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ウィリアム・ジョージ・ペニー男爵（1909年6月24日- 1991年3月3日）は、イギリスの数学者であり、インペリアル・カレッジ・ロンドンの数理物理学教授、後に同大学の学長を務めた。彼は、第二次世界大戦中の1942年に始まったイギリスの秘密核開発計画である高性能爆薬研究（High Explosive Research）の発展において主導的な役割を果たし、1952年にはイギリス初の原子爆弾が開発された。
ロスアラモス研究所でマンハッタン計画に従事した英国代表団の団長として、ペニーは当初、原子爆弾の爆風によって生じる被害を予測するための計算を行った。帰国後、ペニーは「チューブ・アロイズ」というコードネームで呼ばれる英国核兵器局を指揮し、原子力兵器研究所で科学研究を指揮した。その結果、1952年のハリケーン作戦で英国初の核爆弾実験が行われた。実験後、ペニーは新設された英国原子力庁（UKAEA）の主任顧問に就任した。その後、同庁の議長を務め、部分的核実験禁止条約による核実験規制のための国際交渉において、その権限を活用した。
ペニーの特筆すべき科学的貢献には、衝撃波と重力波の両方における複雑な波動力学の数学的研究、流体力学における最適化問題とその解法の提案（流体力学は材料科学と冶金学において重要な役割を果たす）などが挙げられる。晩年、ペニーは数学と物理学の講義を担当し、1967年から1973年までインペリアル・カレッジ・ロンドンの学長を務めた。
ウィリアム・ジョージ・ペニーは、1909年6月24日にジブラルタルで生まれた。父は当時海外勤務中のイギリス陸軍兵器部隊の曹長ウィリアム・アルフレッド・ペニー、母は結婚前はレジ係として働いていたブランシュ・エヴリン・ジョンソンで、長男で唯一の息子だった。 [ 1 ]両親は頻繁に引っ越したが、ペニーはいつも一緒に引っ越したわけではなかった。第一次世界大戦勃発後、ペニーは母と姉妹と共にケント州シアネスに移り住み、そこで小学校に通った。その後、コルチェスター近郊の学校に通い、最終的には1924年から1926年までシアネス男子技術学校に通い、そこで科学の才能を発揮した。ボクシングと陸上競技に参加し、学校の100ヤード（91メートル）走で優勝した。また、クリケットもプレーし、学校のサッカーチームではセンターフォワードを務めた。[ 2 ]
1927年、ペニーは科学への情熱から地元の科学研究所で週10シリング（2025年の27ポンドに相当）の実験助手として働き始めました。[ 2 ]このことがきっかけで、ケント州奨学金と、インペリアル・カレッジ・ロンドンの構成校である王立科学大学（RCS）への王立奨学金を得ることができました。彼はRCSのサッカーチームでセンターフォワードとしてプレーしました。彼はコースの最初の年を飛び級することが許され、1929年に20歳で数学の理学士号を最優等の成績で取得して卒業しました。彼の才能は、理学部からの総督数学賞によって認められました。[ 1 ] [ 3 ]
ペニーはロンドン大学で研究職のオファーを受け、そこで博士号取得のために研究を行った。彼はオランダのフローニンゲン大学で1学期を過ごし、 [ 3 ]ラルフ・クローニッヒと共同研究を行った。彼らは共に、周期場における電子の運動を記述するクローニッヒ・ペニーモデルを開発した。 [ 4 ]ペニーは1931年に数学の博士号（PhD）を授与された。[ 3 ]彼はコモンウェルス基金のフェローシップを受け入れ、米国に渡り、ウィスコンシン大学マディソン校で外国人研究員となり、ジョン・H・ヴァン・ヴレックの下で研究を行い、文学修士号を授与された。[ 3 ]米国滞在中、彼はカリフォルニア工科大学のカール・アンダーソンの研究室とカリフォルニア大学のアーネスト・ローレンスの放射線研究所を訪れた。彼はニューメキシコにあるロバート・オッペンハイマーの牧場に客として滞在し、ベーブ・ルースの野球の試合を観戦し、 1932年のロサンゼルスオリンピックの観客でもあった。[ 1 ]
