Felix Bloch Kimdir ? Hayatı Ve Biyografisi

Fizikçi

Doğum tarihi: 23 Ekim 1905, Zürih, İsviçre

Ölüm tarihi ve yeri: 10 Eylül 1983, Zürih, İsviçre

Felix Bloch Kimdir ?

Felix Bloch (1905-1983), atom çekirdeğinin manyetizmasının son derece hassas ölçümlerine izin veren ve büyük molekülleri analiz etmek için hem fizikte hem de kimyada güçlü bir araç haline gelen nükleer manyetik rezonans tekniklerini geliştirmesiyle tanınır.
Felix Bloch, yirminci yüzyıl katı hal fiziğine, onun adını taşıyan birkaç teorem ve yasa da dahil olmak üzere birçok önemli katkı yaptı. Atom çekirdeğinin manyetizmasının son derece hassas ölçümlerine izin veren ve hem fizikte hem de kimyada büyük molekülleri analiz etmek için güçlü bir araç haline gelen nükleer manyetik rezonans tekniklerini geliştirmesiyle tanınır. Bloch, bu alandaki çalışmalarından dolayı 1952 Nobel Ödülü’nden pay aldı. Bloch, 23 Ekim 1905’te İsviçre’nin Zürih kentinde Agnes Mayer Bloch ve toptan tahıl tüccarı Gustav Bloch’un oğlu olarak dünyaya geldi. Bloch’un matematiğe ve astronomiye olan erken ilgisi, ailesinin çocuğu 1924’te Zürih’teki Federal Teknoloji Enstitüsü’nde bir mühendislik kursuna kaydetmesine neden oldu. Fiziğe giriş dersi, Bloch’a gerçek kariyerinin ne olacağını gösterdi. Bloch, 1927’de Enstitü’nün Matematik ve Fizik Bölümü’ndeki eğitimini tamamladıktan sonra Almanya’daki Leipzig Üniversitesi’nde kuantum mekaniğinde çığır açan araştırmalar yapan Profesör Werner Karl Heisenberg’den eğitim aldı. Bloch doktora derecesini aldı. 1928’de Leipzig’den fizikte, kristallerdeki elektroniğin kuantum mekaniği üzerine bir tezle.

Zürih’e dönen Bloch, 1928’den 1929’a kadar araştırma görevlisi olarak çalıştı. Bir Lorentz Fonu bursu, 1930’da Hollanda’daki Utrecht Üniversitesi’nde araştırma yapmasına izin verdi ve o yıl daha sonra Heisenberg ile daha fazla çalışmak için Leipzig’e döndü. Bir Oersted Fonu bursu onu 1931’de Kopenhag Üniversitesi’ne götürdü ve burada üniversitenin Teorik Fizik Enstitüsü müdürü Niels Bohr ile çalıştı. 1932’den 1933’e kadar Bloch, teorik fizik alanında öğretim görevlisi olduğu Leipzig Üniversitesi’ne bir kez daha döndü. Adolf Hitler iktidara geldikten sonra Yahudi olan Bloch Almanya’dan ayrıldı, Paris’teki Institut Henri Poincaré’de ders verdi ve Roma’da Enrico Fermi ile Rockefeller Bursu üzerinde çalıştı. 1934’te Bloch, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Stanford Üniversitesi fakültesine fizik profesörü yardımcısı olarak katılma davetini kabul etti. 1936’da tam profesör oldu ve emekli profesör olduğu 1971’de emekli olana kadar, birkaç izinle Stanford’da bu sıfatla kaldı.

