Walter Bothe

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Walter Bothe est né à Oranienburg, en Allemagne, le 8 janvier 1891. Il a étudié la physique auprès de Max Planck à l'Université de Berlin (1908-12) et a obtenu son doctorat en 1914.

Bothe a combattu pendant la Première Guerre mondiale pendant la Première Guerre mondiale et a été fait prisonnier par l'armée russe sur le front de l'Est. Il n'a été libéré qu'en 1920.

Il enseigne à la Physikalisch-Technische Reinsanstalt et montre en 1929 que les rayons cosmiques qui bombardent la Terre ne sont pas composés de photons mais de particules massives.

Bothe a été nommé professeur de physique à l'Université de Giessen (1930-32), l'Université de Heidelberg (1932-34) et directeur de l'Institut Max Planck pour la recherche médicale.

Walter Bothe, qui a remporté le prix Nobel de physique en 1954, est décédé en 1959.


Contributions de Walther Bothe à la compréhension de la dualité onde-particule de la lumière ☆

On sait peu que lors de la naissance de la mécanique quantique Walther Bothe (1891-1957) a publié de la mi-1923 à la fin de 1926, en partie avec Hans Geiger (1882-1945), pas moins de 20 articles, tous traitant de la lumière quanta (photons). Environ la moitié des publications (11) sont de nature expérimentale, le reste traite de problèmes théoriques. Cet article présente les contributions expérimentales et théoriques de Walther Bothe à la compréhension de la dualité particule-onde de la lumière au milieu des années 1920, pour laquelle l'interaction entre les idées expérimentales et théoriques joue un rôle essentiel.


Les premières années [ modifier | modifier la source]

En 1913, Bothe rejoint la Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR, Institut Physique et Technique du Reich aujourd'hui, le Physikalisch-Technische Bundesanstalt), où il resta jusqu'en 1930. Hans Geiger y avait été nommé directeur du nouveau Laboratoire de radioactivité en 1912. Au PTR, Bothe fut assistant de Geiger de 1913 à 1920, membre scientifique de l'équipe de Geiger de 1920 à 1927, et de 1927 à 1930, il succéda à Geiger comme directeur du Laboratoire de radioactivité. Ώ] ΐ] Α] Β]

En mai 1914, Bothe se porte volontaire pour servir dans la cavalerie allemande. Il a été fait prisonnier par les Russes et incarcéré en Russie pendant cinq ans. Là-bas, il a appris la langue russe et a travaillé sur des problèmes de physique théorique liés à ses études de doctorat. Il retourne en Allemagne en 1920, avec une épouse russe. Α]

À son retour de Russie, Bothe a continué son emploi au PTR sous Hans Geiger dans le laboratoire de radioactivité là-bas. En 1924, Bothe publie sa méthode des coïncidences. Puis et dans les années suivantes, il a appliqué cette méthode à l'étude expérimentale des réactions nucléaires, de l'effet Compton et de la dualité onde-particule de la lumière. La méthode des coïncidences de Bothe et ses applications lui ont valu le prix Nobel de physique en 1954. Β] Γ] Δ] Ε]

En 1925, alors qu'il était encore au PTR, Bothe devint un Privatdozent à l'Université de Berlin, ce qui signifie qu'il a terminé son Habilitation, et, en 1929, il est devenu un professeur ausserordentlicher (professeur extraordinaire) là-bas. Ώ] ΐ]

En 1927, Bothe commença l'étude de la transmutation des éléments légers par bombardement de particules alpha. À partir d'une enquête conjointe avec H. Fränz et Heinz Pose en 1928, Bothe et Fränz ont corrélé les produits de réaction des interactions nucléaires aux niveaux d'énergie nucléaire. Α] Β] Ε]

En 1929, en collaboration avec Werner Kolhörster et Bruno Rossi invités dans le laboratoire de Bothe au PTR, Bothe commence l'étude des rayons cosmiques. L'étude du rayonnement cosmique serait menée par Bothe pour le reste de sa vie. Β] Ε]

En 1930, il devient professeur ordentlicher (professeur ordinaire) et directeur du département de physique à la Justus Liebig-Universität Giessen. Cette année-là, en collaboration avec Herbert Becker, Bothe bombarda le béryllium, le bore et le lithium avec des particules alpha de polonium et observa une nouvelle forme de rayonnement pénétrant. En 1932, James Chadwick a identifié ce rayonnement comme étant le neutron. Ώ] ΐ] Α]

Heidelberg[modifier | modifier la source]

