ハンス-ガイガー

ハンス-ガイガー(1882年-1945年)がガイガーカウンターを発明した。

ハンス-ガイガーは、原子粒子を数えるために使用されるガイガーカウンターの発明と、アーネスト-ラザフォードとの核物理学における先駆的な研究で最もよく知られているドイツの核物理学者であった。

ヨハネス-ヴィルヘルム-ガイガーは、30年後の1882年、ドイツのラインラント=プファルツ州ノイシュタット-アンデル=ハールト(現在のノイシュタット-アンデル=ヴァインシュトラーセ)に生まれた。 父ヴィルヘルム-ルートヴィヒ-ガイガーは、1891年から1920年までエアランゲン大学の文献学の教授を務めた。 ガイガーは5人の子供、2人の男の子と3人の女の子のうちの長男で、最初はエアランゲン・ギムナジウムで教育を受け、1901年に卒業した。 彼の義務的な兵役を終えた後、彼はミュンヘン大学で物理学を学び、彼の家庭教師が教授Eilhard Wiedemannだったエアランゲン大学で物理学を学んだ。 彼はガスを介して放電に関する彼の論文のために1906年に後者の機関から博士号を取得しました。

同じ年、ガイガーはイギリスのマンチェスター大学に移り、尊敬される物理学部門に加わりました。 当初、彼はその頭の助手、アーサー-シュスター、ガスイオン化の専門家だった。 1907年にシュスターが出発すると、ガイガーはシュスターの後継者であるアーネスト-ラザフォードと若い物理学者アーネスト-マースデンと共に研究を続けた。 ラザフォードは若いガイガーに深い影響を与え、核物理学への関心を引き起こした。 ガイガーの最も重要な実験のいくつかのパートナーとして始まった彼らの関係は、生涯であり、それらの間の一連の手紙に文書化されています。

ガイガーは、研究室で働く研究生を監督することに加えて、放射性物質からのアルファ粒子の放出のラザフォードの検出に基づいて、放射性放出に 彼らは一緒にこれらのアルファ粒子の研究を始め、ウランが崩壊したときに2つのアルファ粒子が放出されるように見えたことを発見しました。 アルファ粒子は固体の薄い壁を貫通することができるので、ラザフォードとガイガーは原子を通ってまっすぐに動くことができると推定した。 ガイガーは、彼らが金箔を介して、彼らはシンチレーション、または光の小さなフラッシュとして観察された画面上にアルファ粒子の流れを撮影するために使用されるtheapparatusを設計しました。

毎分生成された数千のシンチレーションを手動でカウントするのは面倒な作業でした。 ガイガーは、光の点滅を記録する長い時間をかけて仕事中毒のようなものだったと評判です。 デイビッド-ウィルソンはラザフォードで指摘している。: 1908年に友人のヘンリー・A・バムステッドに宛てた手紙の中で、ラザフォードは「ガイガーは良い人であり、奴隷のように働く…仕事の悪魔であり、彼の平静を乱すことなく一晩中間隔を置いて数えることができた。 私は二分後に激しくのろわれ、紛争から引退しました。”ガイガーは、より正確な技術を発明するために彼らの方法論の行き当たりばったりによって挑戦されました。 彼の解決策は、彼の名前が最も頻繁に関連付けられているマシンである”ガイガーカウンター”の原始的なバージョンでした。 このプロトタイプは、本質的にアルファ粒子の放出をカウントするように設計された高感度の電気装置でした。

ガイガーのシンプルだが独創的な測定装置により、彼とラザフォードは、アルファ粒子が実際には二重に荷電した核粒子であり、高速で移動するヘリウム原子の核と同一であることを識別することができた。 このペアはまた、電気的活性に関与するときの電荷の基本単位を確立し、これは単一の水素原子によって運ばれるものと同等である。 これらの結果は、1908年に”Α粒子の数を数える電気的方法”と”アルファ粒子の電荷と性質”と題された二つの共同論文に掲載されました。”

