Гоутерманс, фізик між Гітлером та Сталіним
Фрідріх Гутерманс - несправедливо забутий піонер ядерної фізики. Його твори тим більш чудові, що він виконував їх, ледве переживши нацистський і сталінський гніт.
Фріц Гутерманс під час докторського дослідження щодо стимульованого випромінювання при флуоресценції ртуті (зліва) або з друзями-фізиками в Геттінгені (справа на передньому плані), серед яких Джордж Гамов (2-й зліва).
Всі цифри - від автора.
У ХХ столітті працювало так багато чудових фізиків, що не дивно, що деякі залишились непоміченими. Фрідріх Георг Гутерманс (1903-1966), або коротше Фріц Гутерманс, є одним із них. Цей син банкіра з Данцига (нині Гданськ у Польщі) та віденця із заможної родини, який також мав одну з перших австрійських докторських студій, мав усе проти себе в 1930-х та 1940-х: він був і євреєм, і комуністом. Без дії своєї дружини та видатних фізиків Європи він зник би у сталіністському або нацистському таборах. Але він вижив і, незважаючи на все, провів кар'єру фізика настільки плідну, що зробила його одним із піонерів сучасної фізики.
На початку 20-х років Гутерманс приєднався до Вільної школи Вікерсдорфа в Тюрінгії, щоб закінчити середню освіту. Світські та демократичні принципи цієї приватної школи, безсумнівно, більше підходять цьому оригінальному молодому чоловікові, ніж австрійська середня школа, яка щойно звільнила його, оскільки він публічно читав Маніфест Комуністичної партії.
Потім він поїхав вивчати фізику в Геттінген. У 1920-х роках це невелике університетське містечко в Нижній Саксонії було на передньому краї досліджень у галузі фізики та математики. Його керівник дипломною роботою Джеймс Франк, досліджуючи атомні удари, сприяє підтвердженню моделі Бора (згідно з якою атом Гідрогену складається з ядра, навколо якого електрон обертається на одному з декількох можливих рівнів енергії) і в цілому з квантова теорія. Він започаткував свого учня у вивченні флуоресценції атома ртуті. Хоутерманс показує, що стимулювання цього випромінювання світла передбачає збудливу хвилю з частотою трохи вищою, ніж відповідна різниці між енергетичними рівнями атома.
Австрієць, щасливий жити і пристрасний
Отримавши докторську ступінь у 1927 році, Гутерманс на рік пробув у Геттінгені, щоб працювати з Джорджем Гамовим, російським ученим з Ленінграда (нині Санкт-Петербург). Двоє молодих дослідників разом публікують теорію альфа-розпаду, форми радіоактивності. У своїй автобіографії російський фізик опише свого колегу того часу як австрійця, щасливого до життя та захопленого теоретичними питаннями. Теорія Гамова-Гутерманса, що виникла в результаті цієї співпраці, базується на ідеї, що альфа-частинці вдається покинути ядро завдяки тунельному ефекту - уявленню, яке російський фізик щойно розробив.
Ця співпраця закінчилася восени 1928 року, Гутерманс залишив Геттінген, щоб стати асистентом Густава Герца в Технічному університеті Берліна. У 1932 році він отримав дозвіл керувати дослідженнями, працюючи над зміщенням надтонких рівнів (електронних підрівнів через магнітний вплив ядра), викликаних невеликою різницею в масі, що розділяє два ізотопи.
Одночасно він співпрацює з англійським астрофізиком Робертом д'Ескур-Аткінсоном, який також прибув з Геттінгена. Два дослідники працюють над ідеєю, що два досить швидких протони (отже, енергійні) можуть подолати своє електростатичне відштовхування завдяки тунельному ефекту і злитися в ядро дейтерію (h 2), екзотермічна реакція, яка пояснювала б виробництво енергії в зірок. Оскільки ні Гутерманс, ні д'Ескурт-Аткінсон не є теоретиками, вони запрошують Гамова на лижі, щоб обговорити цю реакцію синтезу та встановити його енергетичний баланс. Через десять років Карл Фрідріх фон Вайцзекер у Німеччині та Ганс Бете у Сполучених Штатах посилатимуться на цю новаторську роботу, коли запропонують модель виробництва енергії на зірках сонячного типу.
У Берліні Гутерманс також започаткував дослідження походження електронного мікроскопа. У Технічному університеті Макс Нолл та його студент Ернст Руська працюють над створенням електростатичних лінз для формування мікроскопічних зображень за допомогою сфокусованих електронних пучків. Хоутерманс звертає їх увагу на те, що в такому пристрої роздільна здатність визначається "довжиною хвилі де Бройля" електрона.