Walther Bothe, Stuttgart, 1935

En 1932, Bothe avait succédé à Philipp Lenard à la direction de la Institut Physikalische und Radiologische (Institut de physique et de radiologie) de l'Université de Heidelberg. C'est alors que Rudolf Fleischmann devient assistant d'enseignement de Bothe. Lorsqu'Adolf Hitler devint chancelier d'Allemagne le 30 janvier 1933, le concept de Deutsche Physik a pris plus de faveur ainsi que de ferveur, c'était la physique antisémite et anti-théorique, en particulier la physique moderne, y compris la mécanique quantique et la physique atomique et nucléaire. Tel qu'il est appliqué dans l'environnement universitaire, les facteurs politiques ont pris le pas sur le concept historiquement appliqué de capacité universitaire, même si ses deux plus éminents partisans étaient les lauréats du prix Nobel de physique Philipp Lenard et Johannes Stark. ⎖] Les partisans de Deutsche Physik a lancé des attaques vicieuses contre les principaux physiciens théoriciens. Alors que Lenard était à la retraite de l'Université de Heidelberg, il y avait toujours une influence significative. En 1934, Lenard avait réussi à faire relever Bothe de son poste de directeur de l'Institut de physique et de radiologie de l'Université de Heidelberg, après quoi Bothe put devenir le directeur du Institut de Physique (Institut de physique) de la Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung (KWImF, Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research aujourd'hui, Max-Planck Institut für medizinische Forschung), à Heidelberg, en remplacement de Karl W. Hauser, récemment décédé. Ludolf von Krehl, directeur de la KWImF, et Max Planck, président de la Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society, aujourd'hui la Max Planck Society), avaient proposé la direction à Bothe pour conjurer la possibilité de son émigration. Bothe a occupé la direction de l'Institut de physique du KWImF jusqu'à sa mort en 1957. Pendant son séjour au KWImF, Bothe a occupé un poste de professeur honoraire à l'Université de Heidelberg, qu'il a occupé jusqu'en 1946. Fleischmann est allé avec Bothe et a travaillé avec lui jusqu'à 1941. Pour son personnel, Bothe a recruté des scientifiques dont Wolfgang Gentner (1936-1945), Heinz Maier-Leibnitz (1936 -&# 160 ?) - qui avait fait son doctorat avec le lauréat du prix Nobel James Franck et a été fortement recommandé par Robert Pohl et Georg Joos et Arnold Flammersfeld (1939-1941). Peter Jensen et Erwin Fünfer faisaient également partie de son équipe. Ώ] ΐ] Α] ⎗] ⎘] ⎙] ⎚]

En 1938, Bothe et Gentner ont publié sur la dépendance énergétique du photo-effet nucléaire. Ce fut la première preuve claire que les spectres d'absorption nucléaire sont cumulatifs et continus, un effet connu sous le nom de résonance nucléaire géante dipolaire. Cela a été expliqué théoriquement une décennie plus tard par les physiciens J. Hans D. Jensen, Helmut Steinwedel, Peter Jensen, Michael Goldhaber et Edward Teller. Α]

Toujours en 1938, Maier-Leibniz construisit une chambre à nuages ​​Wilson. Les images de la chambre à nuages ​​ont été utilisées par Bothe, Gentner et Maier-Leibniz pour publier, en 1940, le Atlas d'images typiques de chambres à nuages, qui est devenu une référence standard pour identifier les particules dispersées. Α] Ε]

1er cyclotron allemand [ modifier | modifier la source]

À la fin de 1937, les succès rapides de Bothe et Gentner avec la construction et les utilisations de recherche d'un générateur Van de Graaff les avaient amenés à envisager la construction d'un cyclotron. En novembre, un rapport avait déjà été envoyé au président de la Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society aujourd'hui, la Max Planck Society), et Bothe a commencé à obtenir des fonds de la Helmholtz-Gesellschaft (Société Helmholtz aujourd'hui, la Association Helmholtz des centres de recherche allemands), les Ministère du Kultus du Badischen (Ministère de la Culture de Baden), I.G. Farben, le KWG et divers autres organismes axés sur la recherche. Les premières promesses ont conduit à commander un aimant à Siemens en septembre 1938, cependant, d'autres financements deviennent alors problématiques. A cette époque, Gentner a poursuivi ses recherches sur le photoeffet nucléaire, à l'aide du générateur Van de Graaff, qui avait été amélioré pour produire des énergies légèrement inférieures à 1 MeV. Lorsque sa ligne de recherche fut achevée avec les réactions 7 Li (p, gamma) et 11 B (p, gamma) et sur l'isomère nucléaire 80 Br, Gentner consacra tous ses efforts à la construction du cyclotron projeté. ⎛]

Afin de faciliter la construction du cyclotron, fin 1938 et en 1939, avec l'aide d'une bourse du Helmholtz-Gesellschaft, Gentner a été envoyé au Radiation Laboratory de l'Université de Californie (aujourd'hui, le Lawrence Berkeley National Laboratory) à Berkeley, en Californie. À la suite de cette visite, Gentner a noué une relation de coopération avec Emilio G. Segrè et Donald Cooksey. ⎛]