1933年にイギリスに帰国したペニーは、ケンブリッジ大学トリニティ・カレッジへの入学のため、1851年度博覧会奨学金を授与された。[ 1 ]彼は数学のキャリアを物理学に転向し、ジョン・レナード＝ジョーンズと共に金属の構造と結晶の磁気特性に関する徹底的な研究と理論的調査を行った。[ 4 ] 1935年、ペニーは最終論文を提出したが、そこには量子力学を結晶の物理学に応用する基礎的な研究が含まれていた。ケンブリッジ大学は1935年に彼に博士号を、 1936年に数理物理学の理学博士号を授与した。 [ 1 ] 1936年、彼はケンブリッジ大学ペンブローク・カレッジのストークス奨学生に選ばれたが、同年ロンドンに戻り、インペリアル・カレッジ・ロンドンの数学講師に任命され、1936年から1945年までその職を務めた。 [ 1 ] 1935年7月27日、ペニーはシアネス時代から知っていたケント出身の大学生、アデル・ミニー・エルムズと結婚した。彼らには1938年に生まれたマーティンと1941年に生まれたクリストファーという2人の息子がいた。[ 1 ] [ 5 ]
ペニーは科学的な戦争活動に従事できると登録したが、1939年9月に第二次世界大戦が勃発してから数ヶ月間、何の連絡もなかった。その後、ジェフリー・テイラーから連絡があった。テイラーは流体力学の専門家で、爆発の影響に関する政府機関からの質問に、答える時間がないほど多く対応していた。彼はペニーに、水中爆発の挙動を調査できないかと尋ねた。ペニーは爆発物物理学委員会（Physex）のメンバーとなり、海軍省が運営する別の委員会であるUndexに結果を報告した。Undexは機雷、魚雷、爆雷などによる水中爆発、およびそれらが船舶や潜水艦の船体に及ぼす影響に関心を持っていた。水中爆発に関するデータのほとんどは第一次世界大戦のものであった。[ 6 ]
ペニーはイギリス海軍の技術士官たちと共に、ノルマンディー上陸作戦後にノルマンディー海岸沖に設置されたマルベリー港の一部を構成する鋼鉄製の構造物であるボンバードン防波堤の設計と開発を監督した。これらの可動式防波堤は、上陸用舟艇と兵士を大西洋の荒波から守った。ペニーの仕事は、波がボンバードンに及ぼす影響を計算し、それらを最も効率的に配置する方法を考案することであった。[ 6 ]
1943年8月のケベック協定は、原子爆弾の開発を目指すアメリカのマンハッタン計画に対するイギリスの支援を規定していた。[ 7 ]海軍本部とインペリアル・カレッジの反対にもかかわらず、ペニーは爆発とその影響に関する専門知識が求められていたニューメキシコ州のロスアラモス研究所にあるマンハッタン計画のイギリス人科学者チームに加わるために派遣された。 [ 8 ]ロスアラモスでペニーは、科学的才能だけでなく、リーダーシップと他者と調和して働く能力も認められた。到着後数週間以内に、彼は計画の方向性に関する重要な決定を下す科学者の中核グループに加わった。[ 9 ]マンハッタン計画の責任者であるレスリー・グローブス少将は後に次のように書いている。
プロジェクトの全期間を通して、重要な決定は、最も的確な助言を提供できると思われる人々との慎重な検討と議論を経てのみ下されました。この作戦においては、概して、オッペンハイマー、フォン・ノイマン、ペニー、パーソンズ、ラムジーがその役割を担いました。[ 10 ]
ペニーがロスアラモスで担当した任務の一つは、原子爆弾の爆風による被害を予測することだった。ロスアラモスに着任して間もなく、彼はこのテーマについて講演を行った。マンハッタン計画の同僚科学者ルドルフ・パイエルスは、次のように回想している。
到着後まもなく、彼は爆風が人々に与える影響について講演を行ったが、その中にはアメリカの聴衆には馴染みのない恐ろしい詳細も数多く含まれていた。彼はいつものように陽気な態度でこれらすべてを発表し、そのため一時的に「笑顔の殺人者」というあだ名を得た。[ 4 ]
