John Cockcroft

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当我环顾这个宏伟的大厅时,我感到自己被阿尔弗雷德·诺贝尔的精灵带入了一个魔幻世界。我们怎么会被选中代表科学呢? 

约翰·道格拉斯·考克饶夫爵士是英国物理学家,与欧内斯特·沃尔顿共同获得1951年诺贝尔物理奖,以表彰他们分裂原子核的成就,并在核能发展中发挥了重要作用。

在第一次世界大战期间在西线服役皇家野战炮兵部队后,考克饶夫在曼彻斯特市政技术学院学习电气工程,同时他是Metropolitan Vickers Trafford Park的学徒,也是其研究人员的成员。后来,他获得了剑桥大学圣约翰学院的奖学金,在1924年6月参加了三一考试,成为一名学位获得者。欧内斯特·卢瑟福在卡文迪许实验室接纳了考克饶夫作为研究生,考克饶夫在卢瑟福的指导下于1928年完成了博士学位。与欧内斯特·沃尔顿和马克·奥利芬特一起,他建造了后来被称为考克饶夫-沃尔顿加速器的装置。考克饶夫和沃尔顿使用这个装置进行了首次人工分裂原子核的实验,这一成就通俗地被称为"分裂原子"。

在第二次世界大战期间,考克饶夫成为供应部科学研究副主任,从事雷达工作。他还是处理Frisch-Peierls备忘录问题的委员会成员,该备忘录计算出原子弹在技术上是可行的,以及随后成立的MAUD委员会的成员。1940年,作为蒂扎德使团的一部分,他与美国同行分享了英国技术。战争后期,蒂扎德使团的成果以SCR-584雷达装置和近炸引信的形式回到英国,这些被用于击败V-1飞弹。1944年5月,他成为蒙特利尔实验室主任,监督了ZEEP和NRX反应堆的开发以及Chalk River实验室的建立。

战后,考克饶夫成为哈维尔原子能研究机构AERE的主任,在那里低功率、石墨调节的GLEEP成为西欧第一个运行的核反应堆,于1947年8月15日启动。随后是1948年的BEPO。哈维尔参与了反应堆的设计以及Windscale的化学分离厂。在他的指导下,它参与了前沿聚变研究,包括ZETA计划。他坚持在Windscale反应堆的烟囱上安装过滤器,这在1957年Windscale火灾中一个反应堆核心点燃并释放放射性核素之前曾被嘲笑为"考克饶夫的愚蠢之举"。

从1959年到1967年,他是剑桥丘吉尔学院的首任院长。他还在1961年至1965年期间担任堪培拉澳大利亚国立大学的校长。

早年

约翰·道格拉斯·考克饶夫,也被称为"Johnny W.",出生于英格兰约克郡西瑞丁Todmorden,时间为1897年5月27日,他是磨坊主约翰·亚瑟·考克饶夫和其妻子Annie Maude née Fielden的长子。他有四个弟弟:Eric、Philip、Keith和Lionel。他的早期教育在Walsden圣公会学校(1901-1908年),Todmorden小学(1908-1909年)和Todmorden中学(1909-1914年)接受,在那里他参加了足球和板球运动。学校里的女生中有他未来的妻子Eunice Elizabeth Crabtree。1914年,他获得了西瑞丁County Major奖学金,进入曼彻斯特维多利亚大学学习数学。

第一次世界大战在1914年8月爆发。考克饶夫在1915年6月完成了在曼彻斯特的第一年学业。他加入了那里的军官训练队,但不想成为军官。暑假期间,他在威尔士Kinmel营的基督教青年会食堂工作。他在1915年11月24日应征入伍英国军队。1916年3月29日,他加入了第59训练旅皇家野战炮兵部队,接受了通信兵训练。随后他被派往西线第20轻师92野战炮兵旅B炮兵连。

考克饶夫参加了对兴登堡防线的进攻和第三次伊普雷斯战役。他申请了军官任命,并被接受。1918年2月他被送往Brighton学习炮术,1918年4月被送往北安普顿郡Weedon Bec的军官候选生学校,在那里他接受了野战炮兵军官培训。他在1918年10月17日被任命为皇家野战炮兵中尉。

战争结束后,考克饶夫在1919年1月被释放离开军队。他选择不回到曼彻斯特维多利亚大学,而是在曼彻斯特市政技术学院学习电气工程。因为他已在维多利亚大学完成了一年的课程,所以被允许跳过该课程的第一年。他在1920年6月获得了理学士学位。电气工程教授Miles Walker说服他与Metropolitan Vickers进行学徒合作。他获得了1851年皇家展览委员会颁发的1851年展览奖学金,并在1922年6月提交了关于"交流电谐波分析"的理学硕士论文。

Walker随后建议考克饶夫参加剑桥大学圣约翰学院的奖学金考试,该学院是Walker的母校。考克饶夫成功获得了30英镑的奖学金和20英镑的助学金,后者是为经济困难的本科生颁发的。Metropolitan Vickers给了他50英镑,条件是他完成学位后返回。Walker和一位姨妈补足了316英镑费用的余额。作为另一所大学的毕业生,他被允许跳过三一考试的第一年。他在1924年6月参加了三一考试,获得了B*作为学位获得者,被授予文学学士学位。

考克饶夫于1925年8月26日在Todmorden Bridge Street联合卫理公会教堂与Elizabeth Crabtree结婚。他们有六个孩子。第一个是一个名叫Timothy的男孩,在婴幼儿时期去世。随后他们生了四个女儿——Joan Dorothea Thea、Jocelyn、Elisabeth Fielden和Catherine Helena——以及另一个儿子Christopher Hugh John。

