Walther Bothe

Walther Wilhelm Georg Bothe (; 8 Ocak 1891 - 8 Şubat 1957), 1954'te Max Born ile Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşan bir Alman nükleer fizikçiydi.

1913'te Reich Fiziksel ve Teknik Enstitüsü'nde (PTR) yeni oluşturulan Radyoaktivite Laboratuvarı'na katıldı, sonraki birkaç yıl laboratuvarın yöneticisi olarak görev aldı ve 1930'a kadar burada kaldı. 1914'ten itibaren Birinci Dünya Savaşı sırasında orduda görev yaptı ve 1920'de Almanya'ya dönen Rus savaş esirlerinden biriydi. Laboratuvara döndükten sonra, nükleer reaksiyonlar, radyasyonun Compton etkisi, kozmik ışınlar ve dalga-parçacık ikiliği çalışmalarına rastlantısal yöntemleri geliştirdi ve uyguladı. 1954'te bu çalışmalarıyla Nobel Fizik Ödülü'nü alacaktı.

1930'da tam profesör ve Giessen Üniversitesi fizik bölümünün yöneticisi oldu. 1932'de Heidelberg Üniversitesi Fiziki ve Radyoloji Enstitüsü'nün müdürü oldu. deutsche Physik hareketinin unsurları arasında yer aldığından bu pozisyondan sürüldü. Almanya'dan göç etmesini engellemek için Heidelberg'deki Kaiser Wilhelm Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nün (KWImF) Fizik Enstitüsü'nün direktörlüğüne atandı. Orada, Almanya'da ilk operasyonel siklotronu kurdu. Ayrıca, Ordu Mühimmat Dairesi gözetiminde 1939'da başlatılan Uranverein (Uranyum Kulübü) olarak da bilinen Alman nükleer enerji projesinde müdür oldu.

1946'da KWImf'deki Fizik Enstitüsü müdürlüğüne ek olarak, Heidelberg Üniversitesi'nde profesör olarak görevine iade edildi. 1956'dan 1957'ye kadar Almanya'daki Nükleer Fizik Çalışma Grubu'nun bir üyesiydi.

Bothe'nin ölümünden sonraki yıl, KWImF'deki Fizik Enstitüsü, Max Planck Topluluğu altında yeni bir enstitü statüsüne yükseltildi ve daha sonra Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü oldu. Ana binasına daha sonra Bothe laboratuvarı adı verildi.

Bothe, Friedrich Bothe ve Charlotte Hartung'un çocukları olarak doğdu. 1908'den 1912'ye kadar Bothe, Friedrich-Wilhelms-Universität (bugünkü Humboldt-Universität zu Berlin)'de okudu. 1913'te Max Planck'ın öğretim asistanıydı. Doktorasını 1914'te Planck'ın danışmanlığında aldı.

1913'te Bothe, Physikalisch-Technische Reichsanstalt'a (PTR, Reich Fizik ve Teknik Enstitüsü; bugün, Physikalisch-Technische Bundesanstalt) katıldı ve 1930'a kadar burada kaldı. Hans Geiger, 1912'de oradaki yeni Radyoaktivite Laboratuvarı'nın direktörlüğüne atanmıştı. PTR'de, Bothe 1913'ten 1920'ye kadar Geiger'in asistanı, 1920'den 1927'ye kadar Geiger'in kadrosunun bilimsel bir üyesiydi ve 1927'den 1930'a kadar Geiger'in yerine Radyoaktivite Laboratuvarı'nın direktörü olarak görev yaptı.

Mayıs 1914'te Bothe, Alman süvarilerinde hizmet için gönüllü oldu. Ruslar tarafından esir alındı ​​ve beş yıl Rusya'da hapsedildi. Oradayken Rus dilini öğrendi ve doktora çalışmalarıyla ilgili teorik fizik problemleri üzerinde çalıştı. 1920'de bir Rus gelinle Almanya'ya döndü.

Rusya'dan dönüşünde, Bothe PTR'deki Hans Geiger yönetimindeki Radyoaktivite Laboratuvarı'ndaki işine devam etti. 1924'te Bothe rastlantı yöntemini yayınladı. Daha sonra ve sonraki yıllarda, bu yöntemi ışığın nükleer reaksiyonları, Compton etkisi ​​ve dalga-parçacık ikiliği üzerine deneysel çalışmasına uyguladı. Bothe'nin rastlantı yöntemi ve uygulamaları, kendisine 1954'te Nobel Fizik Ödülü kazandırdı.