アルファ粒子で金を砲撃する際、ガイガーとラザフォードは粒子の大部分がまっすぐに通過したことを観察した。 しかし、彼らは予期せず、粒子のいくつかが金の原子と接触すると偏向または散乱され、非常に強力な電場と接触したことを示していることを発見した。 ウィルソンが記録したこの出来事についてのラザフォードの記述は、その重要性を明らかにした:”あなたがティッシュペーパーで十五インチの砲弾を発射し、それが跳ね返ってあなたを襲ったかのようだった。”これらの観測は、ガイガーとマースデンによって、1909年の王立協会の議事録のための”Α粒子の拡散反射について”と題する記事で共同で出版されました。

30年後、ガイガーは「最初はこれをまったく理解できませんでした」とウィルソンは指摘した。 ガイガーは散乱効果の研究を続け、その年にそれについてさらに二つの論文を発表した。 ラザフォードとの最初のものは、”アルファ粒子の分布の確率変動”と題されていました。”第二は、マースデンとの彼の仕事を参照して、”物質によるアルファ粒子の散乱”を扱った。”ラザフォードとマースデンとガイガーの仕事は、最終的に原子がアルファ粒子をはじく正に帯電したコアまたは核を含んでいると結論するために1910年にラザフォードに影響を与えました。 ウィルソンはガイガーの回想によれば、「ある日、ラザフォードは明らかに最高の精神で、私の中に入ってきて、原子がどのように見え、アルファ粒子の大きな偏向を説明する方法を知っていたと私に言った。 非常に同じ日に、私は散乱粒子の数と散乱の角度との間のラザフォードによって期待される関係をテストする実験を開始しました。”

ガイガーの結果は、ラザフォードが1910年に発見したことを公にするよう説得するのに十分正確でした。 それにもかかわらず、ガイガーとマースデンは、1912年の6月にそれらを完了し、別の年のための理論をテストするために彼らの実験を続けました。 その結果は1912年にウィーンでドイツ語で出版され、1913年には哲学誌に英語で出版された。 ウィルソンは、現代物理学者のT・J・トレン博士がこの時期のガイガーとマースデンの研究を特徴づけたと指摘している:「ラザフォードの原子模型の大規模な支持を提供したのは、ガイガーとマースデンの散乱の証拠ではなかった。 むしろ、1913年の春から徐々に入手可能な証拠の星座であり、これは、増加する信念と相まって、ガイガー-マースデンの結果に割り当てられた重要性または外因性の価値を、1912年に本質的に保有していたものを超えて増加させる傾向があった。”

1912年、ガイガーは半減期の短い放射性原子が高速でアルファ粒子を放出すると述べているガイガー-ヌッタル法に名前を付けました。 彼は後にそれを改訂し、1928年にジョージ-ガモウや他の物理学者による新しい理論はそれを冗長にした。 また、1912年にガイガーはベルリンのPhysikalisch-Technische Reichsanstaltの放射能のための新しい実験室のディレクターとしてポストを取るためにドイツに戻り、彼はアルファ粒子だけでなく、ベータ線や他のタイプの放射線を測定するための機器を発明した。

ガイガーの研究は、2人の著名な核物理学者であるJames ChadwickとWalter Botheの研究室に到着したことで、翌年に拡大した。 後者では、ガイガーは一緒に放射性粒子の様々な側面を調査し、長く、実りある専門家協会になるものを形成しました。 しかし、彼らの仕事は第一次世界大戦の勃発によって中断された。 ドイツ軍に入隊したガイガーは、1914年から1918年までマースデンやH・G・J・モーズリーを含むマンチェスター出身の古い同僚の多くと対戦し、砲兵将校として戦った。 何年もの間、前線の塹壕でうずくまっていたガイガーは痛みを伴うリウマチを患っていました。 戦争が終わると、ガイガーはReichsanstaltで彼のポストを再開し、そこで彼はBotheで彼の仕事を続けました。 1920年、ガイガーはエリーザベト・ヘフターと結婚し、3人の息子をもうけた。

ガイガーは1925年にライヒサンシュタルトからキール大学の物理学の教授になるために移動しました。 彼の責任には、学生を教え、かなりの研究チームを導くことが含まれていました。 彼はまた、彼の名前が最も頻繁に関連付けられている楽器であるWalther Muellerと開発する時間を見つけました:ガイガー-ミューラー-カウンター、一般的にガイガー-カウンターと呼ばれています。 電気的にアルファ粒子を検出し、カウントすると、カウンタは、空間内の約一センチメートル以内に、時間内に億秒以内に高速化粒子を見つけることがで それは約1000ボルトの潜在性が応用である中心で電気で絶縁されたワイヤーが付いている小さい金属の容器から成っている。 1925年、ガイガーはコンプトン効果、すなわちX線の散乱を確認するために彼のカウンターを使用し、光量子、またはエネルギーのパケットの存在を解決した。

