Джон Кокрофт

Джон Кокрофт — британский физик, один из пионеров ядерной физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1951 года (совместно с Эрнестом Уолтоном) за «исследования по превращению атомных ядер с помощью искусственно ускоряемых частиц». Наиболее известен как создатель первого в мире ускорителя заряженных частиц (каскадного генератора Кокрофта — Уолтона) и руководитель британского атомного проекта.

Ранние годы и образование

Джон Дуглас Кокрофт родился 27 мая 1897 года в Тодмордене (графство Йоркшир, Англия) в семье владельца текстильной фабрики. В 1914 году поступил в Манчестерский университет, где изучал математику и физику. Однако с началом Первой мировой войны прервал обучение и вступил в британскую армию, служил в Королевской артиллерии на Западном фронте. После войны вернулся в университет, в 1920 году получил степень бакалавра электротехники, а затем работал на заводе компании Metropolitan-Vickers, занимаясь проектированием электрических машин.

В 1922 году Кокрофт перешёл в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где под руководством Эрнеста Резерфорда начал научную карьеру. В 1924 году получил степень доктора философии (PhD) за исследование свойств радиоактивных элементов. В Кавендишской лаборатории он быстро зарекомендовал себя как талантливый экспериментатор и организатор.

Создание ускорителя и первые ядерные реакции

Каскадный генератор Кокрофта — Уолтона

В конце 1920-х годов Кокрофт совместно с ирландским физиком Эрнестом Уолтоном занялся проблемой искусственного ускорения протонов для бомбардировки атомных ядер. В 1932 году они построили первый в мире высоковольтный ускоритель, известный как каскадный генератор (или умножитель напряжения) Кокрофта — Уолтона. Установка позволяла получать напряжение до 800 кВ и разгонять протоны до энергий, достаточных для преодоления кулоновского барьера лёгких ядер.

Расщепление лития

14 апреля 1932 года Кокрофт и Уолтон осуществили первую в истории искусственную ядерную реакцию, вызванную ускоренными частицами. Бомбардируя мишень из лития протонами с энергией около 400 кэВ, они наблюдали образование двух альфа-частиц (ядер гелия). Реакция имела вид:

\[ \text{Li}^7 + p \rightarrow 2\alpha + 17,3 \text{ МэВ} \]

Этот эксперимент впервые экспериментально подтвердил предсказание Альберта Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии (E=mc²), так как суммарная масса продуктов реакции оказалась меньше массы исходных частиц, а выделившаяся энергия соответствовала дефекту массы. Впоследствии Кокрофт и Уолтон расщепили также ядра бора и углерода.

Дальнейшая научная карьера

Работа в Кавендишской лаборатории

После успеха с ускорителем Кокрофт продолжил исследования в области ядерной физики. В 1934 году он был избран членом Королевского общества (FRS). В 1939 году, после смерти Резерфорда, Кокрофт стал профессором физики в Кембридже и заместителем директора Кавендишской лаборатории. В этот период он занимался изучением деления ядер и свойств нейтронов.

Вклад в атомный проект

С началом Второй мировой войны Кокрофт был привлечён к британским ядерным исследованиям. В 1940 году он вошёл в состав Комитета Мод (MAUD), который оценивал возможность создания атомной бомбы. В 1941 году он стал директором по исследованиям в Национальном исследовательском совете Канады, где руководил строительством канадского ядерного реактора ZEEP (первого реактора за пределами США). В 1944 году возглавил Монреальскую лабораторию, а затем — Чок-Риверскую лабораторию, где был запущен реактор NRX.

После войны, в 1946 году, Кокрофт вернулся в Великобританию и стал первым директором Научно-исследовательского центра по атомной энергии (AERE) в Харуэлле. Под его руководством был построен первый британский ядерный реактор GLEEP (1947), а затем и первый промышленный реактор для производства плутония. Кокрофт сыграл ключевую роль в создании британской атомной промышленности и разработке ядерного оружия.

Международное сотрудничество

В 1950-е годы Кокрофт активно участвовал в международных научных проектах. Он был членом делегации Великобритании на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии (1955). В 1959 году стал первым председателем Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN). Он также занимал пост президента Института физики (1954–1956) и президента Британской ассоциации содействия развитию науки (1962).

Награды и признание

• Нобелевская премия по физике (1951) — совместно с Э. Уолтоном «за исследования по превращению атомных ядер с помощью искусственно ускоряемых частиц».
• Рыцарское звание (1948) — произведён в рыцари-бакалавры.
• Орден «За заслуги» (1957) — одна из высших наград Великобритании.
• Медаль Копли (1954) — высшая награда Королевского общества.
• Медаль Фарадея (1955) — от Института инженеров-электриков.
• Медаль Нильса Бора (1958) — за вклад в развитие ядерной физики.
• Почётный доктор многих университетов, включая Оксфорд, Кембридж, Манчестер и Эдинбург.

Личная жизнь и последние годы

В 1925 году Кокрофт женился на Элизабет Крэбтри, в браке родилось четверо детей. Он был известен как скромный и трудолюбивый человек, избегавший публичности. После выхода на пенсию в 1960 году Кокрофт продолжал консультировать правительство по вопросам науки и энергетики. Он скончался 18 сентября 1967 года в Кембридже от сердечного приступа.

Интересные факты

• Ускоритель Кокрофта — Уолтона до сих пор используется в некоторых лабораториях как источник высокого напряжения, а также в качестве предварительного ускорителя в современных коллайдерах (например, в ЦЕРНе).
• Кокрофт был одним из немногих учёных, кто лично подписал письмо Эйнштейна президенту Рузвельту (1939) о необходимости создания ядерного оружия.
• В его честь назван кратер на Луне (Кокрофт) и минерал кокрофтит.
• В 1959 году Кокрофт был избран иностранным членом Академии наук СССР.

Источники

• Nobel Lectures, Physics 1942–1962, Elsevier Publishing Company, 1964.
• Hartcup, G., Allibone, T. E. Cockcroft and the Atom. — Adam Hilger, 1984.
• Crowther, J. G. The Cavendish Laboratory: 1874–1974. — Macmillan, 1974.
• Cathcart, B. The Fly in the Cathedral: How a Small Group of Cambridge Scientists Won the Race to Split the Atom. — Penguin, 2005.
• Британская энциклопедия (Encyclopaedia Britannica), статья «John Cockcroft».