Après l'armistice entre la France et l'Allemagne à l'été 1940, Bothe et Gentner reçurent l'ordre d'inspecter le cyclotron que Frédéric Joliot-Curie avait construit à Paris. Bien qu'il ait été construit, il n'était pas encore opérationnel. En septembre 1940, Gentner reçut l'ordre de former un groupe pour mettre le cyclotron en service. Hermann Dänzer de l'Université de Francfort a participé à cet effort. Pendant son séjour à Paris, Gentner a pu libérer Frédéric Joliot-Curie et Paul Langevin, qui avaient été arrêtés et détenus. A la fin de l'hiver 1941/1942, le cyclotron était opérationnel avec un faisceau de deutons de 7 MeV. L'uranium et le thorium ont été irradiés avec le faisceau, et les sous-produits ont été envoyés à Otto Hahn au Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie (KWIC, Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry, aujourd'hui, l'Institut Max Planck de chimie), à ​​Berlin. À la mi-1942, le successeur de Gentner à Paris, était Wolfgang Riezler de Bonn. ⎛] ⎜] ⎝]

C'est au cours de 1941 que Bothe avait acquis tous les fonds nécessaires pour achever la construction du cyclotron. L'aimant a été livré en mars 1943 et le premier faisceau de deutéron a été émis en décembre. La cérémonie d'inauguration du cyclotron a eu lieu le 2 juin 1944. Alors qu'il y avait eu d'autres cyclotrons en construction, celui de Bothe était le premier cyclotron opérationnel en Allemagne. ΐ] ⎛]

Club de l'uranium[modifier | modifier la source]

Le projet d'énergie nucléaire allemand, également connu sous le nom de Uranverein (Uranium Club), a débuté au printemps 1939 sous les auspices du Reichsforschungsrat (RFR, Conseil de la recherche du Reich) de la Ministère du Reichserziehungs (REM, ministère de l'Éducation du Reich). Au 1er septembre, le Heereswaffenamt (HWA, Army Ordnance Office) a éliminé le RFR et a repris l'effort. Sous le contrôle de la HWA, le Uranverein a tenu sa première réunion le 16 septembre. La réunion a été organisée par Kurt Diebner, conseiller de la HWA, et s'est tenue à Berlin. Les invités comprenaient Walther Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch et Georg Stetter. Une deuxième réunion a eu lieu peu de temps après et comprenait Klaus Clusius, Robert Döpel, Werner Heisenberg et Carl Friedrich von Weizsäcker. Avec Bothe comme l'un des principaux, Wolfgang Gentner, Arnold Flammersfeld, Rudolf Fleischmann, Erwin Fünfer et Peter Jensen ont rapidement été entraînés à travailler pour le Uranverein. Leurs recherches ont été publiées dans le Kernphysikalische Forschungsberichte (Rapports de recherche en physique nucléaire) voir ci-dessous la section Rapports internes. Pour le Uranverein, Bothe, et jusqu'à 6 membres de son équipe en 1942, ont travaillé sur la détermination expérimentale des constantes atomiques, la distribution d'énergie des fragments de fission et les sections efficaces nucléaires. Les résultats expérimentaux de Bothe sur l'absorption des neutrons dans le graphite ont été au centre de la décision allemande de privilégier l'eau lourde comme modérateur de neutrons. ⎞] ⎟] ⎠]

À la fin de 1941, il était évident que le projet d'énergie nucléaire n'apporterait pas une contribution décisive à la fin de l'effort de guerre à court terme. Contrôle HWA de la Uranverein a été cédé au RFR en juillet 1942. Le projet d'énergie nucléaire a par la suite maintenu son kriegswichtig (important pour la guerre) la désignation et le financement ont continué de l'armée. Cependant, le projet électronucléaire allemand s'est ensuite décomposé en les principaux domaines suivants : la production d'uranium et d'eau lourde, la séparation des isotopes de l'uranium et la Uranmaschine (machine à uranium, c'est-à-dire réacteur nucléaire). De plus, le projet était alors essentiellement divisé entre neuf instituts, où les directeurs dominaient la recherche et fixaient leurs propres programmes de recherche. les deux Institut de Physique était l'un des neuf instituts. Les huit autres instituts ou installations étaient : l'Institut de chimie physique de l'Université Ludwig Maximilian de Munich, le HWA Versuchsstelle (station d'essai) à Gottow, le Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, le Département de chimie physique de l'Université de Hambourg, le Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik, le deuxième institut de physique expérimentale de l'université Georg-August de Göttingen, l'Auergesellschaft et le II. Institut Physikalisches à l'Université de Vienne. ⎡] ⎢] ⎣] ⎤]

Après la Seconde Guerre mondiale[modifier | modifier la source]

De 1946 à 1957, en plus de son poste au KWImF, Both était un professeur ordentlicher (professeur ordinaire) à l'Université de Heidelberg. Ώ] ΐ]

