Керст, Дональд Вильям

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Дональд Вильям Керст
Donald William Kerst
Дата рождения:

1 ноября 1911({{padleft:1911|4|0}}-{{padleft:11|2|0}}-{{padleft:1|2|0}})

Место рождения:

Галена, Висконсин, США

Дата смерти:

19 августа 1993({{padleft:1993|4|0}}-{{padleft:8|2|0}}-{{padleft:19|2|0}}) (81 год)

Место смерти:

Мадисон, Висконсин

Страна:

СШАFlag of the United States.svg США

Научная сфера:

физика

Место работы:

Иллинойсский университет, Висконсинский университет, Манхэттенский проект, MURA

Альма-матер:

Висконсинский университет

Известен как:

конструктор бетатрона

Дональд Вильям Керст (англ. Donald William Kerst) (01.11.1911 — 19.08.1993) — американский физик, известный как создатель первого бетатрона, автор многих пионерских идей в физике ускорителей, а также работ в области ядерной физики, физики плазмы, медицинской физики.

Биография[править | править исходный текст]

Родился в маленьком городке Галена, штат Иллинойс. Получил степень бакалавра в 1934 году, защитил диссертацию в 1937 году в Иллинойском университете. Год работал в компании General Electric, затем с 1938 по 1958 преподавал в Иллинойском университете, став профессором. В годы Второй мировой войны работал в Лос-Аламосе.

Был женат на Дороти Биркетт Керст, у них было двоих детей.

Умер в Мадисоне от опухоли головного мозга в 1993 году.

Основные достижения[править | править исходный текст]

Бетатрон[править | править исходный текст]

В 1940 году Керст запустил в университете Висконсина первый в мире бетатрон — циклический ускоритель, в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем — на энергию 2.3 МэВ. В дальнейшем он сконструировал ещё серию бетатронов на более высокие энергии, кульминацией стал 300 МэВ бетатрон в Иллинойском университете, заработавший в 1950 году[1]. Эта энергия до сих пор не превзойдена в бетатронах. Успех Керста был обеспечен скрупулёзными расчётами динамики частиц (включая инжекцию), грамотной оценкой физических эффектов, влияющих на динамику, а также тщательным проектированием всех узлов ускорителя. (Задолго до Керста, в 1926 году, Рольф Видероэ создал бетатрон, однако он не заработал из-за ошибок в расчётах.) Керст в 1941 году публикует теорию, описывающую поперечные колебания частиц в циклическом ускорителе, позднее названные бетатронными.

Бетатрон был очень быстро использован для нужд промышленности, медицины, ядерной физики. Это был первый ускоритель, производящий гамма-излучение. В Лос-Аламосе Керст строит 20 МэВ бетатрон для изучения взрывных процессов. Позже, в конце 1940-х, начале 50-х бетатроны используются для терапии рака и для экспериментов по фотораспаду дейтрона, для фотоядерных реакций (включая открытие гигантского дипольного резонанса).

MURA и FFAG-ускорители[править | править исходный текст]

В период 1953—1957 Керст занимал пост технического директора ассоциации Midwestern Universities Research Association (MURA), где работал над концепциями перспективных конструкций ускорителей. Была разработана и построена серия ускорителей с постоянным ведущим полем (FFAG: Fixed Field Alternating Gradient). Первый ускоритель такого типа заработал в 1956 году[2]. В 1957 году Керст изобрёл для FFAG-ускорителей принцип спиральной секторной фокусировки, который сегодня часто применяется в секторных синхроциклотронах.

Встречные пучки[править | править исходный текст]

Керст был одним из первых, кто увидел будущее в ускорителях со встречными пучками (коллайдеры). В 1956 году он публикует статью, в которой предлагает сталкивать протонные пучки для экспериментов по физике элементарных частиц[3]. На примере FFAG-ускорителей он показал возможность накопления интенсивных пучков, что делало перспективным столкновение пучка с другим пучком, а не с фиксированной мишенью.

Физика плазмы[править | править исходный текст]

В 1957 году Керст переключился на вопросы, связанные с физикой плазмы. В университете Висконсина создаётся тороидальный октуполь — машина, в которой впервые было продемонстрировано время жизни плазмы, превосходящее предел Бомовский диффузии.

Награды[править | править исходный текст]

  • Comstock Prize in Physics, 1943.
  • John Scott Award, 1946.
  • John Price Wetherill Medal, 1950.
  • James Clerk Maxwell Prize in plasma physics, 1984.
  • Robert R. Wilson Prize for accelerator physics, 1988.

Примечания[править | править исходный текст]

  1. The Biggest Betatron in the World, «Life», March 20, 1950, p.129.
  2. MURA Days, Keith R.Symon, Proc. PAC’2003.
  3. Attainment of Very High Energy by Means of Intersecting Beams of Particles, D.W. Kerst et al., Phys. Rev., v.102, p.590-591 (1956).

Ссылки[править | править исходный текст]