한스 가이거

한스 가이거(1882-1945)가이거 계수기를 발명했다.

한스 가이거는 원자 입자를 세는 데 사용되는 장치 인 가이거 계수기의 발명과 어니스트 러더퍼드와 함께 핵 물리학에 대한 선구적인 작업으로 가장 잘 알려진 독일 핵 물리학 자였습니다.

요하네스 빌헬름 가이거는 1882 년 9 월 30 일 독일 라인란트팔츠주 노이슈타트 안데르하르트(현 노이슈타트 안데르바인슈트라세)에서 태어났다. 그의 아버지 빌헬름 루드비히 가이거는 1891 년부터 1920 년까지 에를 랑겐 대학의 언어학 교수였습니다. 다섯 자녀,두 남자와 세 여자의 장남,가이거는 처음에 그는 1901 년 졸업 에를 랑겐 체육관에서 교육을했다. 그의 의무 병역을 완료 한 후,그는 뮌헨 대학에서 물리학을 공부하고,에를 랑겐 대학에서 그의 교사는 교수 에일하르트 비데만했다. 그는 1906 년 후자 기관에서 가스를 통한 전기 방전에 관한 논문으로 박사 학위를 받았습니다.

같은 해,가이거는 존경 물리학과에 합류하기 위해 영국의 맨체스터 대학으로 이동. 처음에 그는 머리에 조수,아서 슈스터,가스 이온화에 대한 전문가였다. 1907 년 슈스터가 떠났을 때 가이거는 슈스터의 후계자 인 어니스트 러더 포드와 젊은 물리학 자 어니스트 마스 덴과 연구를 계속했습니다. 러더퍼드는 젊은 가이거에게 깊은 영향을 끼쳐 핵 물리학에 대한 관심을 불러 일으켰다. 가이거의 가장 중요한 실험 중 일부에서 파트너로 시작된 그들의 관계는 평생이었고 그들 사이의 일련의 편지로 문서화되었습니다.

가이거는 연구실에서 일하는 학생들을 감독하는 것 외에도 러더퍼드가 방사성 물질에서 알파 입자를 방출하는 것을 탐지 한 기반으로 방사성 배출에 대한 일련의 실험을 시작했습니다. 그들은 함께 이러한 알파 입자를 연구하기 시작하여 우라늄이 분해 될 때 두 개의 알파 입자가 방출되는 것으로 나타났습니다. 알파 입자는 고체의 얇은 벽을 통해 침투 할 수 있기 때문에 러더퍼드와 가이거는 원자를 통해 곧바로 움직일 수 있다고 추정했습니다. 가이거는 알파 입자의 흐름을 금박을 통해 그리고 섬광 또는 작은 빛의 섬광으로 관찰 된 스크린에 쏘는 데 사용되는 장치를 설계했습니다.

분당 수천 개의 섬광을 수동으로 계산하는 것은 힘든 작업이었습니다. 가이거는 일 중독자의 평판 뭔가했다,누가 빛의 섬광을 기록 오랜 시간에 넣어. 데이비드 윌슨은 러더퍼드에서 언급: 1908 년 그의 친구 헨리 범스테드에게 보낸 편지에서 러더퍼드는”가이거는 좋은 사람이고 노예처럼 일하는 사람이다… 나는 2 분 후에 격렬하게 저주하고 충돌에서 은퇴했다.”가이거는 더 정확한 기술을 발명하는 그들의 방법론의 우연에 의해 도전되었다. 그의 해결책은 그의 이름이 가장 자주 관련된 기계 인”가이거 계수기”의 원시 버전이었습니다. 이 프로토 타입은 본질적으로 알파 입자 배출량을 계산하도록 설계된 매우 민감한 전기 장치였습니다.

가이거의 단순하지만 독창적인 측정 장치로 그와 러더퍼드는 알파 입자가 사실 고속으로 이동하는 헬륨 원자의 핵과 동일한 이중 전하를 띤 핵 입자라는 것을 식별할 수 있었다. 이 쌍은 또한 전기 활동에 관여 할 때 전기 전하의 기본 단위를 설정했으며,이는 단일 수소 원자에 의해 운반되는 것과 동일합니다. 이 결과는 1908 년 두 개의 공동 논문에”알파 입자의 수를 세는 전기적 방법”과”알파 입자의 전하 및 특성”이라는 제목으로 출판되었습니다.”

알파 입자로 금을 포격하는 과정에서 가이거와 러더퍼드는 입자의 대부분이 곧장 통과했다는 것을 관찰했다. 그러나 그들은 예기치 않게 금의 원자와 접촉 할 때 몇 개의 입자가 편향되거나 흩어져있어 매우 강력한 전기장과 접촉했음을 발견했습니다. 윌슨에 의해 기록 된 이벤트의 러더 포드의 설명은 그 중요성을 밝혀:”당신이 티슈 페이퍼의 조각에 열 다섯 인치 쉘을 발사 한 것처럼 그것은 다시 튕겨 당신을 공격했다.”이러한 관측은 가이거와 마스덴이 1909 년 6 월 왕립 학회 논문의”알파 입자의 확산 반사에 관한”라는 제목의 기사에서 공동으로 출판되었습니다.