1925'te, henüz PTR'deyken Bothe, Berlin Üniversitesi'nde bir Privatdozent oldu, bu da habilitasyon'unu tamamladığı anlamına geliyor ve 1929'da orada bir ausserordentlicher Professor oldu.

1927'de Bothe, alfa parçacıkları ile bombardıman yoluyla hafif elementlerin dönüşümünün çalışmasına başladı. 1928'de H. Fränz ve Heinz Pose ile ortak bir araştırmayla, Bothe ve Fränz, nükleer etkileşimlerin reaksiyon ürünlerini nükleer enerji seviyeleriyle ilişkilendirdiler.

1929'da, Bothe'nin PTR'deki laboratuvarında misafir olan Werner Kolhörster ve Bruno Rossi ile işbirliği içinde kozmik ışınlar üzerinde çalışmaya başladı. Kozmik radyasyon çalışması, Bothe'nin hayatının geri kalanını meşgul edecekti.

1930'da ordentlicher Professor ve Justus Liebig-Universität Gießen fizik bölümünün yöneticisi oldu. O yıl, Herbert Becker ile birlikte çalışan Bothe, berilyum, bor ve lityum'u polonyumdan gelen alfa parçacıklarıyla bombaladı ve bir nüfuz edici radyasyonun yeni bir şeklini gözlemledi. 1932'de James Chadwick bu radyasyonu nötron olarak tanımladı.

1932'de Bothe, Heidelberg Üniversitesi'ndeki Physikalische und Radiologie Institut (Fizik ve Radyoloji Enstitüsü) Direktörü olarak Philipp Lenard'ın yerini almıştı. O zaman Rudolf Fleischmann Bothe'nin öğretim asistanı oldu. Adolf Hitler 30 Ocak 1933'te Almanya Şansölyesi olduğunda, Deutsche Physik kavramı coşkuyla daha fazla rağbet gördü; Yahudi karşıtıydı ve teorik fiziğe, özellikle de kuantum mekaniği dahil olmak üzere modern fiziğe ve hem atom hem de nükleer fiziğe karşıydı. Üniversite ortamında uygulandığı gibi, en önde gelen iki destekçisi Nobel Fizik Ödülü Sahipleri Philipp Lenard ve Johannes Stark olmasına rağmen, siyasi faktörler tarihsel olarak uygulanan bilimsel yetenek kavramına göre öncelikliydi. Deutsche Physik taraftarları önde gelen teorik fizikçilere karşı acımasız saldırılar başlattı. Lenard, Heidelberg Üniversitesi'nden emekli olmasına rağmen, orada hala önemli bir etkiye sahipti. 1934'te Lenard, Bothe'yi Heidelberg Üniversitesi'ndeki Fizik ve Radyoloji Enstitüsü müdürlüğünden azletmeyi başardı, bunun üzerine Bothe, Institut für Physik'in (Fizik Enstitüsü) Direktörü oldu. Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung (KWImF, Kaiser Wilhelm Tıbbi Araştırma Enstitüsü; bugün, Max Planck Tıbbi Araştırma Enstitüsü), Heidelberg'de, yakın zamanda ölen Karl W. Hauser'in yerine geçti. Ludolf von Krehl, KWImF Direktörü ve Max Planck, Kaiser-Wilhelm Society Başkanı (KWG, Kaiser Wilhelm Society, bugün Max Planck Topluluğu), direktörlüğü Bothe'a göç etme olasılığını engellemek için teklif etmişti. Bothe, 1957'deki ölümüne kadar KWImF'deki Fizik Enstitüsü müdürlüğünü yaptı. KWImF'deyken, Bothe, 1946'ya kadar Heidelberg Üniversitesi'nde fahri profesörlük yaptı. Fleischmann Bothe ile birlikte gitti ve 1941'e kadar onunla orada çalıştı. Her ikisi de kadrosuna Wolfgang Gentner (1936-1945), doktorasını Nobel Ödüllü James Franck ile yapmış ve Robert Pohl ile Georg Joos tarafından şiddetle tavsiye edilen Heinz Maier-Leibnitz (1936 – ?) ve Arnold Flammersfeld (1939-1941) dahil bilim insanlarını işe aldı. Ayrıca kadrosunda Peter Jensen ve Erwin Fünfer de vardı.

