Donald William Kerst - Donald William Kerst
Donald W. Kerst | |
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 ID de Los Alamos de Donald Kerst
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| Nascer |
Donald William Kerst
1 de novembro de 1911
Galena, Illinois , EUA
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| Faleceu | 19 de agosto de 1993 (com 81 anos)
Madison, Wisconsin , EUA
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| Nacionalidade | americano |
| Alma mater | University of Wisconsin – Madison (BA 1934, PhD 1937) |
| Conhecido por | Betatrão |
| Prêmios | Prêmio Comstock de Física (1943) |
| Carreira científica | |
| Campos | Física ( física do acelerador , física do plasma ) |
| Instituições |
Laboratório de Los Alamos da University of Illinois University of Wisconsin |
| Tese | O desenvolvimento de geradores eletrostáticos em pressão de ar e aplicações para funções de excitação de reações nucleares (1937) |
Donald William Kerst (1 de novembro de 1911 - 19 de agosto de 1993) foi um físico americano que trabalhou em conceitos avançados de aceleradores de partículas ( física de aceleradores ) e física de plasma . Ele é mais notável por seu desenvolvimento do betatron , um novo tipo de acelerador de partículas usado para acelerar elétrons .
Formado pela Universidade de Wisconsin , Kerst desenvolveu o primeiro betatron na Universidade de Illinois em Urbana Champaign , onde se tornou operacional em 15 de julho de 1940. Durante a Segunda Guerra Mundial , Kerst tirou uma licença em 1940 e 1941 para trabalhar no com a equipe de engenharia da General Electric , e ele projetou um betatron portátil para inspecionar bombas insatisfatórias . Em 1943 ele se juntou ao Projeto Manhattan 's Los Alamos Laboratory , onde foi responsável pela concepção e construção da Caldeira, um reator nuclear destinado a servir como um instrumento de laboratório.
De 1953 a 1957, Kerst foi diretor técnico da Midwestern Universities Research Association , onde trabalhou em conceitos avançados de aceleradores de partículas, principalmente o acelerador FFAG . Ele foi então empregado no Laboratório John Jay Hopkins da General Atomics de 1957 a 1962, onde trabalhou no problema da física do plasma. Com Tihiro Ohkawa, ele inventou dispositivos toroidais para conter o plasma com campos magnéticos. Seus dispositivos foram os primeiros a conter plasma sem as instabilidades que afetavam os projetos anteriores e os primeiros a conter plasma por vidas que excediam o limite de difusão de Bohm .
Vida pregressa
Donald William Kerst nasceu em Galena, Illinois, em 1º de novembro de 1911, filho de Herman Samuel Kerst e Lillian E Wetz. Ele entrou na Universidade de Wisconsin , onde obteve o título de Bacharel em Artes (BA) em 1934 e, em seguida, seu Doutor em Filosofia (PhD) em 1937, escrevendo sua tese sobre "O Desenvolvimento de Geradores Eletrostáticos na Pressão do Ar e Aplicações à Excitação Funções das reações nucleares ". Isso envolveu a construção e teste de um gerador de 2,3 MeV para experimentos com o espalhamento de prótons .
Betatrão
Após a formatura, Kerst trabalhou na General Electric Company por um ano, trabalhando no desenvolvimento de tubos e máquinas de raios-X . Ele achou isso frustrante, pois a pesquisa de raios-x exigia altas energias que não podiam ser produzidas na época. Em 1938, ele aceitou uma oferta de um professor na Universidade de Illinois em Urbana Champaign , onde o chefe do departamento de física, F. Wheeler Loomis encorajou Kerst em seus esforços para criar um acelerador de partículas melhor . O resultado desses esforços foi o betatron . Quando entrou em operação em 15 de julho de 1940, Kerst se tornou a primeira pessoa a acelerar elétrons usando indução eletromagnética , atingindo energias de 2,3 MeV.
Demorou mais para nomear o dispositivo. Colegas sugeriram nomes como o alemão "Ausserordentlichhochgeschwindigkeitelektronenentwickelndenschwerarbeitsbeigollitron". Em dezembro de 1941, Kerst decidiu usar "betatron", usando a letra grega "beta", que era o símbolo dos elétrons, e "tron", que significa "instrumento para". Ele passou a construir mais betatrons de energia crescente, uma máquina de 20 MeV em 1941, uma máquina de 80 MeV em 1948 e uma máquina de 340 MeV, que foi concluída em 1950.
O betatron influenciaria todos os aceleradores subsequentes. Seu sucesso foi devido a uma compreensão completa da física envolvida e ao design meticuloso dos ímãs, bombas de vácuo e fonte de alimentação. Em 1941, ele se juntou a Robert Serber para fornecer a primeira análise teórica das oscilações que ocorrem em um betatron. A máquina original de 1940 foi doada ao Smithsonian Institution em 1960.
Segunda Guerra Mundial
Durante a Segunda Guerra Mundial , Kerst tirou uma licença da Universidade de Illinois para trabalhar no desenvolvimento do betatron com a equipe de engenharia da General Electric em 1940 e 1941. Eles projetaram versões de 20 MeV e 100 MeV do betatron, e ele supervisionou a construção do primeiro, que trouxe consigo para a Universidade de Illinois. Ele também projetou um betatron portátil de 4 MeV para inspecionar bombas falsas .