核研究

欧内斯特·卢瑟福在Miles Walker和Metropolitan Vickers研究主任的推荐下,接受了考克饶夫作为卡文迪许实验室的研究生。考克饶夫在1924年以圣约翰学院基金会奖学金和国家奖学金的身份注册为博士生。在卢瑟福的指导下,他撰写了博士论文"分子流在表面冷凝中出现的现象",该论文发表在《皇家学会议报》上。他在1925年9月6日获得了博士学位。在这段时间里,他是俄罗斯物理学家Peter Kapitza的助手,后者从事极低温下磁场物理学研究。考克饶夫协助了氦液化器的设计和建造。

1919年,卢瑟福成功地用来自放射性镭衰变的alpha粒子分裂了氮原子。这项实验及随后的实验暗示了原子核的结构。为了进一步探索它,他需要一种人工手段来产生速度足够高的粒子,以克服原子核的电荷。这在卡文迪许实验室开辟了一条新的研究路线。他指派考克饶夫、Thomas Allibone和欧内斯特·沃尔顿来解决这个问题。他们建造了后来被称为考克饶夫-沃尔顿加速器的装置。Mark Oliphant为他们设计了质子源。一个关键时刻是当考克饶夫读到George Gamow关于量子隧穿的论文时。考克饶夫意识到由于这种现象,所需效果可以用比最初想象低得多的电压来实现。实际上,他计算出仅有300,000电子伏特能量的质子就能穿透硼核。考克饶夫和沃尔顿在接下来的两年里致力于他们的加速器。卢瑟福从剑桥大学获得了1,000英镑的赠款,用于购买他们所需的变压器和其他设备。

Walsden的房子,约翰·考克饶夫从两岁到28岁居住在这里

考克饶夫在1928年11月5日被选为圣约翰学院研究员。他和沃尔顿在1932年3月开始操作他们的加速器,用高能质子轰击锂和铍。他们期望看到法国科学家报告过的gamma射线,但没有发现。1932年2月,James Chadwick证明了所观察到的实际上是中子。考克饶夫和沃尔顿随后转而寻找alpha粒子。1932年4月14日,沃尔顿轰击锂靶,注意到他认为可能是alpha粒子的东西。考克饶夫随后卢瑟福被召唤,并确认了这确实是这样。那天晚上,考克饶夫和沃尔顿在卢瑟福家里开会,为《自然》杂志撰写了一封信,其中他们宣布了他们的结果——首次人工分裂原子核,可以这样描述:

这一成就通俗地被称为分裂原子。因为这一成就,考克饶夫和沃尔顿在1938年获得了Hughes奖章,在1951年获得了诺贝尔物理奖。他们继续用质子、deuteron和alpha粒子分裂碳、氮和氧。他们证明了他们已经产生了放射性同位素,包括碳-11和氮-13。

考克饶夫-沃尔顿倍压电路

1929年,考克饶夫被任命为圣约翰学院机械科学监督员。他在1931年被任命为物理监督员,1933年成为初级财务主管,负责建筑物的维护,其中许多年久失修。学院门房由于书虱虫的破坏必须被部分拆除以进行修复,考克饶夫监督了电气重新布线。1935年,卢瑟福任命他为Mond实验室研究主任,接替返回苏联的Kapitza。他监督了新低温设备的安装,并监督了低温研究。他在1936年被选为皇家学会研究员,1939年被选为Jacksonian自然哲学教授,自1939年10月1日起生效。

考克饶夫和沃尔顿都很清楚他们的加速器的局限性。美国Ernest Lawrence开发了一个设计得更好的装置,他称之为回旋加速器。尽管有一台性能较差的加速器,卡文迪许实验室凭借聪明的物理学能够赶上美国人,但考克饶夫敦促卢瑟福为卡文迪许实验室获得一台回旋加速器。卢瑟福对价格感到犹豫,但Lord Austin的250,000英镑礼物使得基于Lawrence设计的36英寸910毫米回旋加速器得以建造,同时还建造了一个新的建筑翼来容纳它。考克饶夫监督了这项工作。回旋加速器在1938年10月投入运行,新建筑翼在1940年完成。Oliphant认为回旋加速器不够大,开始在伯明翰大学建造一台更大的60英寸回旋加速器。其建造因1939年欧洲第二次世界大战的爆发而延迟,它在战后完成时也会过时。

第二次世界大战

在第二次世界大战爆发时,考克饶夫担任供应部科学研究副主任,从事雷达工作。1938年,Henry Tizard爵士向考克饶夫展示了Chain Home,这是英国皇家空军RAF建造的沿海早期预警雷达站环,用于检测和追踪飞机。现在,他帮助部署科学家来使该系统完全投入运行。1940年,他成为科学研究和技术发展咨询委员会的成员。1940年4月,他成为空战科学研究委员会的成员,该委员会成立于处理Frisch-Peierls备忘录引起的问题,该备忘录计算出原子弹在技术上是可行的。该委员会在1940年6月被MAUD委员会取代,考克饶夫也是该委员会的成员。该委员会指导了英国早期突破性研究。

1940年8月,考克饶夫作为蒂扎德使团的一部分赴美国。因为英国开发了许多新技术但缺乏充分利用这些技术的工业能力,决定与美国分享这些技术,尽管该国当时还没有参战。蒂扎德使团提供的信息包含了战争期间进行的一些最伟大的科学进展。分享的技术包括雷达技术,特别是由伯明翰Oliphant小组设计的大大改进的空腔磁控管,美国历史学家James Phinney Baxter III称其为"有史以来运到我们海岸上最宝贵的货物"、近炸引信的设计、Frank Whittle喷气发动机的细节以及描述原子弹可行性的Frisch-Peierls备忘录。尽管这些可能被认为是最重要的,但许多其他物品也被运走,包括火箭、增压器、枪瞄和潜艇检测装置的设计。他返回

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