Bloch gibi Avrupalı ​​mülteciler, ABD’deki fizik için bir nimetti, çünkü birçoğu -yine Bloch gibi- ABD’li deneysel fizikçilerin keşiflerine değerli içgörüler katan teorisyenlerdi. Amerika Birleşik Devletleri’nde fizik pratiği yapmak, Bloch ve mülteci arkadaşları için avantajlıydı, çünkü ABD’de Avrupa’da olduğundan çok daha kolay bir şekilde profesörlük elde edebilir, yüksek lisans öğrencileri biriktirebilir ve araştırma parası ve tesislerini güvence altına alabilirlerdi.
Bloch, yirmi sekiz yaşında Amerika Birleşik Devletleri’ne gelmeden önce bile teorik fiziğe önemli katkılarda bulunmuştu. Metallerde elektronların iletimi kavramı, doktorasında sundu. tez, katılar teorisinin temeli oldu. 1928’de bir kristaldeki elektronlar için dalga fonksiyonlarının biçimini belirleyen Bloch-Fouquet teoremini geliştirdi. (Fouquet, yıllar önce benzer bir soyut matematik problemini çözen bir matematikçiydi.) Teoremin koşullarını karşılayan fonksiyonlara, metallerin doğasını teorik olarak araştırmak için kullanan fizikçiler tarafından Bloch fonksiyonları denir. Bloch ayrıca 1928’de Eduard Grüneisen’in metallerin elektrik iletkenliğinin sıcaklığa bağlılığı hakkındaki yasasına teorik bir açıklama veren Bloch-Grüneisen ilişkisini türetmiştir. Bloch T 3/2 yasası, ferromanyetik malzemedeki manyetizasyonun sıcaklığa nasıl bağlı olduğunu açıklar, Bloch duvarları, bir ferromanyetik kristalin farklı yönlerde mıknatıslanan parçaları arasındaki geçiş bölgesidir ve Bloch teoremi, süper manyetik için bazı olası açıklamaları ortadan kaldırır. iletkenlik. 1932’de Bloch, Bohr ve Hans Bethe’nin maddedeki yüklü parçacıkların yavaşlaması konusundaki çalışmalarını genişleten Bethe-Bloch ifadesini geliştirdi.Ayrıca elektromanyetik alanın kuantum teorisini geliştirdi ve Amerika Birleşik Devletleri’nde bir kez kuantum elektrodinamiğindeki kızılötesi problemini çözmek için Nordsieck ile çalıştı. Bloch, 1927’de henüz bir öğrenciyken bilimsel yayınlara katkıda bulunmaya başladı. Bloch duvarları, bir ferromanyetik kristalin farklı yönlerde mıknatıslanan parçaları arasındaki geçiş bölgesidir ve Bloch teoremi, süper iletkenlik için bazı olası açıklamaları ortadan kaldırır. 1932’de Bloch, Bohr ve Hans Bethe’nin maddedeki yüklü parçacıkların yavaşlaması konusundaki çalışmalarını genişleten Bethe-Bloch ifadesini geliştirdi. Ayrıca elektromanyetik alanın kuantum teorisini geliştirdi ve Amerika Birleşik Devletleri’nde bir kez kuantum elektrodinamiğindeki kızılötesi problemini çözmek için Nordsieck ile çalıştı. Bloch, 1927’de henüz bir öğrenciyken bilimsel yayınlara katkıda bulunmaya başladı. Bloch duvarları, bir ferromanyetik kristalin farklı yönlerde mıknatıslanan parçaları arasındaki geçiş bölgesidir ve Bloch teoremi, süper iletkenlik için bazı olası açıklamaları ortadan kaldırır. 1932’de Bloch, Bohr ve Hans Bethe’nin maddedeki yüklü parçacıkların yavaşlaması konusundaki çalışmalarını genişleten Bethe-Bloch ifadesini geliştirdi. Ayrıca elektromanyetik alanın kuantum teorisini geliştirdi ve Amerika Birleşik Devletleri’nde bir kez kuantum elektrodinamiğindeki kızılötesi problemini çözmek için Nordsieck ile çalıştı. Bloch, 1927’de henüz bir öğrenciyken bilimsel yayınlara katkıda bulunmaya başladı. Bohr ve Hans Bethe’nin maddedeki yüklü parçacıkların yavaşlaması konusundaki çalışmalarını genişletmek.Ayrıca elektromanyetik alanın kuantum teorisini geliştirdi ve Amerika Birleşik Devletleri’nde bir kez kuantum elektrodinamiğindeki kızılötesi problemini çözmek için Nordsieck ile çalıştı. Bloch, 1927’de henüz bir öğrenciyken bilimsel yayınlara katkıda bulunmaya başladı. Bohr ve Hans Bethe’nin maddedeki yüklü parçacıkların yavaşlaması konusundaki çalışmalarını genişletmek. Ayrıca elektromanyetik alanın kuantum teorisini geliştirdi ve Amerika Birleşik Devletleri’nde bir kez kuantum elektrodinamiğindeki kızılötesi problemini çözmek için Nordsieck ile çalıştı.Bloch, 1927’de henüz bir öğrenciyken bilimsel yayınlara katkıda bulunmaya başladı.