A la fin de la Seconde Guerre mondiale, les Alliés s'étaient emparés du cyclotron d'Heidelberg. En 1949, son contrôle a été rendu à Bothe. Ώ]

En 1956 et 1957, Bothe était membre de la Arbeitskreis Kernphysik (Groupe de travail sur la physique nucléaire) du Fachkommission II "Forschung und Nachwuchs" (Commission II "Recherche et Croissance") de la Commission de l'atome allemande (DAtK, Commission allemande de l'énergie atomique). Les autres membres du Groupe de travail sur la physique nucléaire en 1956 et 1957 étaient : Werner Heisenberg (président), Hans Kopfermann (vice-président), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Liebnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher et Carl Friedrich von Weizsäcker. Wolfgang Paul était également membre du groupe en 1957. ⎥]

Fin 1957, Gentner était en pourparlers avec Otto Hahn, président de la Max-Planck Gesellschaft (MPG, Max Planck Society, successeur de la Kaiser-Wilhelm Gesellschaft), et avec le Sénat du MPG pour créer un nouvel institut sous leurs auspices. Essentiellement, Walther Bothe Institut de Physique au Max-Planck Institut für medizinische Forschung, à Heidelberg, devait être scindée pour devenir un institut à part entière du MPG. La décision d'aller de l'avant a été prise en mai 1958. Gentner a été nommé directeur de la Max-Planck Institut für Kernphysik (MPIK, Max Planck Institute for Nuclear Physics) le 1er octobre, et il a également reçu le poste de professeur ordentlicher (professeur ordinaire) à l'Université de Heidelberg. Bothe n'avait pas vécu pour voir la création définitive du MPIK, car il était décédé en février de la même année. ⎛] ⎦]

Bothe était un patriote allemand qui n'a pas donné d'excuses pour son travail avec le Uranverein. Cependant, l'impatience de Bothe à l'égard de la politique nationale-socialiste en Allemagne l'a fait suspecter et enquêter par la Gestapo. Α]


Chronologie de l'histoire de la chimie nucléaire

En 1895, Wilhelm Röntgen a étudié le rayonnement cathodique, qui se produit lorsqu'une charge électrique est appliquée à deux plaques métalliques à l'intérieur d'un tube de verre rempli de gaz raréfié. Bien que l'appareil ait été masqué, il a remarqué une faible lumière sur des écrans sensibles à la lumière qui se trouvaient à proximité. D'autres investigations ont révélé que cela était causé par un type de rayonnement pénétrant, jusqu'alors inconnu. Les rayons X sont devenus un outil puissant pour les expériences physiques et l'examen de l'intérieur du corps. Il a reçu un prix Nobel de la paix pour ses travaux sur la physique atomique et les rayons X.

Henri Becquerel

En 1896, ses travaux antérieurs ont été éclipsés par sa découverte du phénomène de la radioactivité naturelle. Lorsque Henri Becquerel a enquêté sur les rayons X nouvellement découverts en 1896, cela a conduit à des études sur la façon dont les sels d'uranium sont affectés par la lumière. Par accident, il a découvert que les sels d'uranium émettent spontanément un rayonnement pénétrant qui peut être enregistré sur une plaque photographique. D'autres études ont clairement montré que ce rayonnement était quelque chose de nouveau et non un rayonnement X : il avait découvert un nouveau phénomène, la radioactivité.

Pierre Curie

La découverte de la radioactivité en 1896 par Henri Becquerel inspira Marie et Pierre Curie à approfondir l'étude de ce phénomène. Ils ont examiné de nombreuses substances et minéraux à la recherche de signes de radioactivité. Ils ont découvert que la pechblende minérale était plus radioactive que l'uranium et ont conclu qu'elle devait contenir d'autres substances radioactives. Ils ont réussi à en extraire deux éléments jusque-là inconnus, le polonium et le radium, tous deux plus radioactifs que l'uranium.

Marie Curie

Elle était une physicienne et chimiste polonaise et naturalisée française qui a mené des recherches pionnières sur la radioactivité. Elle a été la première femme à remporter un prix Nobel et la première personne et la seule femme à gagner deux fois. Elle a découvert que les rayons d'uranium faisaient conduire l'électricité à l'air autour d'un échantillon. Elle a aidé à réfuter cette ancienne hypothèse selon laquelle les atomes étaient indivisibles.

Hans Geiger

Il est connu comme le co-inventeur du composant détecteur du compteur Geiger et pour l'expérience Geiger-Marsden qui a découvert le noyau atomique. En 1911, Geiger et John Mitchell Nuttall ont découvert la loi (ou règle) de Geiger-Nuttall et ont réalisé des expériences qui ont conduit au modèle atomique de Rutherford.