ペニーの妻はクリストファーの出産後、産後うつから回復せず、1945 年 4 月 18 日に亡くなった。ペニーは看護師のジョーン・クエネルに息子たちの世話を頼んだ。[ 1 ] [ 5 ]ペニーは帰国を希望したが、グローブスは ワシントン DCのマンハッタン計画の英国連絡係であるジェームズ・チャドウィックに、ペニーは計画にとって重要すぎるため解放できないと告げた。1945 年 4 月 27 日、ペニーは標的選定会議のためにワシントンへ行った。彼は、火球が地面に触れないようにして地上の永久的な放射能汚染を避けることで、最適な破壊効果を確保できる爆発高度について助言した。委員会は 17 都市のリストから 4 都市を選定した。ペニーは死傷者と被害の影響を予測しようとしたが、爆弾の正確なエネルギーが不明であったため、これは困難であった。[ 11 ]この疑問は、1945年7月16日のトリニティ実験の爆発によって解消された。ペニーは航空機の観測員として派遣されたが、悪天候のため飛行が中止され、実験を目撃することはなかった。[ 12 ] 5日後、ペニーは実験結果に関するプレゼンテーションを行い、その中で爆弾が30万から40万人の都市を壊滅させるだろうと予測した。[ 13 ]
翌月、ペニーは、原子爆弾を組み立てた科学者と軍関係者のグループであるアルバータ計画の一員としてテニアン島へ向かった。ワシントンの英国統合参謀本部の英国空軍（RAF）大佐レナード・チェシャーと共に、彼は英国を代表した。米国当局は広島への原爆投下を彼らが観察することを阻止したが、チャドウィックへの嘆願の後、彼らは2回目の任務に同行することを許可された。1945年8月9日、ペニーはチェシャーと共にB-29観測機ビッグ・スティンクに乗って長崎への原爆投下を目撃した。ビッグ・スティンクは爆撃機ボックスカーとの待ち合わせに間に合わなかったため、彼らは長崎の爆発の閃光を上空から目撃したが、火球を撮影するには遠すぎ、目標は雲に隠れていた。[ 14 ]爆発の影響に関する第一人者として、ペニーは1945年8月15日の日本の降伏後、広島と長崎に入り核兵器の影響を評価するために派遣された科学者と軍事アナリストのチームの一員であった。[ 15 ]
ペニーは1945年9月にアメリカから民間機でイギリスに帰国した。広島と長崎から持ち帰った遺物を持っていたため、 超過手荷物料金として450ポンド（2025年換算で17,000ポンド相当）を請求された。 [ 15 ]ペニーは1945年11月3日にジョーン・クエネルと結婚した。[ 1 ]ペニーはインペリアル・カレッジに戻り、広島と長崎に関する報告書を執筆した。彼は広島に投下された原爆の威力をTNT換算で10キロトン（42テラジュール）、長崎に投下された原爆の威力をTNT換算で約30キロトン（130テラジュール）と推定した。彼は学術界に戻りたいと考えており、オックスフォード大学の数学教授職のオファーを受けた。[ 5 ]
戦争終結時、労働党の クレメント・アトリー首相率いる英国政府は、 1943年のケベック協定と1944年のハイドパーク協定の条件に基づき、英国指導者が共同発見とみなした技術をアメリカが共有すると信じていた。[ 16 ] 1945年12月、アトリーはプルトニウムを生産するための原子炉の建設を命じ、英国の原子爆弾の要件を詳述した報告書を要求した。[ 17 ]ペニーはCPスノーから接触を受け、ケント州フォート・ハルステッドの兵器研究主任監督官（CSAR、「シーザー」と呼ばれる）の職に就くよう要請された。スノーは英国が独自の原子爆弾を製造しようとしていると疑っており、ペニーをこの職に就かせたかったのだ。CSARとして、彼はあらゆる種類の兵器研究を担当した。[ 18 ]
1946年、グローブスとアメリカ海軍の要請により、ペニーはアメリカに戻り、1946年7月にマーシャル諸島のビキニ環礁で行われたクロスロード作戦の爆風影響研究の責任者に任命された。 [ 17 ]彼は2回の核爆発の影響に関する事後報告書を作成した。エイブル実験で爆弾が目標を外れたため高度な試験計が故障した後、ガソリン缶で作った簡単な装置による観測で威力を判定できたことで、彼の名声はさらに高まった。2回目の実験であるベーカーは水中実験であり、ペニーは大きな感銘を受けた。彼はイギリスの港湾都市の近くで原子爆弾が爆発した場合の影響について推測した。[ 19 ]