30 년 후 가이거는”처음에는 이것을 전혀 이해할 수 없었다”고 회상했다. 가이거는 산란 효과를 연구하기 위해,그 해에 대해 두 개의 더 많은 논문을 출판했다. 첫 번째는 러더퍼드와 함께”알파 입자 분포의 확률 변화.”두 번째는 마스 덴과 그의 작업을 언급하면서”물질에 의한 알파 입자의 산란”을 다루었습니다.”가이거의 러더퍼드와 마스던의 연구는 1910 년 러더퍼드에 영감을 불어 넣어 원자가 알파 입자를 격퇴시키는 양전하를 띤 핵 또는 핵을 포함하고 있다고 결론 지었다. 윌슨은 가이거의 회상을 언급”어느 날 러더 포드,분명히 영혼의 최고에,내 와서 그는 지금 원자가 어떻게 생겼는지 알고 어떻게 알파 입자의 큰 편향을 설명하는 나에게 말했다. 바로 그 날,나는 러더퍼드에 의해 흩어져있는 입자의 수와 산란의 각도 사이의 관계를 테스트하는 실험을 시작했다.”

가이거의 결과는 1910 년 그의 발견과 함께 러더퍼드가 공개하도록 설득 할만큼 정확했다. 그럼에도 불구하고 가이거와 마스덴은 1 년 동안 이론을 시험하기 위해 실험을 계속하여 1912 년 6 월에 완성했습니다. 그들의 결과는 1912 년 비엔나에서 독일어로,1913 년 4 월 철학 잡지에서 영어로 출판되었다. 윌슨은 현대 물리학 학자인 티 제이 트렌 박사가 가이거와 마스덴의 이 시기의 연구를 특징짓고 있다고 지적했다:”러더퍼드의 원자 모델에 대한 엄청난 지원을 제공하는 것은 가이거-마스덴의 산란 증거가 아니었다. 그것은,오히려,1913 년 봄이,차례로,성장 신념과 결합에서 점차적으로 사용할 수있는 증거의 별자리했다,의미 또는 외부 값이 가이거-마스 덴에 할당 증가 경향 결과는 그들이 본질적으로 1912 년 7 월 소유 넘어.”

1912 년 가이거는 짧은 반감기를 가진 방사성 원자가 고속으로 알파 입자를 방출한다고 가이거-누탈 법칙에 그의 이름을 붙였다. 그는 나중에 그것을 수정했고,1928 년에 조지 가모 프와 다른 물리학 자들의 새로운 이론이 그것을 중복하게 만들었습니다. 또한 1912 년 가이거는 독일로 돌아와 베를린의 체칼리슈-테크니슈 라이산슈탈트의 새로운 방사능 연구소장직을 맡았고,그곳에서 알파 입자뿐만 아니라 베타선 및 다른 종류의 방사선을 측정하는 도구를 발명했다.

가이거의 연구는 이듬해 제임스 채드윅과 월터 보테의 두 저명한 핵 물리학자의 실험실에 도착하면서 확대되었다. 후자와 함께 가이거는 방사성 입자의 다양한 측면을 함께 조사하면서 길고 유익한 전문 협회가 될 것을 형성했습니다. 그러나 그들의 작업은 제 1 차 세계 대전의 발발에 의해 중단되었습니다. 독일 군대에 입대 한 가이거는 1914 년부터 1918 년까지 마스 덴과 헤이 제이 모슬리를 포함하여 맨체스터에서 온 그의 옛 동료 중 많은 사람들과 맞은편의 포병 장교로 싸웠다. 년 고통스러운 류머티즘과 가이거 왼쪽 최전선에 참호에 웅크 리고 보냈다. 전쟁이 끝나자 가이거는 라이히산슈탈트에서 자신의 직책을 재개했고,그곳에서 보테와 함께 일을 계속했다. 1920 년 가이거는 세 아들을 낳은 엘리자베스 헤프터와 결혼했습니다.