ガイガーは1929年10月にキールを離れてチュービンゲン大学に移り、物理学の教授および物理学研究所の研究責任者を務めた。 研究所に設置されたガイガーは、ガイガーカウンターの速度と感度を高めるために疲れを知らずに働いた。 彼の努力の結果、彼は宇宙線シャワーと呼ばれる放射線の同時バーストを発見することができ、彼のキャリアの残りのために彼らの研究に集中しました。

ガイガーは1936年にベルリンに戻り、Technische Hochschuleの物理学の椅子を提供されました。 彼のカウンターのアップグレードと宇宙線に関する彼の仕事は続いた。 彼はまた、人工放射能と核分裂(原子の核の分裂)の副産物を研究する核物理学者のチームをリードすることに忙しかった。 また、1936年にガイガーは雑誌Zeitschrift fur Physikの編集を引き継ぎ、彼は彼の死まで維持したポスト。 この時、ガイガーはアドルフ-ヒトラーの国家社会主義党のドイツでの権力の上昇によって促された政治へのまれな遠足を行った。 ナチスは彼らの端に物理学を活用し、第三帝国の利益になる仕事で国の科学者を従事しようとしました。 ガイガーや他の多くの著名な物理学者は、ナチスによる彼らの仕事における政治的干渉の幽霊によって愕然としました。 ヴェルナー・カール・ハイゼンベルクやマックス・ウィーンとともに、ガイガーは理論的、実験的、または技術的にかかわらず、ほとんどの物理学者の見解を表す立場の論文を作成した。 これらの人々は政治的に保守的であったため、国民社会主義者に反対するという彼らの決定は真剣に受け止められ、ドイツの最も著名な物理学者の75人がハイゼンベルク-ウィーン-ガイガー覚書に彼らの名前を入れた。 それは1936年後半に帝国教育省に提示されました。

この文書はドイツの物理学の現状を嘆いており、新進気鋭の物理学者が少なすぎ、国民社会主義者による新聞での理論物理学への攻撃のために学生が主題から恥ずかしがっていたと主張している。 理論物理学と実験物理学は手をつないで行き、それは続けられ、どちらかの枝への攻撃は止まるべきです。 覚書は、少なくとも短期的には、理論物理学への攻撃に停止を置くように見えました。 それはまた、ガイガーと彼の仲間がナチスから自分の仕事に脅威を取った方法を真剣に示しました。

ガイガーは戦争を通じてTechnische Hochschuleで働き続けたが、後半に向かって彼はリウマチでベッドに閉じ込められ、ますます欠席していた。 1938年、ガイガーは王立科学アカデミーからヒューズ・メダル、ロンドン物理学会からデュデル・メダルを授与された。 1945年6月にバベルスベルク近くの自宅が占領されたとき、彼は健康の改善の兆候を示し始めたばかりでした。 ガイガーは重傷を負い、ポツダムに避難することを余儀なくされ、1945年9月24日に死去した。

さらに読む

Beyerchen、Alan D.、ヒトラーの下の科学者:第三帝国の政治と物理学コミュニティ、エール大学出版社、1979。

科学伝記辞典,Volume5,Scribner,1972,pp.330-333.

Williams,Trevor I.,A Biographical Dictionary of Scientists,John Wiley&Sons,1982,p.211.

Wilson,David,Rutherford:Simple Genius,MIT Press,1983.

“Geiger and Proportional Counters,”In Nucleonics,December,1947,pp.69-75.

“Hughes Medal Awarded to Professor Hans Geiger,”In Nature,Volume124,1929,p.893.

クレブス、A.T.、”ハンス-ガイガー: 彼の博士論文の出版の五十周年,23July1906,”In Science,Volume124,1956,p.166.

“マンチェスターのラザフォードの思い出”Nature,Volume141,1938,p.244. □

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