James Chadwick

Lorsque Herbert Becker et Walter Bothe ont dirigé des particules alpha (noyaux d'hélium) sur le béryllium en 1930, un rayonnement puissant et pénétrant a été émis. Une hypothèse était qu'il pourrait s'agir d'un rayonnement électromagnétique de haute énergie. En 1932, cependant, James Chadwick a prouvé qu'il s'agissait d'une particule neutre avec à peu près la même masse qu'un proton. Ernest Rutherford avait déjà proposé qu'une telle particule puisse exister dans les noyaux atomiques. Son existence désormais prouvée, on l'appelait un "neutron".

Léo Szilard

Il a conçu la réaction nucléaire en chaîne en 1933, a breveté l'idée d'un réacteur nucléaire avec Enrico Fermi et, à la fin de 1939, a écrit la lettre pour la signature d'Albert Einstein qui a abouti au projet Manhattan qui a construit la bombe atomique. Il a également aidé à découvrir un moyen de séparation isotopique. Cette méthode est devenue connue sous le nom d'effet Szilard-Chalmers et a été largement utilisée dans la préparation d'isotopes médicaux.

Enrico Fermi

En 1934, il a développé la théorie de la désintégration ß, fusionnant des travaux antérieurs sur la théorie du rayonnement avec l'idée de Pauli sur le neutrino. Il a démontré que la transformation nucléaire se produit dans presque tous les éléments soumis au bombardement neutronique. Ces travaux ont abouti la même année à la découverte de neutrons lents, conduisant à la découverte de la fission nucléaire et à la production d'éléments situés au-delà de ce qui était jusqu'alors le tableau périodique. Il a aidé à diriger la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée.

J. Robert Oppenheimer

Oppenheimer faisait partie de ceux qui ont été crédités d'être le "père de la bombe atomique" pour leur rôle dans le projet Manhattan, l'entreprise de la Seconde Guerre mondiale qui a développé les premières armes nucléaires utilisées dans les bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki. En tant que scientifique, ses étudiants et ses collègues se souviennent d'Oppenheimer comme d'un brillant chercheur et d'un enseignant engageant qui fut le fondateur de la physique théorique moderne aux États-Unis.

Edward Teller et Stanislaw Ulam

La conception Teller-Ulam est le concept technique derrière les armes thermonucléaires modernes, également connues sous le nom de bombes à hydrogène. La conception Teller-Ulam a été pendant de nombreuses années considérée comme l'un des meilleurs secrets nucléaires, et même aujourd'hui, elle n'est pas discutée en détail par les publications officielles avec des origines "derrière la clôture" de la classification.

Willard Frank Libby

Le carbone est un composant fondamental de toute matière vivante. Dans la nature, il existe deux variantes, ou isotopes : le carbone 12, qui est stable, et le carbone 14, qui est radioactif. Le carbone 14 se forme dans l'atmosphère sous l'action du rayonnement cosmique, puis se détériore. Lorsqu'un organisme meurt et que l'apport de carbone de l'atmosphère cesse, la teneur en carbone 14 diminue par décroissance radioactive à un taux fixe. En 1949, Willard Libby a développé une méthode pour l'appliquer afin de déterminer l'âge des fossiles et des reliques archéologiques. Il a également reçu un prix Nobel de la paix pour ses travaux en chimie nucléaire.


Walter Bothe, Physiker, Atomphysiker, D-undtiert

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Walther Wilhelm Georg Bothe

Walther Bothe était un brillant physicien nucléaire allemand qui, en 1954, a remporté le prix Nobel de physique avec Max Born pour la méthode des coïncidences et ses découvertes.

Sa jeunesse et son éducation

Walther Wilhelm Georg Bothe est né le 8 janvier 1891 de Charlotte Hartung et Fritz Bothe, un marchand. Il était originaire d'Oranienberg, une ville du Brandebourg, en Allemagne.

De 1908 à 1912, il étudie la physique, la chimie et les mathématiques à l'université de Berlin. Il poursuit ses études et prépare un doctorat, sous la direction du brillant physicien Max Planck, qu'il obtient en 1914. Sa thèse porte sur la théorie moléculaire de la réfraction, de la réflexion, de la dispersion et de l'extinction.

Cheminement de carrière

Pendant la Première Guerre mondiale, Bothe était mitrailleur dans l'armée allemande. En 1915, il a été capturé par les Russes et a passé du temps en Sibérie pendant sa captivité. En tant que scientifique accompli, il a choisi de passer son temps de prisonnier de guerre à apprendre à parler et à lire le russe et a poursuivi ses études de recherche. Il a aussi trouvé une femme.

De retour en Allemagne en 1920, avec son épouse russe, Barbara Below, et il obtient un poste au laboratoire radioactif de Physikalisch-Technische Reichsanstalt. Il devient directeur du laboratoire en 1927. C'est ici qu'il collabore avec Hans Geiger et fait ses découvertes les plus importantes.