1946年8月にマクマホン法（原子力法）が可決されたことで、イギリスはもはやアメリカの原子研究にアクセスできないことが明らかになった。ペニーはアメリカを離れイギリスに戻り、所属部署に原子兵器部門の計画を策定し、 1946年11月に原子力生産統括官であるイギリス空軍元帥のポータル卿に提出した。 [ 20 ] 1947年1月、ペニーはクロスロード実験に関するシンポジウムに出席するためアメリカへ行った。両国間の原子協力のほぼすべての側面が終結したため、彼の個人的な役割は両国間の連絡を維持することと見なされた。彼は1947年2月末にイギリスに戻った。[ 21 ]
アトリー政権は、イギリスが大国としての地位を維持するためには原子爆弾が必要だと判断した。[ 22 ] [ 23 ]外務大臣アーネスト・ベヴィンの言葉を借りれば、「我々は何としてもこれをここに持ってこなければならない…その上には 忌々しいユニオンジャックを掲げなければならないのだ。」 [ 24 ] [ 25 ]公式には、イギリスの原子爆弾計画を進めるという決定は1947年1月に行われた。政府はまた、ペニーを爆弾開発の責任者に任命するというポータルの提案を承認した。[ 26 ]この計画はウーリッジの王立兵器廠に拠点を置き、「高性能爆薬研究」（HER）というコードネームが付けられた。[ 27 ] 1947年5月、ペニーは正式にHER計画の責任者に任命された。[ 26 ]翌月、彼は開発しなければならない新技術に取り組む科学者と技術者のチームを編成し始めた。彼は、立ち上げたばかりのチームの上級メンバー34人を王立兵器廠の図書館に集め、原子爆弾の製造方法の原理について2時間の講演を行った。[ 27 ]
1948 年半ばまでに、ペニーが当初見積もった 220 人のスタッフは必要だが、実際には 500 人近く必要になることが明らかになった。これは、他のプロジェクトから人員を移すだけでなく、一部のプロジェクトを完全に中止する必要があることを意味した。[ 28 ] 1948 年 10 月、ペニーは安全、セキュリティ、経済性を理由に、HER 用の新しい独立した敷地を開発するよう要請した。[ 29 ]これは承認されたが、適切な場所を見つけるのにさらに 6 か月かかった。旧空軍基地、RAF アルダーマストンが選ばれた。[ 30 ]
同時に、HER を兵器研究施設 (AWRE) から分離することが決定された。これにより、核兵器と誘導ミサイルの両方の研究に必要な専門知識を持つ人材をめぐって、苦痛を伴う官僚的な争いが起こった。最終的に、HER は AWRE が欲しがっていた 30 人の主要人員のうち 25 人を保持することができた。この施設は 1950 年 4 月 1 日に引き継がれた。ペニーは高爆発物研究主任監督官 (CSHER) になった。[ 31 ]アルダーマストンでの作業の第一段階は 1951 年 12 月に完了したが、プルトニウム処理棟が引き渡されたのは 1952 年 4 月で、最初のプルトニウムがウィンドスケールから到着する予定だった月だった。1953 年の建設のピーク時には、4,000 人以上の人員が施設で働いていた。[ 32 ] 1952年10月3日、「オペレーション・ハリケーン」というコードネームの下、最初のイギリスの核兵器がオーストラリア西海岸のモンテベロ諸島沖で爆発に成功した。[ 33 ]
ハリケーンは、オーストラリアで行われたイギリスの核兵器実験の最初のシリーズに過ぎなかった。さらなる実験には陸上の場所が必要だったため、ペニーはオーストラリアを訪れ、1953年に南オーストラリア州のエミューフィールドをトーテム作戦の実験場所として選んだ。 [ 34 ]エミューフィールドはあまりにも遠隔地であることが判明したため、ペニーはよりアクセスしやすいマラリンガの場所を選んだ。イギリスの水素爆弾を開発するという決定は、特定の科学情報が緊急に必要であることを意味し、マラリンガはまだ準備ができていなかったため、 1956年にモンテベロ諸島で2回目の実験シリーズであるモザイク作戦が実施された。 [ 35 ]その後のバッファロー作戦の実験は、1956年9月と10月にマラリンガで行われた。[ 36 ]ペニーはトーテムとバッファローの実験を自ら監督した。[ 37 ]
