[8月10日]科学历史上的今天——沃尔夫冈·保罗(Wolfgang Paul)
1913年8月10日,沃尔夫冈·保罗(Wolfgang Paul)出生于德国洛仑兹基希(Lorenzkirch)。他开发了离子阱技术,用电磁场将离子限制在一个有限空间内。
保罗在慕尼黑长大,父母都来自路德教牧师家族。他的父亲师从威廉·奥斯特瓦尔德(Wilhelm Ostwald),是慕尼黑大学的药学教授。保罗因此很小就熟悉了科学家的日常,14岁时父亲去世,但已经点燃了保罗对科学的热爱。
阿诺德·索末菲(Arnold Sommerfeld)作为他继父的同事,建议保罗从做一名精密机械学徒开始。而后于1932年,保罗入学慕尼黑工业大学。他去听乔纳森·泽内克(Jonathan Zenneck)的物理学讲座,一周六小时,很快就上道了。1934年,保罗去了柏林工业大学,从汉斯·考普夫曼(Hans Kopfermann)那里感受到了物理学的精髓。考普夫曼对保罗有一种父辈的关爱,两人一起工作了16年。在柏林工业大学,保罗还遇到理论物理学家贝克(Richard Becker)。他也对保罗的也有很深的影响,不仅在科学上,也在人文与政治态度上。后来保罗是联名签署反对政府开发核武器的“哥廷根18人”之一。
1937年,保罗在汉斯·盖革(Hans Geiger)指导下获得硕士学位。之后,保罗跟随考普夫曼到了基尔大学。他的博士论文课题是用超精细光谱确定铍的核矩(determination of the nuclear moments of Beryllium from the hyperfine spectrum)。在开展主要测试前,他被征加入空军,几天后二战开始。幸运的是,几个月后,他请了一个假完成了博士论文,并在柏林工业大学完成论文答辩。到了1940年,保罗被豁免服役,于是他再次加入考普夫曼,并在两年后一起搬到哥廷根。1944年,保罗成为哥廷根大学讲师(Privatdozent)。
那个时期,保罗与瓦尔撒(W. Walcher)一起研究质谱和同位素分离。当听说美国和西门子公司的同行已经开发了β加速器(betatron),考普夫曼意识到高能电子的散射实验可以用于研究原子核的电荷结构,并说服保罗转向这个新的研究领域。于是保罗参与了西门子公司6MeV的β加速器的最早期测试。
由于军政府对物理学研究的限制,保罗与医学院同事舒伯特(G. Schubert)合作,专注于放射生物学与电子的癌症治疗应用。此外,保罗开展了散射实验,并率先研究了氘的电致崩解。他们还用光学方法测量了氦光谱中拉姆位移。
1952年,保罗成为波恩大学的教授及物理系主任,一批年轻人(O. Osberghaus, H. Ehrenberg. H.G. Bennewitz, G. Knop and H. Steinwedel)跟随他也到了那里。他们开始了一项新活动:分子束物理、质谱、高能电子物理。
20世纪50年代,保罗研发了四极量子阱,利用交变电场,隔绝并储存带电粒子。他因为这一发明而与拉姆齐(Norman F. Ramsey)、德默尔特(Hans G. Dehmelt)共享1989年的诺贝尔物理学奖。保罗的离子阱可以用来搭建铯原子钟,由此能更精确地测量时间。
保罗搭建了一个500MeV的同步加速器,到了1965年搭建了一个2500MeV的。他在欧洲核子研究组织(CERN)的发展中发挥了引领作用,从1965年到1967年之间担任核物理组主任。
保罗70年代开始研究中子物理学,1978年他和同事实现了用电磁来约束中性粒子。
1981年保罗退休,成为洪堡基金会的主席。
1993年,保罗去世,时年80岁。
资料来源:
https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.6.20170810a/full/
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1989/paul/biographical/
https://en.wikipedia.org/wiki/G%C3%B6ttingen_Eighteen
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