| Walther Bothe | |
| Született | Walther Wilhelm Georg Bothe 1891. január 8. Oranienburg |
| Elhunyt | 1957. február 8. (66 évesen) Heidelberg |
| Állampolgársága | német |
| Házastársa | Barbara Below |
| Foglalkozása |
|
| Iskolái |
|
| Kitüntetései |
|
| Sírhelye | Handschuhsheim Cemetery |
| Walther Bothe aláírása | |
A Wikimédia Commons tartalmaz Walther Bothe témájú médiaállományokat. | |
Walther Wilhelm Georg Bothe (Oranienburg, 1891. január 8. – Heidelberg, 1957. február 8.) német kísérleti fizikus, aki 1954-ben Max Bornnal megosztva kapta a fizikai Nobel-díjat „a koincidencia-módszerért és az azzal tett felfedezéseiért”.
Bothe 1914-től az első világháború alatt katonai szolgálatot teljesített, orosz hadifogságba esett, majd 1920-ban visszatért Németországba. A laboratóriumba való visszatérése után koincidencia-áramköröket fejlesztett ki és alkalmazott a magreakciók, például a Compton-effektus, a kozmikus sugarak és a hullám-részecske kettősségének vizsgálatára.
1930-ban Bothe a Gießeni Egyetem Fizikai Tanszékének rendes professzora és igazgatója lett. 1932-ben a Heidelbergi Egyetem Fizikai és Radiológiai Intézetének igazgatója lett; a Deutsche Physik mozgalom tagjai elűzték ebből a pozícióból. Németországból való kivándorlásának megakadályozása érdekében kinevezték a heidelbergi Kaiser Wilhelm Orvostudományi Kutatóintézet Fizikai Intézetének igazgatójává. Ott építette Németország első működő ciklotronját. Ezenkívül a német atomenergia-projekt, más néven Uranverein egyik vezetője lett, amelyet 1939-ben indítottak a Wehrmacht Hadianyag Hivatala felügyelete alatt.
1946-ban, a KWImf Fizikai Intézetének igazgatói posztja mellett, Bothe-t visszahelyezték professzori állásába a Heidelbergi Egyetemen. 1956 és 1957 között a németországi Atomfizikai Munkacsoport tagja volt.
Bothe halála utáni évben a KWImF-en működő Fizikai Intézetét a Max Planck Társaság új intézetévé nevezték át, és ekkor Max Planck Atomfizikai Intézet lett belőle. Főépületét később Bothe laboratóriumnak nevezték el.
Walther Wilhelm Georg Bothe 1891. január 8-án született a németországi Oranienburgban, Friedrich Bothe és Charlotte Hartung gyermekeként.
1908 és 1912 között a Berlini Egyetemen tanult. 1913-ban Max Planck tanársegédje lett. A következő évben Planck irányítása alatt doktorált.
1913-ban Bothe csatlakozott a Physikalisch-Technische Reichsanstalthoz (PTR – ma Physikalisch-Technische Bundesanstalt), ahol 1930-ig maradt. Hans Geigert 1912-ben nevezték ki az újonnan létrehozott Radioaktivitási Laboratórium igazgatójává; Bothe 1913 és 1920 között Geiger asszisztense, 1920 és 1927 között Geiger munkatársa, majd 1927 és 1930 között a Radioaktivitási Laboratórium igazgatója volt – Geiger utódjaként.
1914 májusában Bothe önként jelentkezett szolgálatra a német lovasságban. Oroszok fogságába esett, és öt évig Oroszországban raboskodott. Ott megtanulta az orosz nyelvet, és doktori tanulmányaihoz kapcsolódó elméleti fizikai problémákon dolgozott. 1920-ban visszatért Németországba egy orosz menyasszonnyal.