У 1930 році під час поїздки до Радянського Союзу Хаутерманс одружився з Шарлоттою Ріфеншталь, яка закінчила докторську ступінь в тому ж інституті, що і він, і в тому ж році. У Берліні подружжя швидко стало відомим за гостинність: випивні вечори, на які були присутні такі гості, як Гамов, Вольфганг Паулі та багато інших, слідували один за одним під їхнім дахом. В основному ми обговорюємо фізику, а також політику та музику. Квартира також є місцем змов, оскільки Хоутерманс, комуніст з юності, повідомляє "апарат спостереження за підприємствами", орган німецької комуністичної партії, що тісно співпрацює з радянською військовою розвідкою. Про роль Хоутерманса відомо мало, але загадкове згадування в партійному документі 1935 р. Свідчить про те, що він виконував місії промислового шпигунства для Радянського Союзу на задоволення своїх прямих спонсорів.
30 січня 1933 р. Нацистська партія прийшла до влади, і почалося переслідування євреїв та всіх, хто не підписався на її ідеї. Гутерманам може загрожувати лише небезпека. В університеті нацистські групи нападають на нього фізично. Нацистська міліція здійснила рейд у його будинку, але не знайшла доказів його комуністичних поглядів. Оскільки він єврей, університету не доведеться довго звільняти за нацистським законом, відомим як "відновлення державної служби".
Наприкінці липня 1933 р. Сім'я Хоутермансів, яка тепер має дочку на ім'я Джованна, втекла з Німеччини. Після об'їзду Парижем та Копенгагеном вона прибуває до Англії, де російський фізик Пьотр Капіца дає Хаутермансу роботу в електронній компанії EMI в Хайнсі. Його роль у команді телевізійних розробників не виконала його, Хоутерманс зобов'язався експериментально перевірити існування стимульованого випромінювання світла атомами, явище, припущене Ейнштейном ще в 1916 році, але ще не перевірене. Через відсутність належного обладнання він повинен припинити свої випробування, але, можливо, він наблизився до відкриття лазерного випромінювання.
У той же час Хоутерманс твердо прагне допомогти всім, хто тікає від нацистського режиму, допомогти німецьким дослідникам-емігрантам знайти роботу. Той факт, що він зустрів Олександра Лейпунського, фізика-ядерника, який приїхав з Харкова в Україну на роботу в Інститут Ернеста Резерфорда в Кембриджі між 1933 і 1934 роками, свідчить про те, що його контакти з радянськими спецслужбами зберігаються.
Еміграція до СРСР
Незважаючи на попередження його матері та колег, які були знайомі з радянськими умовами життя, родина Хоутерманів емігрувала до СРСР навесні 1935 р. Це не була поїздка в невідому країну, не лише тому, що Хоутерманс почувався політично близьким до неї., але ще й тому, що існує професійна перспектива. В рамках своєї великої програми модернізації та індустріалізації Радянський Союз справді прагне компенсувати свою нестачу кваліфікованого персоналу, наймаючи західних вчених, інженерів та спеціалістів з промисловості. Серед них багато фізиків, у тому числі німці, працюватимуть у Фізико-технічному інституті України (УФТІ) у Харкові.
Заснована в 1929 році, UFTI швидко зросла і стала однією з найбільших та найуспішніших дослідницьких організацій в Радянському Союзі, особливо в галузі фізики низьких температур та ядерної фізики. Більше того, в УФТІ тоді знаходиться Ігор Куртчатов, який керуватиме розробкою радянської ядерної зброї. Дослідження, проведені там Лейпунським, теоретиком Левом Ландау та спеціалістом з низьких температур Левом Шубніковим, перетворили Харків на інтелектуальний центр для західних фізиків. Це тим більше вірно з кризою 1929 р. Та захопленням влади нацистами, професійні перспективи європейського дослідника не є райдужними! Коли на початку 1935 року сім'я Хоутерманів прибула до Харкова, вони знайшли невелику колонію емігрантів, включаючи фізиків та письменника Артура Кестлера.
Від фашистського шпигуна до радянського шпигуна
Хаутерманс бере на себе керівництво лабораторією у відділі ядерної фізики Лейпунські. Протягом двох років своєї діяльності в UFTI він перш за все вивчав поведінку теплових нейтронів (або повільних нейтронів), поки наприкінці 1937 р. Його функції різко не закінчилися. Почався сталінський терор, і багато знайомих Хоутерманів зазнають свавільних арештів з подальшим фіктивним процесом.