1938'de Bothe ve Gentner, nükleer foto-etkinin enerji bağımlılığını yayınladı. Bu, nükleer absorpsiyon spektrumlarının birikimli ve sürekli olduğuna dair ilk açık kanıttı ve dipolar dev nükleer rezonans olarak bilinen bir etkiydi. Bu teorik olarak on yıl sonra fizikçiler J. Hans D. Jensen, Helmut Steinwedel, Peter Jensen, Michael Goldhaber ve Edward Teller tarafından açıklandı.

Ayrıca 1938'de Maier-Leibniz bir Wilson bulut odası inşa etti. Bulut odasından alınan görüntüler Bothe, Gentner ve Maier-Leibniz tarafından 1940 yılında saçılan parçacıkların tanımlanması için standart bir referans haline gelen Tipik Bulut Odası Görüntüleri Atlası (Atlas of Typical Cloud Chamber Images)’nı yayınlamak için kullanıldı.

1937'nin sonunda, Bothe ve Gentner'ın bir Van de Graaff jeneratörü inşa etme ve araştırma için kullanmakta elde ettiği hızlı başarı, onları bir siklotron inşa etmeyi düşünmeye yöneltmişti. Kasım ayına kadar, Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society; bugün, Max Planck Society) Başkanına bir rapor zaten gönderilmişti ve Bothe Helmholtz-Gesellschaft (Helmholtz Derneği; bugün, Helmholtz Alman Araştırma Merkezleri Derneği), Badischen Kultusministerium (Baden Kültür Bakanlığı), I.G. Farben, KWG ve diğer çeşitli araştırma odaklı ajanslardan fon sağlamaya başladı. İlk umutla Eylül 1938'de Siemensden bir mıknatıs sipariş etti, ancak daha fazla finansman bulmak daha sonra sıkıntılı hale geldi. Bu zamanlarda, Gentner, 1 MeV'nin hemen altında enerji üretmek için yükseltilmiş olan Van de Graaff jeneratörünün yardımıyla nükleer foto-etki üzerine araştırmalarına devam etti. Gentner, 7Li (p, gama) ve 11B (p, gama) reaksiyonları ve 80Br nükleer izomeri ile ilgili araştırmaları tamamlandığında, tüm çabasını planlanan siklotronun inşasına adadı.

1938'in sonunda ve 1939'a kadar siklotronun yapımını kolaylaştırmak için, "Helmholtz-Gesellschaft"tan bir burs yardımıyla Gentner, Kaliforniya Üniversitesi Radyasyon Laboratuvarına(bugünkü, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı) Berkeley, California'ya gönderildi. Ziyaretin sonucunda Gentner, Emilio G. Segrè ve Donald Cooksey ile işbirliğine dayalı bir ilişki kurdu.

1940 yazında Fransa ve Almanya arasındaki ateşkesten sonra, Bothe ve Gentner, Paris'te inşa edilen Frédéric Joliot-Curie siklotronunu denetleme emri aldı. İnşa edilmiş olmasına rağmen henüz faaliyete geçmemişti. Eylül 1940'ta Gentner, siklotronu faaliyete geçirmek için bir grup oluşturma emri aldı. Frankfurt Üniversitesi'nden Hermann Dänzer bu çabaya destek verdi. Paris'teyken, Gentner hem Frédéric Joliot-Curie'yi hem de tutuklanıp gözaltına alınan Paul Langevin'i serbest bıraktırmayı başardı. 1941/1942 kışının sonunda, siklotron 7 MeV'lik bir döteron ışınıyla faaliyete geçti.

Uranyum ve toryum ışınla radyasyona tutuldu ve yan ürünler, Berlin'deki "Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie" (KWIC, Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü, bugün, Max Planck Kimya Enstitüsü)'ne Otto Hahn'a gönderildi. 1942'nin ortalarında, Gentner'ın Paris'teki halefi, Bonn'dan Wolfgang Riezler idi.