Pendant ce temps, Bothe était également professeur à l'Université de Berlin.

En 1931, il devient professeur à l'Université de Giessen et en 1934, il devient directeur de l'Institut de physique de l'Institut Max Planck de recherche médicale à Heidelberg, où il reste jusqu'à sa mort.

Bothe a également déplacé son travail à l'Université de Heidelberg en 1934 et y a été professeur de 1946 à 1957.

Réalisations majeures

Entre 1923 et 1926 Bothe a concentré une grande partie de son travail sur la diffusion des rayons alpha et bêta.

Bothe a travaillé avec Hans Geiger et, ensemble, ils ont étudié l'émission d'électrons par les rayons X pour tester le modèle quantique de Bohr de l'atome. Ils ont utilisé deux tubes compteurs Geiger, l'un pour détecter les rayons X diffusés et l'autre pour détecter les électrons en recul, pour étudier les coïncidences des collisions Compton individuelles.

En 1924, Bothe a ensuite conçu un circuit de coïncidence - ce circuit a été considéré comme la première porte logique ET. L'exécution de plusieurs compteurs en coïncidence a permis aux scientifiques de calculer le moment angulaire d'une particule et ainsi ils ont démontré que le moment et l'énergie sont conservés au niveau atomique.

Quatre ans plus tard, en 1929, Bothe approfondit ses recherches sur l'effet Compton et utilisa à nouveau la méthode des coïncidences avec Werner Kolhärster pour établir la nature particulaire des rayons cosmiques. Leurs expériences ont montré que les rayons étaient composés de rayons gamma et de particules de haute énergie.

Bothe s'est également intéressé à la transmutation des éléments et en 1930, avec Herbert Becker, il a obtenu une forme de rayonnement jamais vue auparavant à partir du béryllium qui avait été bombardé par des particules alpha. Cette étude a conduit Sir James Chadwick à découvrir le neutron en 1932.

Il a supervisé la construction du premier cyclotron allemand, un appareil capable d'accélérer des particules (comme des protons) le long d'une trajectoire en spirale, qui a été achevée en 1943.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, il a travaillé à la recherche sur l'énergie nucléaire.

Après la guerre, Bothe a utilisé le cyclotron allemand pour produire des isotopes radioactifs pour ses études de médecine.

En plus de nombreux articles scientifiques, il a publié en 1948 "Physique nucléaire et rayons cosmiques".

Il a reçu la médaille Max Planck en 1953.

Bothe a reçu le prix Nobel de physique 1954 pour la méthode des coïncidences et ses découvertes faites avec Max Born.

Vie privée

Bothe a épousé Barbara Below de Moscou en 1920 et ils ont eu deux filles.

Il aimait les vacances à la montagne et peignait souvent à l'huile ou à l'aquarelle. Il était aussi un excellent pianiste et il aimait écouter Beethoven et Bach.

Walther Wilhelm Georg Bothe est décédé le 8 février 1957, à l'âge de 66 ans à Heidelberg, en Allemagne.


Enquêteur NAACP

Diplômé de l'Université d'Atlanta en 1916, White a travaillé dans l'assurance avant de protester contre les réductions de financement pour les étudiants afro-américains à Atlanta. Après avoir fondé une section locale de l'Association nationale pour l'avancement des personnes de couleur, il est devenu membre de l'équipe nationale de l'organisation en 1918, lorsque le secrétaire exécutif James Weldon Johnson a choisi White pour être secrétaire adjoint.

White a commencé à enquêter sur les lynchages dans le Sud, un événement terriblement régulier. Son apparence, associée à son accent du Sud, lui a permis d'obtenir des réponses lorsqu'il a interrogé des politiciens et des lyncheurs présumés. L'information qu'il a découverte a ensuite été diffusée par la NAACP.

White a examiné plus de 40 lynchages et huit émeutes raciales, et chaque enquête était une entreprise dangereuse. À une occasion en 1919, le fait que White était en fait un Afro-Américain a été découvert. Prévenu du danger, il a rapidement fui la ville pour éviter d'être lui-même attaqué.


Ce mois-ci dans l'histoire de la physique

En 1920, les physiciens savaient que la majeure partie de la masse de l'atome était située dans un noyau en son centre, et que ce noyau central contenait des protons. En mai 1932, James Chadwick annonça que le noyau contenait également une nouvelle particule non chargée, qu'il appela le neutron.

Chadwick est né en 1891 à Manchester, en Angleterre. C'était un enfant timide issu d'une famille ouvrière, mais ses talents ont attiré l'attention de ses professeurs et il a été envoyé étudier la physique à l'Université de Manchester, où il a travaillé avec Ernest Rutherford sur diverses études sur la radioactivité.

