Гленн Теодор Си́борг (; ) — американский и . Благодаря его работам окончательно сформировалась новая наука — ядерная химия. Лауреат Нобелевской премии по химии (1951) «За открытия в области химии трансурановых элементов» совместно с Эдвином М. Макмилланом.
Был автором или соавтором открытия десяти элементов таблицы Менделеева: плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделевия, нобелия, а также элемента 106, который получил название сиборгий в честь Сиборга при его жизни.
Член Национальной академии наук США (1948), иностранный член Академии наук СССР (1971), Лондонского королевского общества (1985)Seaborg; Glenn Theodore (1912—1999) .
Биография
Происхождение и ранние годы жизни Глен — в таком написании было первоначально зарегистрировано имя. Сиборг родился 19 апреля 1912 года в (Мичиган) в семье эмигрантов из Швеции. Отец — Герман Теодор Сиборг, мать — урождённая Сельма Оливия Эрикссон. У Глена была сестра Жаннет, которая родилась в 1914 году. В семье Сиборга говорили по-шведски, и он научился разговаривать на нём раньше, чем на английском.
Когда Глену было десять лет, семья Сиборгов переехала в посёлок Хоум-Гарденс, который впоследствии вошёл в город Саут-Гейт неподалёку от Лос-Анджелеса (штат Калифорния). Примерно в то же время он изменил первоначальное написание своего имени (с одним «н») на «Гленн» ().
В юности Сиборг был азартным спортивным болельщиком и заядлым киноманом. Его мама хотела, чтобы он стал бухгалтером, так как ей казалось, что его литературные интересы нецелесообразны. В начальной школе мальчик не проявлял особого интереса к наукам. Всё изменилось в средней школе, когда Сиборг познакомился с Дуайтом Логаном Ридом, преподавателем химии и физики в средней школе имени Дэвида Старра Джордана в одном из районов Лос-Анджелеса под названием Уотс. Во время учёбы в школе Сиборг копил деньги на образование в университете, подрабатывая грузчиком, сельскохозяйственным рабочим, ассистентом в лаборатории компании по производству каучука Firestone и помощником линотиписта.
В 1929 году Сиборг окончил школу имени Джордана одним из лучших учеников класса, а на выпускном вечере выступал с речью от имени своего класса.
Университет В 1934 году Сиборг окончил Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе. Получив степень бакалавра, он перешёл в Калифорнийский университет в Беркли. Там занимался ядерной химией под руководством химика Гилберта Ньютона Льюиса. За работу на тему «Взаимодействие быстрых нейтронов со свинцом» в 1937 году ему была присуждена степень доктора философии (Ph.D.) в области химических наук.
Сиборг был членом братства студентов-химиков . Будучи аспирантом, в 1930-х годах Сиборг занимался мокрой химией совместно с научным руководителем Г. Льюисом и опубликовал с ним три работы по теории кислот и основанийLewis, G. N.; Seaborg, Glenn T. (July 1939). «Primary and secondary acids and bases». Journal of the American Chemical Society. 61 (7): 1886—1894. . .Lewis, G. N.; Seaborg, Glenn T. (July 1939). «Trinitrotriphenylmethide ion as a secondary and primary base.». Journal of the American Chemical Society. 61 (7): 1894—1900. . .Lewis, G. N.; Seaborg, Glenn T. (August 1940). «The acidity of aromatic nitro compounds toward amines. The effect of double chelation». Journal of the American Chemical Society. 62 (8): 2122—2124. . .. В 1939 году Сиборг прочитал книгу «Прикладная радиохимия», написанную Отто Ганом из , которая вдохновила его на продолжение исследований в области поиска трансурановых элементов — таких, у которых ядро атома тяжелее ядра атома урана, являющегося последним в периодической таблице Менделеева на тот момент. В течение нескольких лет Сиборг провёл важные исследования по искусственной радиоактивности, используя циклотрон Лоуренса в Беркли. Во время проведения экспериментов с циклотроном Сиборг узнал, что опубликована статья об открытии деления ядер. Этот факт одновременно обрадовал его и огорчил, ведь его собственные исследования могли бы привести его к тем же открытиям.
Сиборг также работал в Беркли в паре с Робертом Оппенгеймером. Оппенгеймер временами обескураживал своего молодого коллегу: он часто отвечал на вопросы напарника раньше, чем тот их задавал. Кроме того, нередко ответ на вопрос был более глубоким, чем требовалось, но имел мало практической помощи. Однако Сиборг научился формулировать свои вопросы к Оппенгеймеру так, чтобы ответ на них был скор и лаконичен.
После защиты докторской диссертации Сиборг остался в Калифорнийском университете для пост-докторских исследований. Он руководствовался работами Фредерика Содди по исследованию изотопов и открыл более 100 изотопов элементов. В 1937 году, с помощью одного из передовых циклотронов Лоуренса, Джон Ливингуд, Фред Фейрбразер, и Сиборг создали новый изотоп железа, железо-59 (Fe-59). Железо-59 использовалось в исследованиях гемоглобина в крови человека. В 1938 году Ливингуд и Сиборг объединились (и работали совместно в течение пяти лет) для создания важного изотопа иода-131 (I-131), который до сих пор используется для лечения заболеваний щитовидной железыHeilbron, J. L.; Seidel, R. W. (1989), Lawrence and His Laboratory: A History of the Lawrence Berkeley Laboratory — Volume I (), University of California Press, p. 355—356, .. (Много лет спустя он был использован для продления жизни матери Гленна.) В результате этих и других открытий, Сиборг считается новатором в области ядерной медицины и является одним из самых успешных исследователей изотопов«National Award of Nuclear Science & History». National Museum of Nuclear Science & History. Retrieved 2012-08-26..
Оставшись работать в Калифорнийском университете, в 1939 году Сиборг начал преподавательскую деятельность, в 1941 году получил звание ассистирующего профессора, в 1945 году — профессора. В 1958—1961 годах был ректором () университета.
Научные исследования
Исследования в области нептуния-239 и плутония-239
В 1940 году Эдвин М. Макмиллан, являвшийся коллегой Сиборга в Калифорнийском университете Беркли, проводил эксперименты на циклотроне, имевшемся в радиационной лаборатории Лоуренса, по бомбардированию урановой мишени нейтронами. Макмиллан заметил, что часть облучённых атомов урана подвергалась расщеплению, а часть захватывала нейтроны. Те ядра, которые захватывали нейтроны, подвергаясь бета-распаду, повышали свой атомный номер с 92 до 93 и образовывали новый элемент. Этот новый элемент получил название нептуний — так как планета Нептун является следующей планетой после Урана. В ноябре того же года Макмиллан был вынужден временно оставить Беркли, чтобы помочь с неотложными исследованиями в области радиолокационной техники. Поскольку Сиборг и его коллеги усовершенствовали окислительно-восстановительный метод Макмиллана для выделения нептуния, Глен спросил у Эдвина разрешение продолжить его исследования в области нептуния и поиск 94-го элемента. Макмиллан согласился на сотрудничество.Jackson, D. J.; Panofsky, W. K. H. (1996). Edwin Mattison McMillan (PDF). Biographical Memoirs. 69. National Academies Press. В процессе исследований Сиборг впервые обнаружил, что альфа-частицы, образующиеся в процессе радиоактивного распада, пропорциональны только доле нептуния. Первая гипотеза о накоплении альфа-частиц возникла при исследовании образца загрязнённого урана, используемого для получения элемента нептуния-239. Особенность эксперимента заключалась в том, что образец испускал альфа-частицы, при этом было известно, что ни радионуклиды урана, ни дочерний нептуний альфа-частицы не испускают. Тогда Сиборг предположил, что ярко выраженный элемент, производящий альфа-частицы, формируется из самого нептунияFarmer, Delphine (2001). «An Elementary Problem» . Berkeley Science Review. 1(1): 32-37. ISSN 1538-6449..
В феврале 1941 года Сиборг, Макмиллан и их коллеги получили плутоний-239 при бомбардировке урана. В своих экспериментах бомбардировки урана с ядрами дейтерия, они наблюдали образование нептуния, 93-го элемента, который подвергался бета-распаду, образуя новый элемент с 94 протонами. Они назвали этот новый элемент плутонием в честь Плутона — крупнейшей карликовой планеты, чья орбита пролегает за орбитой Нептуна. Было обнаружено, что ядерные реакции с плутонием-239 характеризуются выделением большого количества энергии. Таким образом, 28 марта, 1941, Сиборг, физик Эмилио Сегре и химик из Беркли Джозеф У. Кеннеди показали, что плутоний (тогда известный только как элемент 94) не просто радиоактивен, но ещё и обладает огромным количеством энергии, достаточным для создания ядерной бомбы, а это имело важное значение для решений, принимаемых в выборе направления исследований Манхэттенского проекта.
Научный вклад в ходе Манхэттенского проекта В 1942 году был учреждён Манхэттенский проект. Для участия в проекте Сиборг взял бессрочный отпуск в Калифорнийском университете и присоединился к группе химиков, работавших в металлургической лаборатории Чикагского университета, где Энрико Ферми и его группа позже смогли провести контролируемую цепную ядерную реакцию превращения урана-238 в плутоний-239. Сиборг руководил отделом, занимавшимся разработкой технологии выделения малых количеств плутония из больших масс урана. Эта задача усложнялась фактом высокого химического сродства между плутонием и ураном. Плутоний-239 был выделен в видимых количествах 20 августа 1942 года, а 10 сентября 1942 года — в весовых количествах в Чикагской лаборатории под руководством Гленна Сиборга. Он предложил многоступенчатую методику концентрирования и выделения плутония, которая в дальнейшем развивалась на машиностроительном заводе имени Клинтона в штате Теннеси, а затем получила серийное применение в Хэнфордском комплексе, штат Вашингтон«Glenn Seaborg’s Greatest Hits» . Lawrence Berkeley National Laboratory. Retrieved 2012-08-26.. Перед испытанием первого ядерного оружия, Сиборг вместе с несколькими другими ведущими учёными подписал петицию, известную как доклад Франка (засекреченную на тот период времени), безуспешно призывая президента Трумэна не использовать атомные бомбы против Японии во время Второй мировой войны. Однако в 1945 году выделенный плутоний был использован в создании атомных бомб, разрушивших Хиросиму и Нагасаки.
Помимо основной работы по выделению плутония, во время работы в Чикаго Сиборг предложил выделить элементы с 89 по 94 в отдельную серию элементов (актиноиды) в периодической таблице Менделеева по аналогии с существующей серией (лантаноиды) и предположил существование, а затем впервые выделил и запатентовал новые элементы этой группы: америций и кюрий. Патент на кюрий никогда не использовался в связи с крайне малым периодом полураспада этого элемента. Однако америций использовался в бытовых дымовых детекторах, что обеспечило Сиборгу хороший источник доходов.
Педагогическая деятельность После окончания Второй мировой войны и Манхэттенского проекта, Сиборг вернулся к академической жизни и университетским исследованиям. В 1946 году, помимо профессорской деятельности, возглавляя исследования в области ядерной химии в радиационной лаборатории Лоуренса, стал членом Комиссии по атомной энергии США. Сиборг был избран членом Национальной академии наук в 1948 году.
С 1958 по 1961 год Глен Сиборг был ректором в Университете Калифорнии, Беркли. Срок его полномочий совпал с ослаблением ограничений, вызванных явлением маккартизма в стране и накладываемых на студентов в области самовыражения, которое началось при его предшественнике, Кларке Керре. В октябре 1958 года Сиборг объявил о снятии запретов на политическую деятельность на экспериментальной основеHouse, P. (April 1999). «Glenn T. Seaborg: Citizen-Scholar» . The Seaborg Center Bulletin. Retrieved May 23, 2011., и запрет на поддержку коммунизма среди студентов был снят. Это открыло путь для Движения за свободу слова 1964—1965 гг.