Изидор Раби

Биография

Американский физик Изидор Айзек Раби родился в Рыманове (бывшая Австро-Венгерская империя, ныне Польша) и был первым из двух детей разнорабочего Давида Раби и Женни (в девичестве Тейг) Раби. Вскоре после рождения Р. его отец эмигрирует в Соединенные Штаты, а через несколько месяцев присылает вызов жене и сыну. Р. вырос в нижнем Ист-Сайде и в Бруклине (г. Нью-Йорк), где его отец открыл небольшую овощную лавку. Родители Р. были глубоко религиозными евреями-хасидами, и сам он начал посещать религиозную школу, когда ему исполнилось три года. Начальное образование он получил в государственных школах Нью-Йорка. У любознательнейшего читателя публичной библиотеки рано проявляется интерес к науке и технике. В возрасте одиннадцати лет он разрабатывает телеграфную систему связи в местной округе и еще подростком публикует в научно-популярном журнале статью о том, как самому сделать электрические конденсаторы. Хотя родители надеялись, что их сын станет раввином, Р. отдает предпочтение занятиям в Бруклинской школе ремесел и получает Регентскую стипендию штата Нью-Йорк, предусматривающую оплату за обучение в Корнеллском университете в г. Итака (штат Нью-Йорк).

Начав обучение в Корнелле (1916) на факультете электротехники, Р. через три года оканчивает его со степенью бакалавра по химии. В течение следующих трех лет он работает химиком, но обнаруживает, что антисемитизм сужает круг открывающихся для него возможностей. В 1922 г. Р. возвращается в Корнеллский

университет уже в качестве аспиранта-химика, но несколько позже приходит к выводу, что его истинное призвание – физика. После перехода в Колумбийский университет (1923) он зарабатывает на жизнь преподаванием в Нью-Йорк-Сити-колледже. В 1926 г. он получает степень доктора по физике за измерения магн

итных свойств кристаллов. В ходе работы над диссертацией Р. настолько усовершенствовал метод измерений, что измерения, на которые прежде уходили годы, теперь могли быть выполнены за недели.

Вскоре после защиты докторской диссертации Р. получает стипендию для выполнения постдокторских исследований

в Европе. Проведя два года в Германии и Дании, он устанавливает дружеско-деловые связи с Эрвином Шрёдингером, Арнольдом Зоммерфельдом, Нильсом Бором, Вольфгангом Паули и Отто Штерном, которые внесли неоценимый вклад в развитие квантовой теории атомных и субатомных систем. Квантовая теория утверждае

т, что частицы в атоме могут занимать только вполне определенные энергетические уровни; никакой энергии, располагающейся между этими разрешенными уровнями, никогда не наблюдается. Примерно в то время, когда Р. прибыл в Европу, Шрёдингер, Макс Борн, Вернер Гейзенберг и П.А.М. Дирак развили общий мате

матический подход к квантовым проблемам, получивший название квантовой механики. Совокупность принципов этой новой науки позволила объяснить многие явления, которые не могли быть поняты на основе классической физики.

Штерн и Вальтер Герлах осуществили опыт, позволивший создавать пучки атомов или

молекул, впуская нагретый пар в вакуум через ряд щелей. Пропуская пучок атомов серебра через магнитное поле, они обнаружили два различных пучка вместо ожидаемого непрерывного гладкого размывания пучка: пучок расщепился! Это означало, что в магнитном поле атомы пучка могли принимать только две ориент

ации, соответствующие двум дискретным энергетическим уровням. Объяснить такое наблюдение было под силу только квантовой механике. После обсуждения этого эксперимента с Штерном Р. предложил усовершенствованный метод проведения измерений. Затем он встречался с Гейзенбергом, на которого произвел неизгл

адимое впечатление.

Р. возвращается в Нью-Йорк и в 1929 г. становится лектором (эта должность была предоставлена ему по рекомендации Гейзенберга), в 1930 г. – ассистентом-профессором, а в 1932 г. – адъюнкт-профессором Колумбийского университета. Руководя программой по теоретической физике в Колум

бийском университете, Р. начинает собственные экспериментальные исследования атомных и молекулярных пучков на средства, предоставленные Гарольдом К. Юри, который в то время был профессором химии в этом университете. Эксперименты Штерна, обнаружившие ориентированность атомов в сильном магнитном поле,

получили объяснение после того, как было открыто, что электроны обладают свойством, названным «спин»: в магнитном поле ось электронного спина может быть ориентирована в любом из двух направлений. Энергии этих двух состояний зависят от магнитного момента, связанного со спином электрона, а также от н

апряженности магнитного поля. Впоследствии было обнаружено, что атом также взаимодействует с магнитными полями посредством ядерного спина и связанного с ним магнитного момента. Теоретически вычисляя поведение атомов в более слабых магнитных полях, Р. предсказал, что молекулярный пучок расщепится бол

ее чем на две части. Число подпучков зависит от взаимодействия ядерных и электронных спинов друг с другом и с приложенным магнитным полем; каждый подпучок состоит из атомов с одинаковыми ядерными и электронными спинами. Ему удалось подтвердить свое предсказание экспериментально, когда он разработал

метод измерения ядерного спина путем подсчета расщеплений молекулярного пучка.