En 1914, Chadwick décide de se rendre en Allemagne pour étudier avec Hans Geiger. Malheureusement, peu de temps après son arrivée, la Première Guerre mondiale a éclaté et Chadwick a fini par y passer les quatre années suivantes dans un camp de prisonniers. Cela n'a pas complètement arrêté ses études scientifiques. Pour ne pas s'ennuyer, lui et quelques codétenus ont formé un club scientifique, se sont donné des conférences et ont réussi à convaincre les gardiens de les laisser mettre en place un petit laboratoire. Bien que de nombreux produits chimiques soient difficiles à obtenir, Chadwick a même trouvé un type de dentifrice radioactif qui était sur le marché en Allemagne à l'époque et a réussi à persuader les gardes de lui en fournir. En utilisant du papier d'aluminium et du bois, il a construit un électroscope et a fait quelques expériences simples.

Après la guerre, Chadwick est retourné en Angleterre, où il a terminé son doctorat à Cambridge en 1921 avec Rutherford, qui était alors directeur du laboratoire Cavendish de l'Université de Cambridge. Chadwick a pu continuer à travailler sur la radioactivité, maintenant avec des appareils plus sophistiqués que le papier d'aluminium et le dentifrice. En 1923, Chadwick est nommé directeur adjoint du Laboratoire Cavendish.

Rutherford avait découvert le noyau atomique en 1911 et avait observé le proton en 1919. Cependant, il semblait qu'il devait y avoir quelque chose dans le noyau en plus des protons. Par exemple, l'hélium était connu pour avoir un numéro atomique de 2 mais un nombre de masse de 4. Certains scientifiques pensaient qu'il y avait des protons supplémentaires dans le noyau, ainsi qu'un nombre égal d'électrons pour annuler la charge supplémentaire. En 1920, Rutherford a proposé qu'un électron et un proton puissent en fait se combiner pour former une nouvelle particule neutre, mais il n'y avait aucune preuve réelle de cela, et la particule neutre proposée serait difficile à détecter.

Chadwick a continué à travailler sur d'autres projets, mais a continué à réfléchir au problème. Vers 1930, plusieurs chercheurs, dont le physicien allemand Walter Bothe et son étudiant Becker, avaient commencé à bombarder le béryllium avec des particules alpha provenant d'une source de polonium et à étudier le rayonnement émis par le béryllium en conséquence. Certains scientifiques pensaient que ce rayonnement hautement pénétrant émis par le béryllium était constitué de photons de haute énergie. Chadwick avait remarqué certaines caractéristiques étranges de ce rayonnement et commença à penser qu'il pourrait plutôt consister en des particules neutres telles que celles proposées par Rutherford.

Une expérience en particulier a retenu son attention : Frédéric et Irène Joliot-Curie avaient étudié le rayonnement alors non identifié du béryllium lorsqu'il a frappé une cible de paraffine. Ils ont découvert que ce rayonnement renversait les protons libres des atomes d'hydrogène dans cette cible, et ces protons reculaient à très grande vitesse.

Joliot-Curie pensait que le rayonnement frappant la cible de paraffine devait être des photons gamma de haute énergie, mais Chadwick pensait que cette explication ne convenait pas. Les photons, n'ayant pas de masse, ne renverseraient pas des particules lâches aussi lourdes que des protons de la cible, a-t-il expliqué. En 1932, il tenta lui-même des expériences similaires et devint convaincu que le rayonnement éjecté par le béryllium était en fait une particule neutre de la masse d'un proton. Il a également essayé d'autres cibles en plus de la cire de paraffine, notamment l'hélium, l'azote et le lithium, ce qui l'a aidé à déterminer que la masse de la nouvelle particule était légèrement supérieure à la masse du proton.

Chadwick a également noté que parce que les neutrons n'avaient pas de charge, ils ont pénétré beaucoup plus loin dans une cible que les protons ne le feraient.

En février 1932, après avoir expérimenté pendant environ deux semaines seulement, Chadwick publia un article intitulé « L'existence possible d'un neutron », dans lequel il proposait que les preuves favorisaient le neutron plutôt que les photons de rayons gamma comme interprétation correcte du mystérieux rayonnement. . Puis quelques mois plus tard, en mai 1932, Chadwick a soumis l'article plus précis intitulé "L'existence d'un neutron".

En 1934, il avait été établi que le neutron nouvellement découvert était en fait une nouvelle particule fondamentale, et non un proton et un électron liés ensemble comme Rutherford l'avait suggéré à l'origine.

La découverte des neutrons a rapidement changé la vision des scientifiques sur l'atome, et Chadwick a reçu le prix Nobel en 1935 pour cette découverte. Les scientifiques se sont vite rendu compte que le neutron nouvellement découvert, en tant que particule non chargée mais assez massive, pouvait être utilisé pour sonder d'autres noyaux. Il n'a pas fallu longtemps aux scientifiques pour découvrir que frapper l'uranium avec des neutrons entraînait la fission du noyau d'uranium et la libération de quantités incroyables d'énergie, rendant possible des armes nucléaires. Chadwick, dont la découverte du neutron avait ouvert la voie à la bombe atomique, a travaillé sur le projet Manhattan pendant la Seconde Guerre mondiale. Il est mort en 1974.