Oroszországból való visszatérése után folytatta munkáját a PTR-ben Hans Geiger irányítása alatt a Radioaktivitás Laboratóriumban. 1924-ben Bothe publikálta koincidencia-módszerét. A Bothe–Geiger koincidencia-kísérlet a Compton-effektust és a fény hullám-részecske kettősségét vizsgálta. Bothe koincidencia-módszere és alkalmazásai 1954-ben fizikai Nobel-díjat hoztak neki.
1925-ben, még a PTR-en tanulva, Bothe Privatdozent (fizetés nélküli előadó) lett a Berlini Egyetemen, 1929-ben pedig außerordentlicher Professor (rendkívüli professzor) lett ugyanitt.
1927-ben Bothe a könnyű elemek alfa-részecskékkel történő bombázás útján történő transzmutációjának tanulmányozásával kezdett foglalkozni. H. Fränz-cel és Heinz Pose-val 1928-ban közösen végzett vizsgálatuk alapján Bothe és Fränz összefüggésbe hozták a nukleáris kölcsönhatások reakciótermékeit a nukleáris energiaszintekkel.
1929-ben Werner Kolhörsterrel és Bruno Rossival (akik vendégként voltak Bothe laboratóriumában a PTR-ben) együttműködve Bothe megkezdte a kozmikus sugarak tanulmányozását. A kozmikus sugárzás tanulmányozását Bothe élete végéig végezte.
1930-ban Bothe ordentlicher Professor (rendes professzor) és a Gießeni Egyetem Fizikai Tanszékének igazgatója lett. Ugyanebben az évben Bothe és munkatársa, Herbert Becker berilliumot, bórt és lítiumot bombáztak polóniumból származó alfa-részecskékkel, és egy újfajta áthatoló sugárzást figyeltek meg. 1932-ben James Chadwick ezt a sugárzást neutronként azonosította.
1932-ben Bothe Lénárd Fülöp utódja lett a Heidelbergi Egyetem Fizikai és Radiológiai Intézetének igazgatójaként. Ekkor lett Rudolf Fleischmann Bothe tanársegédje. Amikor Adolf Hitler 1933. január 30-án Németország kancellárja lett, a Deutsche Physik (árja fizika) koncepciója nagyobb népszerűségre és lelkesedésre tett szert; antiszemita volt és az elméleti fizika, különösen a modern fizika, beleértve a kvantummechanikát, valamint az atom- és magfizikát is, ellenezte. Az egyetemi környezetben alkalmazva a politikai tényezők elsőbbséget élveztek a tudományos képesség történelmileg alkalmazott fogalmával szemben, annak ellenére, hogy két legkiemelkedőbb támogatója Lénárd és Johannes Stark volt. A Deutsche Physik támogatói heves támadásokat indítottak a vezető elméleti fizikusok ellen. Bár Lénárd nyugdíjba vonult Heidelbergből, továbbra is jelentős befolyással bírt ott.
1934-ben Lénárdnak sikerült elérnie Bothe felmentését a Fizikai és Radiológiai Intézet igazgatói posztja alól, aminek következtében Bothe a heidelbergi Kaiser-Wilhelm-Institut für medizinische Forschung (KWImF – Kaiser Wilhelm Orvosi Kutatóintézet) Fizikai Intézetének igazgatója lehetett, a nemrég elhunyt Karl W. Hauser helyére. Ludolf von Krehl, a KWImF igazgatója, és Max Planck, a Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (KWG – Vilmos Császár Társaság) elnöke felajánlotta Bothe-nak az igazgatói posztot, hogy elhárítsák a kivándorlás lehetőségét. Bothe 1957-ben bekövetkezett haláláig töltötte be a KWImF Fizikai Intézetének igazgatói posztját. A KWImF-en töltött ideje alatt Bothe tiszteletbeli professzori tisztséget töltött be Heidelbergben 1946-ig. Fleischmann Bothe-val ment, és 1941-ig ott dolgozott. Bothe olyan tudósokat toborzott, mint Wolfgang Gentner, Heinz Maier-Leibnitz – aki a Nobel-díjas James Francknál doktorált, és akit Robert Pohl és Georg Joos is erősen ajánlott –, valamint Arnold Flammersfeld. Munkatársai között volt Peter Jensen és Erwin Fünfer is.