Stanford’a vardıktan kısa bir süre sonra Bloch’un ilgisi, 1932’de James Chadwick tarafından keşfedilen bir nükleer parçacık olan nötrona çekildi. Otto Stern’in 1933’teki deneyleri, nötronun manyetik bir momente (manyetik güç) sahip olduğunu öne sürdü. Nobel Ödülü konuşmasında açıkladığı gibi Bloch, elektrik yükü olmayan temel bir parçacığın manyetik bir momente sahip olabileceği fikrinden büyülenmişti. Paul Dirac, elektronun manyetik momentinin yükünden kaynaklandığını açıklamıştı. Açıkça, Bloch Nobel konuşmasında “nötronun manyetik momentinin tamamen farklı bir kökene sahip olacağını” açıkladı ve onu keşfetmeye koyuldu. İlk olarak, nötronun manyetik momentinin gerçekten var olduğuna dair doğrudan deneysel kanıta ihtiyacı vardı. 1936’da demirdeki yavaş nötronların saçılımını gözlemleyerek kanıtın elde edilebileceğini ve nötronların manyetik saçılmasının polarize nötron ışınları üreteceğini tahmin etti. Bu tahminler 1937’de Columbia Üniversitesi’ndeki deneyciler tarafından doğrulandı.

Bir sonraki adım, nötronun manyetik momentini doğru bir şekilde ölçmekti. 1939’da aynı yıl vatandaşlığa kabul edilmiş bir Amerikan vatandaşı oldu – Bloch teorik fizikten deneysel fiziğe geçti ve Berkeley’deki California Üniversitesi’nde Luis Alvarez ve siklotron ile çalışarak bu amaca ulaştı. Bloch’un Nobel konuşmasında tanımladığı gibi, iki fizikçi polarize bir nötron ışını, güçlü, sabit bir manyetik alan üzerine bindirilmiş zayıf, salınımlı bir manyetik alana sahip bir alandan geçirdiler. Bloch’un deneyleri, Stanford’dan izin aldığında II. Dünya Savaşı tarafından durduruldu. 1941’de amacı atom bombası üretmek olan Manhattan Projesi’ne katıldı ve bu amaç için 1942’den 1944’e kadar New Mexico’daki Los Alamos’ta uranyum izotopları üzerinde çalıştı. 1944’te Harvard Üniversitesi Radyo Araştırma Laboratuvarı’na katıldı.

Bloch’un Harvard’da radyo teknikleri hakkında edindiği bilgi, 1945’te Stanford’daki nükleer manyetik moment araştırmasına döndüğünde paha biçilmez olduğunu kanıtladı. elektromanyetik dalgalar ve ardından titreşen çekirdeklerin yaydığı sinyallerin frekanslarının ölçülmesi. Bununla birlikte, Rabi’nin tekniği yalnızca molekül ışınlarıyla çalıştı, özellikle kesin değildi ve incelenen örneği buharlaştırdı. William W. Hansen ve Martin Packard ile birlikte çalışan Bloch, yeni bir “nükleer indüksiyon” yöntemi geliştirmek için manyetik rezonansın temel ilkesini (çekirdeklerin uyarıldıktan sonra yeniden yönlendirilmesi) kullandı. Bloch’un tekniğinde, çalışılan materyalin küçük kapları (Bloch için, su çözeltilerindeki hidrojen çekirdekleri) güçlü bir elektromanyetik alana yerleştirilir. Radyo frekansları tarafından kontrol edilen çok daha zayıf bir elektromanyetik alan daha sonra çekirdekleri uyarır. Elektromanyetizma tarafından dönmeye teşvik edilen çekirdekler, bir alıcı tarafından algılanan sinyaller veren küçük radyo vericileri gibi hareket eder. Bu sinyaller, tek bir çekirdeğin nükleer manyetik momentini çok hassas bir şekilde ölçmeyi mümkün kılar ve onları yayan nükleer parçacıklar hakkında çok sayıda çok doğru ve değerli bilgi sağlar. Bloch’un nükleer indüksiyon tekniği ile mümkün kılınan bireysel çekirdeklerin manyetik momentinin ve momentum açısının hassas ölçümleri, nükleer yapı ve davranış hakkında yeni bilgiler sağladı. Manyetik alanın gücüne bağlı olarak nükleer sinyallerin frekansındaki değişikliklerin gözlemlenmesi, özellikle dünyanın manyetik alanını ölçmede yararlı olan çok daha gelişmiş manyetometrelerin tasarımına yardımcı oldu. Nükleer indüksiyon ayrıca nükleer parçacıkların etkileşimi ve izotoplar hakkında yeni bilgiler sağladı. Manyetik moment çevredeki yüklü elektronlardan etkilendiğinden ve her atomun kendine özgü bir nükleer frekansı olduğundan, nükleer indüksiyon aynı zamanda katıların, gazların ve sıvıların atomik ve moleküler yapısı hakkında da bilgi verdi Rabi’nin yönteminde olduğu gibi, bunların tümü söz konusu malzemeyi yok etmeden.