ペニーは実験に伴う広報上の問題を認識しており、オーストラリアの報道機関に対して明快な説明を行った。ある一連の実験の前に、駐オーストラリア英国高等弁務官のキャリントン卿は、ペニーの報道機関での振る舞いについて次のように述べている。「ウィリアム・ペニー卿はオーストラリアで他に類を見ない評判を確立している。彼の容姿、明らかな誠実さと正直さ、そして彼が与える全体的な印象は、彼が庭を掘りたいと思っていること、そして仕事の本質的な性質がなければ実際にそうしているであろうことであり、オーストラリア人の目にはかなりの影響力を持つ公人となっている。」[ 38 ] [ 39 ]
英国は、大気圏核実験が条約によって間もなく禁止される可能性があると考えたため、メガトン級兵器を迅速に開発する必要性を感じていた。そのため、英国は法的禁止が施行される前に、メガトン級兵器の実証実験によって、その製造能力を実証したいと考えた。ハロルド・マクミラン首相は、英国が熱核兵器（水素爆弾）を製造する技術を持っていることを示すことで、英国との情報共有さえも禁止していたマクマホン法を米国に改正させようとし、ペニーにこの爆弾の開発を任せた。オレンジ・ヘラルド爆弾が開発され、熱核爆弾として発表されたが、実際には核融合によるエネルギーはほとんどないブースト型核分裂兵器であった。 [ 40 ]この報告が米国の監視員を騙す可能性は低い。[ 41 ]その後、スプートニク危機と同時期にイギリスの熱核兵器の開発が成功したことで、マクマホン法が改正され、米国との核特別関係が再確立された。 [ 42 ]
1950年代後半には、大気圏内核実験の中止を求める国内外からの圧力が高まっていた。ペニーは1958年7月1日にジュネーブで開催された会議で英国代表団を率いた。マクミランは1961年12月にバミューダで開催された会議にペニーを顧問として同行させ、そこでマクミランはジョン・F・ケネディ大統領と会談し、ナッソー協定を締結した。ペニーはその後も政府の軍備管理顧問を務め、 1963年7月にモスクワで行われた部分的核実験禁止条約の調印に至るまでの予備協議に参加した。 [ 43 ]
原子力開発は供給省(MoS) から新設された英国原子力庁(UKAEA) に移管された。[ 44 ]ペニーは 1954 年に UKAEA 理事会のメンバーとなり、[ 45 ] 1957 年のウィンドスケール火災に関する公式調査の議長を務めた。1959年にジョン・コッククロフト卿がケンブリッジ大学チャーチル・カレッジの学長に就任するために退任すると、ペニーが科学研究担当メンバーとして後任となった。彼は 1961 年に副議長、1964 年に議長となった。[ 38 ] UKAEA は中央電力発電公社(CEGB)と困難な協力関係にあった。ペニーの経営スタイルは、可能な限り対立を避け、合意を求めることであり、原子力産業における UKAEA の役割は助言的なものであった。彼は 1966 年の CEGB による先進ガス冷却炉の開発決定を支持した。彼はドゥーンレイのプロトタイプ高速炉の建設を進め、キャペンハーストのウラン濃縮プラントをアップグレードすることを決定した。[ 46 ]
ペニーは1967年から1973年までインペリアル・カレッジ・ロンドンの学長を務めた。その仕事は予想以上に大変で、個人的な研究をする時間もなかった。1960年代には大学部門が急速に拡大し、多くの人事問題や財政問題に対処しなければならなかった。職員や学生の不満にも対処しなければならなかった。ペニーは学生オブザーバーを研究委員会に入れることに同意し、大学教員協会との交渉を取りまとめた。インペリアル・カレッジは大学助成委員会の資金に直接アクセスできるようになり、ロンドン大学に依存することはなくなったが、資金は依然として逼迫していた。慎重な財政管理により、収入が支出を上回る黒字が生まれた。[ 47 ] 1988年に開校したサウス・ケンジントン・キャンパスのウィリアム・ペニー研究所は、彼の功績を称えて同カレッジからウィリアム・ペニー研究所と名付けられた。[ 48 ]彼は1976年から1982年まで、英国構造安全常任委員会の初代委員長を務めた。[ 49 ]
ペニーは1946年に王立協会のフェローに選出された。 1956年から1960年まで会計係、1958年から1969年まで副会長を務めた。[ 45 ] 1962年に米国科学アカデミーの会員となり、 [ 50 ] 1970年にエジンバラ王立協会のフェローとなり、 [ 51 ] 1973年にアメリカ哲学協会の会員となった。[ 52 ] 1967年にヴィルヘルム・エクスナー・メダルを受賞した。 [ 53 ] 1969年に受賞した栄誉の中には、王立協会のラムフォード・メダル、物理学会のグレイズブルック・メダルおよび賞、土木学会のジェームズ・アルフレッド・ユーイング・メダルがあり、翌年にはケルビン金メダルを授与された。 [ 51 ]彼は1956年にメルボルン大学、 1957年にダラム大学、1959年にオックスフォード大学、1966年にバース大学、 1970年にレディング大学から名誉学位を授与された。[ 51 ]アメリカ合衆国への貢献により、1946年に自由勲章を授与された。 [ 54 ]ペニーは1946年に大英帝国勲章オフィサー に任命され、[ 55 ] 1952年には同勲章ナイト・コマンダーに昇格した。[ 56 ]彼は1967年7月7日に一代貴族に叙せられ、バークシャー州イースト・ヘンドレッドのペニー男爵の称号を得た。 [ 57 ] 1969年にはメリット勲章を授与された。[ 58 ]一代貴族として貴族院に議席を持つ権利があったが、実際に議席に立ったのは1967年から1973年の間に12回議会に出席し、賛成票を投じたのはわずか3つの法案のみであった。 1968年のローデシアに対する制裁、1969年の再分配法案の修正、そして1970年の英国の欧州共同体への加盟である。 [ 37 ]
後年、彼は自分の仕事に不安を感じていたことを認めたが、それは必要なことだったと感じていた。 1985年にモンテベロとマラリンガでの実験計画を調査していたマクレランド王立委員会から厳しく尋問されたとき、彼は12回の実験のうち少なくとも1回は放射性降下物が危険なレベルだったことを認めた。しかし、彼は十分な注意が払われており、実験は当時の国際的に認められた安全基準に準拠していたと主張した。[ 38 ]ジム・マクレランドはペニーの見解を概ね受け入れたが、反対の逸話的証拠がマスコミで広く報道された。ボブ・ホーク政権で当時主流だったよりオーストラリアの国家主義的な見解を推進することで、マクレランドは以前のオーストラリアとイギリスの政権にも「悪者」を見出していた。上級証人としてペニーは疑惑の矢面に立たされ、その経験によって彼の健康はひどく影響を受けた。彼は1991年に癌と診断され、1991年3月3日にイースト・ヘンドレッド村の自宅で81歳で亡くなった。[ 1 ] [ 59 ]彼は亡くなる前に個人的な書類を燃やした。[ 48 ]
ニューヨーク・タイムズのペニーの訃報では、彼は「英国製爆弾の父」と称えられた。[ 60 ]ガーディアン紙は彼を「指導の光」と評し、彼の科学的および行政的リーダーシップが、その成功と適時な開発に不可欠であったとされている。[ 61 ]クリスマス島で最初の英国製水素爆弾を爆発させたチームの彼のリーダーシップは、1958年に英国と米国間の核技術の交換を再開する上で重要な役割を果たした[ 40 ]。また、1963年の部分的核実験禁止条約につながる交渉で主導的な役割を果たしたと評価されている。[ 62 ]周期ポテンシャル中の電子の挙動に関する彼のクロニッヒ・ペニーモデルは、現在でも固体物理学で教えられ、使用されており、バンドギャップの起源を説明するために使用されている。[ 63 ]