Фріц і Шарлотта Хаутерманс намагаються якомога швидше покинути країну. Вони їдуть до Москви, щоб виконати обов'язкові формальності щодо виїзду, але під час спроби перетнути кордон Фріца заарештовують і переводять на Луб'янку, штаб-квартиру НКВС, політичної поліції Радянського Союзу.
Через тиждень після арешту чоловіка Шарлотті вдається виїхати з Радянського Союзу з двома дітьми (Ян народився в Харкові в 1935 році) через Балтію. У Копенгагені вона негайно розпочала міжнародну акцію солідарності на користь свого чоловіка та інших фізиків, ув'язнених НКВД. Крім Нільса Бора, беруть участь Вольфганг Паулі, Фредерік та Ірен Жоліо-Кюрі та Альберт Ейнштейн. Ці видатні вчені просять Сталіна та інших радянських політиків повідомити їх про долю Фріца Гутермана. Тим часом Шарлотта, яка працювала в США десятьма роками раніше, повертається викладати там фізику, знаходячи способи безпечного виховання своїх дітей.
Листи, надіслані Сталіну, залишаються без відповіді, але виявляються ефективними: на відміну від більшості мільйонів жертв сталінського терору, Фріц Гутерманс не зникає, не залишаючи слідів. Після численних тортур і допитів його врятує таємний затвор німецько-радянського пакту, що передбачає взаємну доставку біженців, тобто, куди він буде доставлений. Гестапо.
Щоб допитати його про його діяльність у Радянському Союзі, вона замикає його і, безсумнівно, катує також. Дві причини пояснюють, чому Гутерманс не потрапляє в концтабір: з одного боку, підтримка першокласних фізиків, таких як Макс фон Лауе; з іншого боку, нацисти цікавляться його вмінням фізика-ядерника. Справді, з літа 1939 р. Вермахт (німецька армія) розпочав проект з вивчення використання у військовій галузі поділу урану. Він буде позначений терміном «Уранпроект» (урановий проект), оскільки всіх фізиків, які брали в ньому участь, називали «Уранверейн», тобто «Уранський клуб».
16 липня 1940 р. Хоутерманс був звільнений після того, як він визнав гестапо, що прийняв під загрозою смерті шпигувати за НКВС перед виїздом з Радянського Союзу. Пропрацювавши кілька місяців письменником для радянської фізики, він отримав посаду в приватній лабораторії винахідника Манфреда фон Арденни в Берліні-Ліхтерфельде. Через довгий час він все ще буде хвалити "винахідливі та блискучі ідеї, які зробили Гутермана одним із стовпів команди Ліхтерфельде".
Крім усього іншого, група фон Арденна шукала розщеплюються матеріали, які було легше отримати, ніж уран 235. У серпні 1941 р. Хоутерманс написав звіт, в якому пропонував виготовити трансурановий елемент з атомним номером 94, який було б простіше відокремити, ніж ізотопи урану. і який, на його думку, може служити "атомною вибухівкою". Його ідея точно така ж, як і ідея фон Вайцзекера, одного з головних фізиків "Уранпроекту", який подав патент на бомбу на цю тему. Ця ідея трансуранової вибухівки насправді є ідеєю, яку реалізували фізики Манхеттенського проекту в США. До того ж плутоній, оскільки мова йде про нього, і сьогодні є ядерною вибухівкою більшості атомних бомб.
Хаутерманс усвідомлює важливість своєї роботи для "Уранпроекту". Враховуючи, що атомна бомба в руках нацистів була б фатальною, у 1941 році він скористався втечею свого єврейського колеги Фріца Райше до Сполучених Штатів, щоб надіслати усне повідомлення фізикам, які працювали над бомбою в Америці. В основному він каже їм: "Поспішайте, ми майже готові!" Не впевнено, що це повідомлення мало великий вплив на Манхеттенський проект, але в будь-якому випадку це свідчить про величезну мужність Хоутерманса, який, якби його підхід був виявлений, був би засуджений до смертної кари.
Хоутерманс і бомба
Незважаючи на те, що нацисти розглядали його як зрадника, вони змусили Хутерманса взяти на себе керівництво УФТІ після підкорення Харкова в жовтні 1941 р. Його місія полягала в оцінці радянської ядерної фізики та наборі фізиків на місцевий рівень для "Уранпроекту". Під його керівництвом жоден радянський фізик не буде депортований, а також заповітний генератор Ван де Граафа з Харкова, а також інші об'єкти UFTI не будуть демонтовані та транспортовані до Німеччини.