Bloch, keşfini Physical Review’da yayınlanan iki makaleyle duyurdu.1946’da. “Nükleer İndüksiyon” başlıklı ilk makale, tekniğinin teorisini anlatıyordu ve ikincisi, Hansen ve Packard ile birlikte yazılan ve “Nükleer İndüksiyon Deneyi” başlıklı, deneyin mekaniğini anlatıyordu. Yaklaşık aynı zamanlarda, Harvard Üniversitesi’nden Edward Mills Purcell ve meslektaşları HC Torrey ve Robert Pound, parafin içindeki protonlarla ilgili tamamen bağımsız çalışmalarının neredeyse aynı sonuçlarını yayınladılar.Purcell ve grubu, tekniklerine “nükleer manyetik rezonans absorpsiyonu” adını verdiler. Bloch ve Purcell çok geçmeden çalışmalarının başlangıçta farklı görünse de aynı prensibe dayandığını gördüler.İki adam, Nobel komitesinin sözleriyle, 1952 Nobel Fizik Ödülü’nü “New York Times , ödülü meslektaşıyla paylaşmaktan çok mutlu olduğunu söyledi. Bloch ve Purcell’in yöntemi olarak bilinen “NMR”, karmaşık bileşiklerin moleküler yapısı hakkında bilgi veren, fizik ve analitik kimyanın paha biçilmez bir aracı haline geldi.NMR’nin tahribatsız olması, daha sonra onun tıpta gelişmiş bir teşhis aracı olarak kullanılmasına yol açtı.CAT tarayıcıları tarafından üretilenlerden hem daha güvenli (çünkü X ışınları kullanmadılar) hem de daha gelişmiş insan dokusu görüntüleri üretebilen NMR tarayıcıları geliştirildi.

Bloch’un bir fizikçi olarak öne çıkması, 1948’de Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçilmesiyle tanındı.Nisan 1954’te oybirliğiyle CERN’in ilk genel müdürü, Conseil Européendela Recherche Nucleaire (Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi) olarak hizmet etmek üzere seçildi.Cenevre, atom enerjisinin barış zamanı kullanımlarını araştırmak için on iki uluslu bir proje.Yine Stanford’dan izinli olarak ayrıldı ve 1955’ten sonra nükleer ve moleküler yapı ve NMR’nin kullanımları üzerine araştırmalarına devam etmek için geri döndü.Ayrıca süperiletkenlik teorisi üzerinde çalıştı.
Bloch, 1940 yılında Las Vegas’ta Lore C. Misch ile evlendi. Karısı, Bloch’tan birkaç yıl sonra Amerika Birleşik Devletleri’ne göç etmiş olan Almanya doğumlu bir fizikçi ve bir profesörün kızıydı.İkisi New York’ta profesyonel bir toplum etkinliğinde buluştuğunda, Massachusetts Institute of Technology’de araştırma görevlisi olarak çalışıyordu. George, Daniel ve Frank adında üç oğulları ve Ruth adında bir kızları oldu. Araştırmalarına ek olarak Bloch, Physical Review başta olmak üzere profesyonel dergilerde birçok makale yayınladı.ve piyano çalmaktan, kayak yapmaktan ve dağa tırmanmaktan hoşlanıyordu. 1961’den 1971’de emekli olana kadar Stanford’da Max H. Stein Fizik Profesörü olarak bir sandalyeye sahip oldu. Aynı zamanda Amerikan Sanat ve Bilim Akademisi ve Amerikan Fizik Derneği üyesiydi.Bloch emekli olduktan sonra doğum yeri olan Zürih’e döndü ve burada 10 Eylül 1983’te yetmiş yedi yaşında kalp krizinden öldü.