1941'de Bothe, siklotronun inşasını tamamlamak için gerekli tüm finansmanı elde etmişti. Mıknatıs 1943 Mart'ında teslim edildi ve ilk döteron ışını Aralık ayında gönderildi. Siklotron için açılış töreni 2 Haziran 1944'te yapıldı. Yapım aşamasında olan başka siklotronlar varken, Bothe's Almanya'daki ilk işlevsel siklotrondu.

Uranverein (Uranyum Kulübü) olarak da bilinen Alman nükleer enerji projesi, 1939 baharında Reichserziehungsministerium (REM, Reich Eğitim Bakanlığı)'nın Reichsforschungsrat (RFR, Reich Araştırma Konseyi) himayesinde başladı. 1 Eylül'e kadar, Heereswaffeamt (HWA, Ordu Mühimmat Dairesi) RFR'yi sıkıştırdı ve geliştirme çabasını devraldı. HWA'nın kontrolündeki Uranverein, ilk toplantısını 16 Eylül'de yaptı. Toplantı HWA danışmanı Kurt Diebner tarafından organize edildi ve Berlin'de yapıldı. Davetliler arasında Walther Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch ve Georg Stetter vardı. Kısa bir süre sonra ikinci bir toplantı yapıldı ve bu toplantıda Klaus Clusius, Robert Döpel, Werner Heisenberg ve Carl Friedrich von Weizsäcker da yer aldı. Bothe'nin müdürlerden biri olmasıyla, Wolfgang Gentner, Arnold Flammersfeld, Rudolf Fleischmann, Erwin Fünfer ve Peter Jensen kısa süre sonra Uranverein için çalışmaya başladı. Araştırmaları Kernphysikalische Forschungsberichte ("Research Reports in Nuclear Physics") olarak yayımlandı; aşağıdaki Dahili Raporlar bölümüne bakın.

Uranverein için, 1942'ye kadar Bothe ve ekibinden 6 üye, atomik sabitlerin deneysel olarak belirlenmesi, fizyon parçalarının enerji dağılımı ve nükleer kesitler üzerinde çalıştı. Bothe'nin nötronların grafit içindeki absorpsiyonuna ilişkin hatalı deney sonuçları, Almanların ağır su'yu nötron moderatörü olarak tercih etme kararında merkezi bir rol oynadı. Onun değeri çok yüksekti; bir varsayım, bunun yüksek nötron absorpsiyonuna sahip nitrojen ile grafit parçaları arasındaki havadan kaynaklandığıdır. Ancak deney düzeneği, suya batırılmış bir Siemens elektro-grafit küresini içeriyordu, hava mevcut değildi. Hızlı nötron kesitindeki hata, Siemens ürünündeki safsızlıklardan kaynaklanıyordu: "Siemens elektro-Grafiti bile, her ikisi de aç nötron emici olan Baryum ve Kadmiyum içeriyordu." Her halükarda, o kadar az personel veya grup vardı ki sonuçları kontrol etmek için deneyleri tekrarlayamadılar, ancak aslında Göttingen'de Wilhelm Hanle liderliğindeki ayrı bir grup Bothe'nin hatasının nedenini belirledi: "Hanle'nin kendi ölçümleri, ancak [Alman] Ordu Mühimmatı tarafından yasaklanan endüstriyel miktarlarda üretim maliyetiyle uygun şekilde hazırlanmış karbonun aslında bir moderatör olarak mükemmel bir şekilde çalışacağını gösterecektir".

1941'in sonlarına doğru, nükleer enerji projesinin yakın vadede savaş çabalarını sona erdirmeye kesin bir katkı yapmayacağı açıktı. Uranvereinin HWA tarafından kontrolü Temmuz 1942'de RFR'ye bırakıldı. Nükleer enerji projesi bundan sonra kriegsimportant (savaş için önemli) unvanını korudu ve finansmanı ordu tarafından sağlanmaya devam etti. Ancak, Alman nükleer enerji projesi daha sonra şu ana alanlara bölündü: uranyum ve ağır su üretimi, uranyum izotop ayrımı ve Uranmaschine (uranyum makinesi, yani nükleer reaktör). Ayrıca, proje daha sonra esasen, yöneticilerin araştırmaya hakim olduğu ve kendi araştırma gündemlerini belirlediği dokuz enstitü arasında bölündü. Bothe'nin Institut für Physik ("Fizik Enstitüsü") de bu dokuz enstitüden biriydi. Diğer sekiz enstitü veya tesis şunlardı: Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi'ndeki Fiziksel Kimya Enstitüsü, Gottow'daki HWA Versuchsstelle (test istasyonu), Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, Hamburg Üniversitesi Fiziksel Kimya Bölümü, Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik, Georg-August Göttingen Üniversitesi'ndeki İkinci Deneysel Fizik Enstitüsü, Auergesellschaft ve Viyana Üniversitesi'ndeki II. Physikalisches Institut.