1938-ban Bothe és Gentner publikáltak a magfotoeffektus energiafüggéséről. Ez volt az első egyértelmű bizonyíték arra, hogy a magabszorpciós spektrumok akkumulatívak és folytonosak, ezt a hatást dipoláris óriás magrezonanciaként ismerik. Ezt elméletileg egy évtizeddel később J. Hans D. Jensen, Helmut Steinwedel, Peter Jensen, Michael Goldhaber és Teller Ede fizikusok magyarázták meg.
Szintén 1938-ban Maier-Leibnitz épített egy ködkamrát. A ködkamrából származó képeket Bothe, Gentner és Maier-Leibnitz felhasználták a Tipikus ködkamra-képek atlaszának (Atlas Typischer Nebelkammerbilder) 1940-es kiadásához, amely a szétszórt részecskék azonosításának standard referenciájává vált.
1937 végére Bothe és Gentner gyors sikerei a Van de Graaff-generátor építésében és kutatási felhasználásában arra késztették őket, hogy fontolóra vegyék egy ciklotron építését. Novemberre már elküldték a jelentést a KWG elnökének, és Bothe elkezdte biztosítani a forrásokat a Helmholtz Társaságtól, a badeni kulturális minisztériumtól, az IG Farbentől, a KWG-től és számos más kutatásorientált ügynökségtől. A kezdeti ígéretek 1938 szeptemberében egy mágnes megrendeléséhez vezettek a Siemenstől, azonban a további finanszírozás ezután problémássá vált. Ezekben az időkben Gentner folytatta a nukleáris fotoeffektussal kapcsolatos kutatásait a Van de Graaff-generátor segítségével, amelyet már 1 MeV alatti energiák előállítására fejlesztettek. Amikor kutatásai befejeződtek a 7Li (p, gamma) és a 11B (p, gamma) reakciókkal, valamint a 80Br nukleáris izomerrel, Gentner teljes erejét a tervezett ciklotron megépítésének szentelte.
A ciklotron megépítésének megkönnyítése érdekében 1938 végén és 1939-ben a Helmholtz Társaság ösztöndíjának segítségével Gentnert a Kaliforniai Egyetem Sugárzási Laboratóriumába (ma Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium) küldték a kaliforniai Berkeley-be. A látogatás eredményeként Gentner együttműködési kapcsolatot alakított ki Emilio G. Segrèvel és Donald Cooksey-vel.
Az 1940 nyarán Franciaország és Németország között létrejött fegyverszünet után Bothe és Gentner parancsot kaptak, hogy vizsgálják meg a Frédéric Joliot-Curie által Párizsban épített ciklotront. Bár a szerkezet megépült, még nem volt üzemképes. 1940 szeptemberében Gentner parancsot kapott egy csoport létrehozására a ciklotron üzembe helyezésére. Hermann Dänzer a frankfurti egyetemről részt vett ebben a munkában. Párizsban Gentnernek sikerült kiszabadítania mind Frédéric Joliot-Curie-t, mind Paul Langevint, akiket letartóztattak és őrizetbe vettek. Az 1941/1942-es tél végén a ciklotron egy 7 MeV-es deutérium-nyalábbal működött. Uránt és tóriumot besugároztak a nyalábbal, a melléktermékeket pedig Otto Hahnnak küldték a berlini Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie-be. 1942 közepén Gentner utódja Párizsban Wolfgang Riezler volt Bonnból.
1941 folyamán Bothe minden szükséges forrást megszerezett a ciklotron építésének befejezéséhez. A mágnest 1943 márciusában szállították le, az első deuteron-nyalábot pedig decemberben bocsátották ki. A ciklotron avatóünnepségét 1944. június 2-án tartották. Bár más ciklotronok is építés alatt álltak, Bothe ciklotronja volt az első működő ciklotron Németországban.