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Éditeur : Alan Chodos
Rédactrice en chef : Jennifer Ouellette
Rédacteur en chef : Ernie Tretkoff


Walther Bothe

Walther Wilhelm Georg Bothe était un physicien nucléaire allemand, qui a partagé le prix Nobel de physique en 1954 avec Max Born.

In 1913, he joined the newly created Laboratory for Radioactivity at the Reich Physical and Technical Institute (PTR), where he remained until 1930, the latter few years as the director of the laboratory. He served in the military during World War I from 1914, and he was a prisoner of war of the Russians, returning to Germany in 1920. Upon his return to the laboratory, he developed and applied coincidence methods to the study of nuclear reactions, the Compton effect, cosmic rays, and the wave-particle duality of radiation, for which he would receive the Nobel Prize in Physics in 1954.

In 1930 he became a full professor and Walther Wilhelm Georg Bothe was a German nuclear physicist, who shared the Nobel Prize in Physics in 1954 with Max Born.

In 1913, he joined the newly created Laboratory for Radioactivity at the Reich Physical and Technical Institute (PTR), where he remained until 1930, the latter few years as the director of the laboratory. He served in the military during World War I from 1914, and he was a prisoner of war of the Russians, returning to Germany in 1920. Upon his return to the laboratory, he developed and applied coincidence methods to the study of nuclear reactions, the Compton effect, cosmic rays, and the wave-particle duality of radiation, for which he would receive the Nobel Prize in Physics in 1954.

In 1930 he became a full professor and director of the physics department at the University of Giessen. In 1932, he became director of the Physical and Radiological Institute at the University of Heidelberg. He was driven out of this position by elements of the deutsche Physik movement. To preclude his emigration from Germany, he was appointed director of the Physics Institute of the Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research (KWImF) in Heidelberg. There, he built the first operational cyclotron in Germany. Furthermore, he became a principal in the German nuclear energy project, also known as the Uranium Club, which was started in 1939 under the supervision of the Army Ordnance Office.

In 1946, in addition to his directorship of the Physics Institute at the KWImf, he was reinstated as a professor at the University of Heidelberg. From 1956 to 1957, he was a member of the Nuclear Physics Working Group in Germany.

In the year after Bothe's death, his Physics Institute at the KWImF was elevated to the status of a new institute under the Max Planck Society and it then became the Max Planck Institute for Nuclear Physics. Its main building was later named Bothe laboratory. . Suite


Then & Now - The AdP section dedicated to the history of physics

"Then & Now" is a series of brief historical essays that appear, on average, 5 to 6 times per year in Annalen der Physik. The "Then & Now" section is edited by Arianna Borrelli and Tilman Sauer. Historical events and highlights are set in context of ongoing research efforts and recent achievements in physics. It is an attempt to bring together professional historians of science and working physicists. The length of contributions is intentionally limited to no more than up to about five pages. As such, the articles give a concise but vivid view on highlights in the history of physics. The contributions are based on invitations, but the editors are also available for your article ideas. Please contact us prior to preparing a manuscript with your suggestion ([email protected]).

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Dieter Hoffmann is Research Fellow at the Max Planck Institute for the History of Science (MPIWG) and adjunct Professor at the Humboldt University in Berlin (since 2014 retired). He graduated from Humboldt University in Physics where he earned his PhD and habilitation in History of Science in 1976 and 1989, respectively. From 1976 to 1990 he was a Research Fellow at the GDR Academy of Sciences, and subsequently at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt, and a Humboldt Fellow at Stuttgart, Harvard, and Cambridge. His research is focused on the history of science and physics in the 19th and 20th century, in particular on biographies and institutional histories.
Christian Joas is the Director of the Niels Bohr Archive in Copenhagen, Denmark. After completing his PhD in theoretical physics at Freie Universität Berlin in 2007, he was a Postdoctoral Research Fellow at the Max Planck Institute for the History of Science and a Research Scholar at the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society. From 2012-2017, he was Assistant Professor in the History of Science at LMU Munich’s History Department. His research focuses on the history of 20th century physics, especially on the genesis and applications of quantum mechanics, as well as on the history of processes of knowledge transfer in the modern physical sciences, e.g., between high-energy and condensed-matter physics, or between physics and chemistry.

Wilhelm Foerster's Role in the Metre Convention of 1875 and in the Early Years of the International Committee for Weights and Measures
Terry Quinn
Ann. Phys. (Berlin) 531, No. 5, 1800355 (2019)
(part of the special issue “The Revised SI: Fundamental Constants, Basic Physics and Units”)


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