В 1937 г. Р. обнаружил, что, прикладывая слабый сигнал на радиочастотах к молекулярному пучку в магнитном поле, можно заставить атомы изменять ориентацию их спинов. Управляя частотой радиосигнала, он получил возможност

ь произвести точные измерения спина ядра и напряженности собственного магнитного поля ядра. Первые же измерения Р. оказались примерно в 10 раз точнее, чем измерения, выполненные существовавшими ранее методами, а последующее усовершенствование позволило довести преимущество в точности до 1000-кратног

о. Поскольку ядерный спин и связанное с ним ядерное магнитное поле являются фундаментальными свойствами ядра, для понимания особенностей поведения ядра необходимо точное знание их значений. Именно поэтому измерения Р. имели необычайно важное значение для такой развивающейся области, как ядерная физи

ка.

После начала второй мировой войны исследовательская группа Р. в Колумбийском университете распалась. В 1940 г. Р. взял отпуск, чтобы занять пост заместителя директора радиолокационной лаборатории Массачусетского технологического института, где он отвечал за разработку микроволновых источников

для их использования в радарных системах. В поисках надежных помощников Р. пригласил многих известных физиков, в том числе Джулиуса С. Швингера, Эдуарда М. Пёрселла, Роберта Х. Дикке и Джорджа Ю. Уленбека. Полагая, что радар способен быстрее обеспечить преимущества союзников в военной технике, чем

атомная бомба, и потому отказавшись от участия в Манхэттенском проекте, Р. часто навещал лаборатории проекта в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико) в качестве неофициального консультанта Дж. Роберта Оппенгеймера. Он был среди тех ученых, кто присутствовал при первом испытании атомной бомбы в Аламогордо (ш

тат Нью-Мексико). После войны он принимал участие в успешных попытках установить гражданский контроль над ядерной энергией и ее приложениями.

В 1944 г. Р. был удостоен Нобелевской премии по физике «за резонансный метод измерений магнитных свойств атомных ядер». Церемония вручения премии была отло

жена из-за войны, и Р. не довелось прочесть Нобелевскую лекцию. Выступая по радио, Эрик Хюльтен, член Шведской королевской академии наук, охарактеризовал предложенное Р. решение проблемы определения реакции атомов в магнитном поле как простое и изящное. «С помощью этого метода, – сказал Хюльтен, – Р

. в определенном смысле установил радиосвязь с самыми маленькими частицами вещества, с миром электронов и атомного ядра».

В 1945 г. Р. возвратился в Колумбийский университет, где возглавил физический факультет. Хотя большинство ведущих физиков, вынужденных во время войны покинуть стены университе

та, не вернулись, Р. удалось возродить в университете физическую школу. Среди выдающихся физиков, работавших в Колумбийском университете в те годы, были Уиллис Ю. Лэмб и Поликарп Куш. На проведение измерений атомных спектров их отчасти натолкнули ранние исследования Р. Как глава факультета он приним

ал активное участие в создании Брукхейвенской национальной лаборатории в Лонг-Айленде – научно-исследовательского подразделения, проводящего исследования в области мирного использования атомной энергии, осуществляемые объединением университетов по контракту с Комиссией по атомной энергии США. В 1964

г. Р. был удостоен звания университетского профессора Колумбийского университета, а в 1967 г. – почетного профессора того же университета.

В 1926 г. Р. женился на Элен Ньюхаус. У супругов две дочери. Семья жила неподалеку от Колумбийского университета, в котором Р. время от времени читал лекции

и участвовал в семинарах. В свободное от работы время он любил совершать прогулки, ходить в театр, а также путешествовать. Скончался он в 1988 г.

Кроме Нобелевской премии, Р. был удостоен медали Эллиота Крессона Франклиновского института (1944), международной золотой медали Нильса Бора Датского о

бщества инженеров-строителей, электриков и механиков (1967), премии «За мирный атом», учрежденной Фондом Форда (1967), золотой медали Папина Колумбийского университета (1981), бразильского ордена Южного креста и французского ордена Почетного легиона. Р. – обладатель многих почетных докторских степен

ей, а также член и бывший президент (1950) Американского физического общества, член американской Национальной академии наук, Американского философского общества, Американской академии наук и искусств, академий наук Бразилии и Японии. Р. участвовал в работе международных комитетов по контролю над воо