Джеймс Франк

Джеймс Франк (нем. James Franck; 26 августа 1882, Гамбург — 21 мая 1964, Гёттинген) — немецкий и американский физик-экспериментатор, лауреат Нобелевской премии по физике 1925 года (совместно с Густавом Герцем) за открытие законов соударения электронов с атомами. Член ряда академий наук, в том числе иностранный член Академии наук СССР (1927). Известен также как один из авторов «Меморандума Франка» — доклада против применения ядерного оружия против Японии.

Биография

Ранние годы и образование

Джеймс Франк родился в Гамбурге в еврейской семье. Его отец, Якоб Франк, был банкиром, мать — Ребекка Франк (урождённая Дюнкер). После окончания гимназии Вильгельма в Гамбурге он поступил в 1901 году в Гейдельбергский университет, где изучал химию, однако вскоре перешёл на физику. Продолжил обучение в Берлинском университете, где в 1906 году защитил докторскую диссертацию под руководством Эмиля Варбурга и Пауля Друде. Тема диссертации была посвящена исследованию движения ионов в газах.

Научная карьера в Германии

После защиты диссертации Франк работал ассистентом в Физическом институте Берлинского университета. В 1911 году он получил должность приват-доцента, а в 1916 году — экстраординарного профессора. В 1918 году он стал заведующим отделом физической химии в Институте кайзера Вильгельма в Берлине-Далеме.

В 1920 году Франк был назначен профессором экспериментальной физики и директором Физического института Гёттингенского университета. Под его руководством институт стал одним из ведущих центров квантовой физики. Среди его учеников и сотрудников были Макс Борн, Вернер Гейзенберг, Вольфганг Паули, Фридрих Хунд и другие выдающиеся физики.

Эмиграция и работа в США

С приходом к власти нацистов в 1933 году Франк, будучи евреем, был вынужден покинуть Германию. Он опубликовал открытое заявление о своей отставке, в котором выразил протест против увольнения еврейских учёных. После краткого пребывания в Копенгагене у Нильса Бора он эмигрировал в США.

В 1935 году Франк получил должность профессора физики в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе, а в 1938 году перешёл в Чикагский университет, где работал до выхода на пенсию в 1949 году. Во время Второй мировой войны он участвовал в Манхэттенском проекте в качестве руководителя отдела химической физики в Металлургической лаборатории Чикагского университета.

Послевоенные годы

После войны Франк активно выступал за мирное использование атомной энергии и контроль над ядерными вооружениями. В 1945 году он возглавил комитет, подготовивший «Меморандум Франка», который предупреждал о гуманитарных и политических последствиях применения атомной бомбы. В 1951 году он вышел на пенсию, но продолжал научную и общественную деятельность. Умер в 1964 году в Гёттингене, куда вернулся после войны.

Научные достижения

Опыт Франка — Герца

Главное научное достижение Джеймса Франка — экспериментальное подтверждение постулатов квантовой теории атома. В 1914 году совместно с Густавом Герцем он провёл эксперимент, в котором пучок электронов пропускался через пары ртути. Было обнаружено, что электроны теряют энергию строго определёнными порциями (квантами), соответствующими переходам атомов ртути в возбуждённые состояния. Этот результат подтвердил модель атома Нильса Бора, согласно которой электроны в атоме могут находиться только на дискретных энергетических уровнях.

За это открытие в 1925 году Франк и Герц были удостоены Нобелевской премии по физике. В своей нобелевской лекции Франк подчеркнул значение эксперимента для развития квантовой механики.

Исследования молекулярной физики и фотохимии

После переезда в Гёттинген Франк сосредоточился на изучении молекулярных процессов. Он внёс значительный вклад в понимание фотохимических реакций, в частности, сформулировал так называемый «принцип Франка — Кондона», который описывает вероятность переходов между колебательными уровнями молекул при поглощении или испускании света. Этот принцип стал основой для интерпретации молекулярных спектров.

Участие в Манхэттенском проекте

В годы войны Франк руководил исследованиями по разделению изотопов урана и изучению химических свойств плутония. Его группа разработала методы получения чистого урана-235 и плутония-239, необходимых для создания атомной бомбы. Однако, осознав разрушительную силу нового оружия, Франк стал одним из инициаторов обращения к правительству США с призывом не использовать бомбу против гражданского населения.

Меморандум Франка

В июне 1945 года под руководством Франка был составлен доклад, известный как «Меморандум Франка». В нём учёные предупреждали, что применение атомной бомбы против Японии приведёт к гонке ядерных вооружений и подорвёт международную безопасность. Доклад предлагал провести демонстрационный взрыв в безлюдном месте, чтобы продемонстрировать мощь оружия и добиться капитуляции Японии без массовых жертв. Меморандум был передан военному министру Генри Стимсону, но не повлиял на решение президента Гарри Трумэна о бомбардировке Хиросимы и Нагасаки.

Награды и признание

• Нобелевская премия по физике (1925, совместно с Густавом Герцем)
• Медаль Макса Планка (1953, совместно с Густавом Герцем)
• Иностранный член Лондонского королевского общества (1944)
• Иностранный член Академии наук СССР (1927)
• Член Национальной академии наук США (1944)
• Премия Румфорда Американской академии искусств и наук (1955)

Память

В честь Джеймса Франка названы:

• Кратер на Луне (Франк)
• Астероид (2928) Франк
• Институт физики имени Джеймса Франка при Чикагском университете
• Премия Джеймса Франка (учреждена Немецким физическим обществом)
• Улица в Гёттингене (James-Franck-Straße)

Источники

• Nobel Lectures, Physics 1922–1941. Elsevier Publishing Company, 1965.
• Hermann A. James Franck: Eine Biographie. — Berlin: Springer, 1982.
• Rhodes R. The Making of the Atomic Bomb. — Simon & Schuster, 1986.
• Franck J., Hertz G. Über Zusammenstöße zwischen Elektronen und Molekülen des Quecksilberdampfes und die Ionisierungsspannung desselben // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. — 1914. — Bd. 16. — S. 457–467.
• Frank J. et al. Report of the Committee on Political and Social Problems (The Franck Report). — Manhattan Project, 1945.