兵器生産の鍵となったのである。[ 16 ]
1944年6月中旬、キスティアコフスキーからオッペンハイマーへの報告書で、爆縮チーム内の機能不全が詳細に報告され、ネッダーマイヤーは解任された。[ 17 ] 1944年6月15日、彼はE-5グループの責任者の座をキスティアコフスキーに譲ったが、爆縮計画の技術顧問としてグループリーダーの地位にとどまった。[ 18 ]ネッダーマイヤーはこの出来事にひどく憤慨したと言われている。[ 17 ] 1944年8月のオッペンハイマーによるロスアラモス研究所の再編成で、ネッダーマイヤーのグループはX-1と改名され、ノリス・ブラッドベリーがグループリーダーとなった。[ 16 ]ネッダーマイヤーが提唱した爆縮方式は、最初に爆発した原子爆弾（トリニティ実験）、長崎に投下されたファットマン爆弾、そして現代の核兵器のほぼすべてに使用された。[ 19 ]キスティアコフスキーは後に「真の発明はセス・ネダーマイヤーに全面的に功績が帰せられるべきだ」と主張した（原文ママ）。[ 20 ]
1946年、第二次世界大戦終結後、ネッダーマイヤーはロスアラモスを離れ、ワシントン大学の 准教授となり、そこで残りのキャリアを過ごした。やがて彼は教授になった。[ 21 ]彼は霧箱と、荷電粒子の速度を測定するために彼が発明した「クロノトロン」と呼ばれる新しい装置を使用して宇宙線の研究を再開した。彼は特にミューオンの特性に興味を持ち、SLACでミューオンの実験を行った。彼はDUMANDプロジェクトに参加し、大規模な水中ニュートリノ検出器の設計に貢献した。[ 1 ]ネッダーマイヤーは超心理学に興味を持ち、多くの同僚の懐疑的な意見にもかかわらず、適切な科学的調査に値すると主張した。[ 1 ] [ 2 ]彼は1973年に退職し、名誉教授となったが、[ 21 ]健康が許す限り研究活動を続けた。彼はパーキンソン病を患っていた。[ 22 ]
1982年、彼はエネルギー省のエンリコ・フェルミ賞を授与された。その表彰状には次のように記されていた。
陽電子の発見への貢献、最初の素粒子であるミューオンの発見への貢献、核爆発物を組み立てるための爆縮技術の発明、そして当初は解決不可能と思われた工学上の困難に対する解決策を見出すための創意工夫、先見性、そして粘り強さに対して。[ 23 ]
晩年、ネッダーマイヤーは自身が開発に携わった核兵器について時折悩まされていた。[ 1 ]彼は1983年のインタビューで次のように語っている。
原爆の歴史を考えると、ひどい罪悪感に圧倒されます。今の世界情勢がとても心配です。一体私たちに何ができるというのでしょうか？[ 22 ]
ネダーマイヤーは、 1980年のBBCシリーズ『オッペンハイマー』ではコリン・ベネットが、映画『ファットマン・アンド・リトルボーイ』ではジョー・ダンジェリオが、クリストファー・ノーラン監督の映画『オッペンハイマー』 （2023年）ではデヴォン・ボスティックが演じている。[ 25 ]
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