A német atomenergia-projekt, más néven Uranverein (Uránklub), 1939 tavaszán indult a Reichserziehungsministerium (REM – Birodalmi Oktatási Minisztérium) Reichsforschungsrat (RFR – Birodalmi Kutatási Tanács) égisze alatt. Szeptember 1-jéig a Heereswaffenamt (HWA – Hadsereg Hadianyag-hivatala) kiszorította az RFR-t és átvette a munkát. A HWA irányítása alatt az Uranverein első ülését szeptember 16-án tartotta. A találkozót Kurt Diebner, a HWA tanácsadója szervezte, és Berlinben tartották. A meghívottak között volt Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch, és Georg Stetter. Nem sokkal később egy második ülést is tartottak, amelyen Klaus Clusius, Robert Döpel, Werner Heisenberg és Carl Friedrich von Weizsäcker vett részt. Bothe egyik igazgatójaként Wolfgang Gentner, Arnold Flammersfeld, Rudolf Fleischmann, Erwin Fünfer és Peter Jensen hamarosan az Uranverein munkatársai lettek. Kutatásaikat a Kernphysikalische Forschungsberichte (Atomfizikai kutatási jelentések) című folyóiratban tették közzé; lásd alább a Belső jelentések című részt.
Az Uranverein számára Bothe – és 1942-re munkatársainak akár 6 tagja – az atomállandók, a hasadási fragmensek energiaeloszlásának és a maghatáskeresztmetszetek kísérleti meghatározásán dolgozott. A grafitban lévő neutronok abszorpciójával kapcsolatos hibás kísérleti eredményei központi szerepet játszottak abban a német döntésben, hogy a nehézvizet részesítsék előnyben neutronmoderátorként. Az általa megadott érték túl magas volt; az egyik feltételezés szerint ez a grafitdarabok közötti levegőnek, valamint a magas neutronabszorpciójú nitrogénnek köszönhető. A kísérleti elrendezés azonban egy Siemens elektrografitból készült gömböt tartalmazott, amelyet vízbe merítettek, levegő nélkül. A gyorsneutron-keresztmetszet hibája a Siemens termékében található szennyeződéseknek volt köszönhető: „még a Siemens elektrografitja is tartalmazott báriumot és kadmiumot, mindkettő falánk neutronelnyelő.” Mindenesetre olyan kevés alkalmazott vagy csoport volt, hogy nem tudták megismételni a kísérleteket az eredmények ellenőrzése érdekében, bár valójában egy különálló csoport Göttingenben, Wilhelm Hanle vezetésével, meghatározta Bothe hibájának okát: „Hanle saját mérései azt mutatják, hogy a megfelelően előkészített szén valójában tökéletesen működne moderátorként, de az ipari mennyiségek előállítási költségeit a [német] hadsereg ellátása tiltottnak minősítette”.
1941 végére nyilvánvalóvá vált, hogy az atomenergia-projekt nem fog döntő mértékben hozzájárulni a háborús erőfeszítések rövid távú befejezéséhez. A HWA Uranverein feletti ellenőrzését 1942 júliusában átadták az RFR-nek. Az atomenergia-projekt ezt követően megtartotta kriegswichtig (a háború szempontjából fontos) minősítését, és a finanszírozást továbbra is a hadsereg biztosította. A német atomenergia-projektet azonban ezután a következő fő területekre bontották: urán- és nehézvíztermelés, uránizotópok szétválasztása és az Uranmaschine (urángép; azaz nukleáris reaktor). A projektet ezután lényegében kilenc intézet között osztották fel, ahol az igazgatók uralták a kutatást, és saját kutatási programjukat állították fel. Bothe Fizikai Intézete a kilenc intézet egyike volt. A másik nyolc intézet vagy létesítmény a következő volt: a Müncheni Egyetem Fizikai Kémiai Intézete, a gottow-i HWA Versuchsstelle (kísérleti állomás), a KWIC, a Hamburgi Egyetem Fizikai Kémiai Tanszéke, a Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik (Vilmos Császár Fizikai Intézet), a Göttingeni Egyetem Második Kísérleti Fizikai Intézete, az Auergesellschaft és a Bécsi Egyetem Második Fizikai Intézete.