1956 ve 1957 yıllarında Bothe, Deutschen Atomkommission (DAtK, Alman Atom Enerjisi Komisyonu)'nun Fachkommission II "Forschung und Nachwuchs" ("Araştırma ve Büyüme" Komisyonu II)'nin Arbeitskreis Kernphysik (Nükleer Fizik Çalışma Grubu)'nun bir üyesiydi. Nükleer Fizik Çalışma Grubunun hem 1956 hem de 1957'deki diğer üyeleri şunlardı: Werner Heisenberg (başkan), Hans Kopfermann (başkan yardımcısı), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Leibnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher ve Carl Friedrich von Weizsäcker. Wolfgang Paul de 1957'de grubun bir üyesiydi.

1957'nin sonunda, Gentner, Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (Kaiser Wilhelm Enstitüsü)'nün halefi olan Max-Planck Gesellschaft (MPG, Max Planck Topluluğu)'nun Başkanı Otto Hahn ve MPG Senatosu ile onların himayesinde yeni bir enstitü kurmak amacıyla görüşmelerde bulunuyordu. Esasen, Heidelberg'deki Max-Planck Institut für medizinische Forschung ("Max-Planck Tıbbi Araştırma Enstitüsü)'ndeki Walther Bothe'nin Institut für Physik ("Fizik Enstitüsü"), MPG'nin tam teşekküllü bir enstitüsü olmak üzere ayrılacaktı. Devam etme kararı Mayıs 1958'de alındı. Gentner, 1 Ekim'de Max-Planck Institut für Kernphysik (MPIK, Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü) direktörlüğüne getirildi ve aynı zamanda Heidelberg Üniversitesi'nde ordentlicher Professor pozisyonunu aldı. Bothe, o yılın Şubat ayında öldüğü için MPIK'in nihai kuruluşunu görecek kadar yaşamamıştı.

Bothe, Uranverein ile yaptığı çalışmalarda mazeret sunmayan bir Alman vatanseverdi. Ancak Bothe'nin Almanya'daki Nasyonal Sosyalist politikalara karşı sabırsızlığı, onun Gestapo tarafından şüphe ile karşılanmasına ve soruşturma altına alınmasına neden oldu.

Birinci Dünya Savaşı sırasında savaş esiri olarak Rusya'da hapsedilmesi sonucunda 1920'de evlendiği Barbara Below ile tanıştı. İki çocukları oldu. Barbara, eşinden birkaç yıl önce öldü.

1954 – Nobel Fizik Ödülü "rastlantı yöntemi ve onunla ilişkili yaptığı keşifler için". Bothe ödülün yarısını aldı; diğer yardısı ise Max Born'a verildi.

Aşağıdaki raporlar, Alman Uranverein’ın dahili bir yayını olan Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics)'de yayınlandı. Raporlar, "Çok Gizli" olarak sınıflandırıldı, çok sınırlı dağıtımları vardı ve yazarların kopyalarını tutmalarına izin verilmedi. Raporlara Müttefik Operation Alsos emrinde el konuldu ve değerlendirilmek üzere Birleşik Devletler Atom Enerjisi Komisyonu'na gönderildi. 1971'de raporların gizliliği kaldırıldı ve Almanya'ya iade edildi. Raporlar Karlsruhe Nükleer Araştırma Merkezi ve Amerikan Fizik Enstitüsü'nde mevcuttur.

W. Bothe & W. Gentner Herstellung neuer Isotope durch Kernphotoeffekt, Die Naturwissenschaften Volume 25, Issue 8, 126-126 (1937). Received 9 February 1937. Institutional affiliation: Institut für Physik at the Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung.