Герхард Херцберг

Биография

Родился в Гамбурге, в семье Альбина и Эллы Херцбергов. Вскоре отец умер, а мать эмигрировала в Америку, высылая деньги на учебу Герхарду и его брату. Его школьные годы прошли в Гамбурге; степень бакалавра (1927) и доктора (1928) он получил в Дармштадтском техническом институте. Мечтал быть астрономом, но его не взяли в Гамбургскую обсерваторию.

Диссертация Херцберга, завершенная им еще студентом у Х.Pay, была посвящена взаимодействию вещества с электромагнитным излучением. В следующем году он работал под руководством Нобелевских лауреатов по физике М.Борна (1954) и Дж.Франка (1925) в Гёттингенском университете, а еще через год в Бристольском университете в Англии.

В 1929 он уже опубликовал 20 научных статей и в 1930 стал приват-доцентом и старшим ассистентом по физике Дармштадтского технологического института. Еще в 1929, анализируя спектры молекулярного азота, он и его коллега по Дармштадтскому техническому институту В.Гейтлер доказали, что ядра азота не могут состоять только из протонов и электронов, как считалось ранее. Вскоре после этого английский физик Нобелевский лауреат (1935) Дж.Чедвик обнаружил, что незаряженная частица, нейтрон, является основным компонентом атомного ядра.

Далее, Xерцберг открыл линейчатость спектра двухатомного кислорода, а линии в таком спектре ныне называют полосами Херцберга. Открытие имело большое значение для исследований верхних слоев атмосферы.

Преследование нацистами евреев заставило Xерцберга эмигрировать в 1935 в Канаду, где он стал профессором Саскачеванского университета. Хотя в тот момент, когда он приехал, возможностей для экспериментальной работы не было, ему удалось создать спектральную лабораторию. Так как Xерцберг был иностранцем, он не принимал участия в выполнении военных исследований в годы Второй мировой войны.

В 1945 Xерцберг получил канадское гражданство и стал профессора Йеркской астрономической обсерватории Чикагского университета (США). С помощью студентов ему удалось оборудовать прославленную впоследствии лабораторию по исследованию молекулярных спектров звезд, комет и планет. В 1946–1947 он построил специальную абсорбционную камеру длиной свыше 20 метров, что дало возможность изучать спектры поглощения атмосфер планет.

Используя инфракрасную технику, Херцберг доказал, что в атмосфере некоторых планет есть водород, и подтвердил присутствие воды в кометах. Он также идентифицировал спектры молекул CO2, CO, NO, C2H2, CH4.

Кроме того, он и его коллеги в лабораторных условиях, а не только при наблюдении из космоса, использовали метод импульсного фотолиза, разработанный Нобелевскими лауреатами (химия, 1967) Р.Норришем и Д.Портером, при котором свет или другой излучатель энергии вызывает химическое расщепление.

Они провели свои первые успешные спектроскопические эксперименты со свободным радикалом метилом в 1956, а спустя три года – с аналогичным радикалом метиленом. Таким же образом были изучены свободные радикалы СO, CN, BN и CH.

Спустя три года Херцберг вернулся в Канаду в отделение физики Национального исследовательского совета в Оттаве в качестве ведущего исследователя. В следующем году он стал директором этого отделения, а в 1955 – директором отделения фундаментальной физики. В 1969 научно-исследовательский совет Института астрофизики признал его выдающимся ученым-исследователем.

В 1971 награжден Нобелевской премией «за вклад в понимание электронной структуры и строения молекул, особенно свободных радикалов».

В выступлении на Нобелевской презентации Херцберга Стиг Классон, член Шведской академии наук, сказал: «Поистине изящные экспериментальные исследования Xерцберга вместе с их теоретической интерпретацией внесли вклад в развитие квантовой механики, что было решающим моментом для быстрого развития молекулярной спектроскопии». Классон отметил, что около 1950 «молекулярная спектроскопия прогрессировала так быстро, что появилась возможность начать изучение гораздо более сложных систем, которые во многом определили дальнейшее развитие химии. Это блестяще было продемонстрировано в новаторских исследованиях Xерцберга со свободными радикалами. Знание их свойств имеет фундаментальную значимость для понимания того, как происходят химические процессы».

В космическом пространстве радикалы – нормальное состояние вещества. В межзвездных газово-пылевых облаках существование обычных молекул невозможно, т.к. потоки космических частиц, жесткое ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение непрерывно бомбардируют атомы, вызывая их возбуждение. Встречаясь, возбужденные атомы образуют новые структуры, которые также находятся в возбужденном состоянии и, в свою очередь, остаются существовать в виде свободных радикалов. Уже обнаружены многие десятки видов таких радикальных частиц, причем некоторые их них представляют собой углеродные цепи.

Эти данные лежат в основе представлений об эволюции органического вещества в космическом пространстве и в частности о его существовании еще до образования Солнечной системы.

Xерцберг характеризовался коллегами, как динамичный ученый, скромный и благородный человек, который с большим увлечением читал лекции студентам. Он постоянно был в лаборатории, лишь по субботам покидая ее для обобщения экспериментального материала. По воскресениям гулял по окрестностям Оттавы. Его увлекали итальянская опера и альпинизм.

Работы: Atomic Spectra and Atomic Structure, 1937; Molecular Spectra and Molecular Structure (4 vols.), 1939–1979, with Klaus-Peter Huber; The Spectra and Structures of Simple Free Radicals: An Introduction to Molecular Spectroscopy, 1971.