가이거는 1925 년 라이히산슈탈트에서 출발하여 킬대학의 물리학교수가 되었다. 그의 책임에는 학생들을 가르치고 상당한 연구 팀을 안내하는 것이 포함되었습니다. 그는 또한 발터 뮬러,그의 이름이 가장 자주 관련된 악기와 함께 개발할 시간을 찾았습니다:가이거-뮬러 카운터,일반적으로 가이거 계수기라고합니다. 알파 입자를 전기적으로 감지하고 계산함으로써,카운터는 공간에서 약 1 센티미터 내에서 그리고 1 억 번째 초 이내에 과속 입자를 찾을 수 있습니다. 그것은 대략 1000 볼트의 잠재력이 적용되는 그것의 심혼에 전기로 격리된 철사를 가진 작은 금속 콘테이너로 이루어져 있습니다. 1925 년 가이거는 콤프 턴 효과,즉 빛의 양자 또는 에너지 패킷의 존재를 정착 한 엑스레이의 산란을 확인하기 위해 카운터를 사용했습니다.

가이거는 1929 년 10 월 튜빙겐 대학교로 킬을 떠나 물리학연구소의 물리학 교수이자 연구 책임자로 재직했다. 연구소에 설치된 가이거는 가이거 계수기의 속도와 감도를 높이기 위해 끊임없이 노력했습니다. 그의 노력의 결과로,그는 우주 광선 샤워라는 방사선의 동시 파열을 발견 할 수 있었다,그의 경력의 나머지 부분에 대한 자신의 연구에 집중.

가이거는 1936 년 테크니슈 호슐레의 물리학위원장을 받고 베를린으로 돌아왔다. 그의 카운터 업그레이드와 우주 광선에 대한 그의 작업은 계속되었습니다. 그는 또한 인공 방사능과 핵분열의 부산물(원자핵의 분열)을 연구하는 핵 물리학 자 팀을 이끌고 바빴다. 또한 1936 년 가이거는 저널의 편집직을 인수했습니다. 그것은 가이거 또한 정치에 드문 여행을 만들어이 시간에,아돌프 히틀러의 국가 사회당의 독일의 권력에 상승에 의해 자극했다. 나치는 물리학을 자신의 목적에 활용하고 제 3 제국에 도움이 될 작업에 국가의 과학자를 참여시키기 위해 노력했다. 가이거와 다른 많은 저명한 물리학 자들은 나치에 의해 자신의 작품에 정치적 간섭의 유령에 의해 경악했다. 함께 베르너 칼 하이젠 베르크와 맥스 빈,가이거는 이론적,실험적,또는 기술적 여부,대부분의 물리학 자의 견해를 나타내는 위치 논문을 구성했다. 이 사람들이 정치적으로 보수적이었기 때문에,국가 사회주의자들을 반대하는 그들의 결정은 심각하게 받아들여졌고,독일의 가장 유명한 물리학자 75 명이 하이젠베르크-빈-가이거 각서에 그들의 이름을 올렸다. 그것은 1936 년 후반에 제국 교육부에 제출되었습니다.

이 문서는 독일의 물리학 상태를 한탄하면서,떠오르는 물리학자가 너무 적었고,학생들이 국가 사회주의자들의 신문에서 이론 물리학에 대한 공격으로 인해 주제에서 멀어지고 있다고 주장했다. 이론 및 실험 물리학은 손에 손을 갔다,그것은 계속,어느 지점에 대한 공격은 중단해야한다. 이 각서는 이론 물리학에 대한 공격을 적어도 단기적으로 중단시키는 것처럼 보였다. 그것은 또한 가이거와 그의 동료들이 나치로부터 그들의 일에 위협을 얼마나 심각하게 받아 들였는지를 설명했습니다.

가이거는 전쟁을 통해 테크니슈 호슐레에서 계속 일했지만,후반부에는 류머티즘과 함께 침대에 갇히게 되었다. 가이거 1938 년 왕립 과학 아카데미와 런던 물리학 학회에서 두델 메달에서 휴즈 메달을 수상했다. 그는 1945 년 6 월 바벨스베르그 근처의 집이 점령되었을 때 건강 상태가 개선될 조짐을 보이기 시작했다. 심하게 고통을 겪은 가이거는 1945 년 9 월 24 일에 사망 한 포츠담에서 도망쳐 피난처를 찾아야했습니다.

추가 읽기

베이어헨,앨런 디,히틀러의 과학자:제 3 제국의 정치와 물리학 공동체,예일 대학 출판부,1979.

과학 전기 사전,5 권,스크라이브 너,1972,330-333 쪽.

윌리엄스,트레버 I.,전기전의 과학자,John Wiley&아들이,1982,p. 211.1983 년 11 월 15 일.

“가이거 및 비례 카운터,”핵자,1947 년 12 월,69-75 쪽.

“한스 가이거 교수에게 수여 된 휴즈 메달,”자연에서,볼륨 124,1929,피.893.

크렙스,에이티,”한스 가이거: 그의 박사 학위 논문 출판 50 주년,1906 년 7 월 23 일,”과학,124 권,1956,166 쪽.

“맨체스터에있는 러더 포드의 추억,”자연,볼륨 141,1938,피.244. □

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