Незважаючи на це, цей епізод перетворив Гутермана на нациста і зрадника в очах радянських фізиків, і репутація, яку вони йому дали після війни, особливо Капіца, яка допомагала йому в Англії, серйозно пошкодила його імідж, особливо серед англосаксонців фізики.
Після цієї спірної місії Гутерманс приєднався до PTR (Physikalisch-Technische Reichsanstalt), німецького метрологічного органу. У складі «Уранпроекту» він працює над нейтронною фізикою. З осені 1943 р. Він працював у Роннебурзі в Тюрінгії, де через безперервні бомбардування Берліна було встановлено службу вивчення радіоактивності. Саме в цей час, розлучившись із Шарлоттою внаслідок дії спеціального закону про розлуки через війну, він зустрів свою колегу хімік Ільзу Бартц, з якою одружився і з якою у нього було троє дітей.
Потім настає епізод, характерний для гумору Хаутерманса. Оскільки цей завзятий курець страждає від нормування сигарет, у нього з'явилася ідея вимагати тютюн, щоб перейти до "визначення норми важкої води" (оксиду дейтерію) в рамках "важливих досліджень для війни" . З цією метою він надсилає фірмовий бланк від ptr на сигаретний завод у Дрездені і справді отримує велику кількість тютюнового порошку. Однак коли він заявив більше, стверджуючи, що отримав "хороші результати", його новий лист потрапив на стіл директора ПТР, який звільнив його з 1 січня 1945 року. У цей критичний етап війни це мається на увазі, що він може опинитися на фронті або у в'язниці.
Знову ж таки підтримка першокласних фізиків - Вернера Гайзенберга та Вальтера Герлаха - врятувала його, призначивши його кандидатурою на "важливе дослідження війни" в університеті Геттінгена. Там Хаутерманс повинен просунути ізотопне відокремлення, але кінець війни негайно перериває його дослідження.
Після того, як британські війська захопили Геттінген у квітні 1945 року, спеціальний американський підрозділ прийшов розслідувати Уранпроект. Хоутерманса допитують, але те, що він розповідає, переконує співрозмовників у тому, що його дослідження не має великого значення. Його не депортували до фермерського залу в Англії, де англійці зачинили та шпигували цілу групу німецьких фізиків з надією отримати інформацію, корисну для американського проекту бомб.
Що міг зробити Гоутерманс після війни? Після того, як нацисти переслідували його як єврея та комуніста, його послідовно вважали «фашистським шпигуном», «шпигуном НКВС» та нацистом.
Знову за допомогою Гейзенберга для нього з’являється нова професійна перспектива. Фізик залучив його до роботи під його керівництвом над експериментальною нейтронною фізикою та над різними проблемами фундаментальної фізики в межах того, що стане Інститутом Макса Планка. Співпрацюючи тоді з теоретиком Паскуалом Джорданом, Гутерманс вивчав часову еволюцію бета-радіоактивного розпаду. Разом з Гансом Йенсеном він також опублікував статтю під назвою "Про теплову дисоціацію вакууму". У той же час він працює над тим, щоб дати свої історичні свідчення. У 1951 році він анонімно видав книгу «Руська чистка» «Die russische Säuberung» («Руська чистка») - книга, написана співавтором з українським істориком Костянтином Штеппою, також пережившим сталінські чистки.
У 1951 році, побачивши Джованну, Яна та їх матір Шарлотту, він вирішив розлучитися з Ільзою. У 1952 році він розпочав плідну четверту кар'єру, коли Бернський університет, Швейцарія, запропонував йому професорську посаду. Цей поворотний момент супроводжувався його повторним шлюбом із Шарлоттою в 1953 р., Оновленому союзі, який, проте, тривав лише кілька місяців. У 1955 році він одружився на четвертому весіллі з Лоре Мюллер - невісткою свого зведеного брата Ганса.
У Берні Гутерманс взяв на себе керівництво Інститутом фізики та ретельно його модернізував. Численні роботи з ядерної фізики, які він розпочав там, варіюються від вивчення космічного випромінювання до радіаційного захисту, стосуються питань фізики елементарних частинок і космічної хімії або стосуються розвитку радіохронології. Саме в цій останній галузі, відкритій Резерфордом на початку ХХ століття, Гутерманс знову піонізував.
Вік землі
Таким чином, він та його команди інтерпретують варіації ізотопів свинцю-урану в метеоритах та розробляють визначення віку Землі. Він виявляє 4,5 мільярда років, значення дуже близьке до поточної оцінки (4,57 мільярда років). Він також розпочинає використання термолюмінесценції для визначення віку мінералів.
1 березня 1966 року в Берні Гутерманс помер від раку легенів. З 1973 року місячний кратер носить його ім'я.