1946 és 1957 között, a KWImF-en betöltött pozíciója mellett, Bothe a Heidelbergi Egyetem ordentlicher (rendes) professzora volt.
A második világháború (WWII) végén a szövetségesek lefoglalták a heidelbergi ciklotront. 1949-ben az irányítása visszakerült Bothe kezébe.
1956 és 1957 folyamán Bothe tagja volt a Deutschen Atomkommission (Német Atomenergia Bizottság) Fachkommission II „Forschung und Nachwuchs” (II. számú „Kutatás és Fejlődés” Bizottság) Fachkommission II. számú, „Atomfizikai Munkacsoportjának” (Arbeitskreis Kernphysik). A Nukleáris Fizikus Munkacsoport további tagjai 1956-ban és 1957-ben is: Werner Heisenberg (elnök), Hans Kopfermann (alelnök), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Leibnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher, és Carl Friedrich von Weizsäcker. Wolfgang Paul is tagja volt a csoportnak 1957-ben.
1957 végén Gentner tárgyalásokat folytatott Otto Hahnnal, a Max-Planck-Gesellschaft (MPG – Max Planck Társaság; a Vilmos Császár Társaság utódja) elnökével, valamint az MPG Szenátusával egy új intézet létrehozásáról az ő védnökségük alatt. Lényegében Bothe Fizikai Intézetét a heidelbergi Max-Planck-Institut für medizinische Forschung-ban (Max Planck Orvosi Kutatóintézet) leválasztották volna, hogy az MPG teljes jogú intézetévé váljon. A folytatásról 1958 májusában döntöttek. Gentnert október 1-jén nevezték ki a Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK – Max Planck Atomfizikai Intézet) igazgatójává, és megkapta a Heidelbergi Egyetem rendes professzori állását is. Bothe nem érte meg az MPIK végleges megalakulását, mivel abban az évben februárban meghalt.
Bothe német hazafi volt, aki nem keresett mentségeket az Uranvereinnél végzett munkájára. A náci németországi politikával szembeni türelmetlensége azonban gyanúba és a Gestapo vizsgálatába sodorta.
Az első világháború alatti oroszországi fogsága során, hadifogolyként, Bothe megismerkedett Barbara Below-val, akit 1920-ban feleségül vett; két gyermekük született. Barbara néhány évvel megelőzte őt a halálban.
Bothe tehetséges festő és zenész volt; zongorázott.
| Ország | Év | Intézet | Díj | Idézet | Hiv. |
|---|---|---|---|---|---|
| 1953 | Német Fizikai Társaság | Max Planck-érem | |||
| 1954 | Svéd Királyi Tudományos Akadémia | Fizikai Nobel-díj | „a koincidencia-módszeréért és az ennek segítségével tett felfedezéseiért” |
A következő jelentések a német Uranverein belső kiadványában, a Kernphysikalische Forschungsberichte-ben (Atomfizikai kutatási jelentések) jelentek meg. A jelentések szigorúan titkos minősítést kaptak, terjesztésük nagyon korlátozott volt, és a szerzőknek nem volt szabad másolataikat megtartaniuk. A jelentéseket az Alsos szövetséges hadművelet keretében elkobozták, és az Egyesült Államok Atomenergia Bizottságához küldték kiértékelésre. 1971-ben a jelentések titkosítását feloldották, és visszaküldték Németországba. A jelentések a Karlsruhei Műszaki Egyetem Atomkutató Központban és az Amerikai Fizikai Intézetben találhatók.
In 1930 Bothe, in collaboration with H. Becker, bombarded beryllium of mass 9 (and also boron and lithium) with alpha rays derived from polonium, and obtained a new form of radiation ...