Engenharia e física fundo do Kerst colocou-o perto do topo da lista de cientistas que Robert Oppenheimer recrutados para o Projeto Manhattan 's Los Alamos Laboratory , que foi criada para projetar a bomba atômica . Em agosto de 1943, Kerst foi colocado no comando do Grupo P-7 do Laboratório, responsável por projetar e construir a Caldeira de Água, um reator nuclear destinado a servir como um instrumento de laboratório para testar cálculos de massa crítica e o efeito de vários materiais adulteradores . Principalmente retirado da Purdue University , seu grupo incluía Charles P. Baker, Gerhart Friedlander , Lindsay Helmholtz, Marshall Holloway e Raemer Schreiber . Robert F. Christy forneceu ajuda com os cálculos teóricos.
Kerst projetou um reator homogêneo aquoso no qual o urânio enriquecido na forma de sulfato de urânio solúvel foi dissolvido em água e rodeado por um refletor de nêutrons de óxido de berílio . Foi o primeiro reator a empregar urânio enriquecido como combustível e exigia a maior parte do escasso suprimento mundial na época. Uma quantidade suficiente de urânio enriquecido chegou a Los Alamos em abril de 1944, e a Caldeira de Água começou a operar em maio. No final de junho, ele havia alcançado todos os seus objetivos de design.
O Laboratório de Los Alamos foi reorganizado em agosto de 1944 para se concentrar na criação de uma arma nuclear do tipo implosão . O estudo da implosão em grande escala, ou mesmo em escala completa, exigia métodos diagnósticos especiais. Já em novembro de 1943, Kerst sugeriu o uso de um betatron empregando raios gama de 20 MeV em vez de raios-x para estudar a implosão. Na reorganização de agosto de 1944, ele se tornou chefe conjunto, com Seth Neddermeyer , do Grupo G-5, parte da Divisão G (Gadget) de Robert Bacher , especificamente encarregada de testes de betatron. Oppenheimer enviou o betatron de 20 MeV da Universidade de Illinois para Los Alamos, onde chegou em dezembro. Em 15 de janeiro de 1945, o Grupo G-5 tirou suas primeiras fotos betatron de uma implosão.
Vida posterior
Kerst voltou para a Universidade de Illinois após a guerra. De 1953 a 1957, ele foi diretor técnico da Midwestern Universities Research Association , onde trabalhou em conceitos avançados de aceleradores de partículas, principalmente o acelerador FFAG . Ele desenvolveu o princípio de foco do setor espiral, que está no cerne de muitos cíclotrons de cume espiral que agora estão em operação em todo o mundo. Sua equipe idealizou e analisou o empilhamento de feixes, um processo de aceleração de radiofrequência em máquinas de campo fixo que levou ao desenvolvimento dos aceleradores de feixes de colisão.
De 1957 a 1962, Kerst trabalhou na divisão General Atomics do John Jay Hopkins Laboratory for Pure and Applied Science da General Dynamics em La Jolla, Califórnia , onde trabalhou na física do plasma , que se esperava fosse a porta de entrada para o controle da energia termonuclear . Com Tihiro Ohkawa, ele inventou dispositivos toroidais para conter o plasma com campos magnéticos. Os dois concluíram este trabalho na Universidade de Wisconsin, onde Kerst foi professor de 1962 até sua aposentadoria em 1980. Seus dispositivos foram os primeiros a conter plasma sem as instabilidades que afetaram os projetos anteriores, e os primeiros a conter plasma por vidas superiores a o limite de difusão de Bohm . De 1972 a 1973, ele também foi presidente da Divisão de Física de Plasmas da American Physical Society.
Kerst era casado com Dorothy Birkett Kerst. Eles tiveram dois filhos, uma filha, Marilyn, e um filho, Stephen. Depois que ele se aposentou, Kerst e Dorothy se mudaram para Fort Myers, Flórida . Ele morreu em 19 de agosto de 1993, no University Hospital and Clinics em Madison, Wisconsin , de um tumor cerebral. Ele deixou sua esposa e filhos. Seus papéis estão nos Arquivos da Universidade de Illinois.
Premios e honras
- Grau honorário, Lawrence College , 1942.
- Recebeu o Prêmio Comstock de Física , Academia Nacional de Ciências , 1943.
- Recebeu o prêmio John Scott , Cidade da Filadélfia, 1946.
- Recebeu a medalha John Price Wetherill , Franklin Institute , 1950.
- Eleito para a Academia Nacional de Ciências, 1951.
- Grau honorário pela Universidade de São Paulo , 1953.
- Grau honorário, University of Wisconsion, 1961.
- Membro fundador do Conselho Cultural Mundial , 1981.
- Recebeu o Prêmio James Clerk Maxwell em física de plasma, American Physical Society , 1984.
- Recebeu o Prêmio Robert R. Wilson de física do acelerador, 1988.
- Grau honorário, Universidade de Illinois, 1989.
Notas
Referências
- Hoddeson, Lillian ; Henriksen, Paul W .; Meade, Roger A .; Westfall, Catherine L. (1993). Montagem crítica: uma história técnica de Los Alamos durante os anos Oppenheimer, 1943–1945 . Nova York: Cambridge University Press. ISBN 0-521-44132-3 . OCLC 26764320 .
links externos
- "A Vida de Donald W. Kerst" . Historypin . Recuperado em 2 de outubro de 2014 .
- "Publicações de Donald W. Kerst" . Sistema de informação de Física de Altas Energias . Recuperado em 16 de maio de 2016 .