Clifford G. Shull nepozoroval jen atomy. Přišel na to, jak je vidět pomocí neviditelných částic, které prosakují skrz pevné předměty jako duchové.

Shull se narodil v Pittsburghu v roce 1915 a stal se jednou z nejdůležitějších postav fyziky 20. století. Zemřel v Medfordu v Massachusetts v roce 2001. Ale jeho odkaz žije dál v každém materiálovém vědci, který potřebuje vědět, co se děje uvnitř kovové slitiny nebo krystalové mřížky.

V roce 1994 sdílel Nobelovu cenu za fyziku s Bertramem N. Brockhousem. Cena byla udělena za konkrétní úspěch: metody rozptylu neutronů. Zejména neutronová difrakce.

To nebyla jen teorie. Byl to nástroj. A změnilo to způsob, jakým analyzujeme hmotu.

Metoda částic duchů

Abychom pochopili důležitost Shullovy práce, musíme pochopit problém světla. Viditelné světlo má vlnovou délku. Atomy jsou menší než tato vlnová délka. Proto pomocí běžného mikroskopu není možné vidět jednotlivé atomy. Je to jako snažit se cítit tvar zrnka písku a nosit žáruvzdorné rukavice.

Shull použil neutrony.

Neutrony nemají elektrický náboj. Neodpuzují elektrony jako elektrony. Procházejí přímo přes elektronová mračna obklopující atomy. Díky tomu jsou ideální pro studium samotného jádra a atomové struktury.

Shullova metoda byla elegantní. Vzal paprsek neutronů o jedné vlnové délce. Nasměroval jsem ho k materiálu. Neutrony se srazily s atomy tohoto materiálu. Byli rozptýleni.

Výsledný snímek byl zaznamenán na fotografický film. Tento obrázek odhalil vzájemné polohy atomů. Bylo to jako získat otisk prstu pro látku.

Z Oak Ridge do MIT

Shullova kariéra nebyla lineární. V roce 1937 získal titul bakaláře věd na Carnegie Institute of Technology. Poté v roce 1941 získal doktorát na New York University.

Ale skutečná práce začala v Oak Ridge National Laboratory v Tennessee.

Od roku 1946 do roku 1955 pracoval Shull pod vedením Ernesta O. Vollana. Wolland byl průkopníkem ve výzkumu rozptylu neutronů. Shull postavený na tomto základu. Nezopakoval jen práci. Dovedl to k dokonalosti.

Předvedl magnetickou difrakci. To byl obrovský úspěch. Umožnil vědcům vidět, jak jsou magnetické momenty uspořádány v materiálech. To pomohlo vysvětlit supravodivost a další magnetické jevy.

Pomohl také vyvinout nástroje pro rutinní krystalografickou analýzu. Před Shullem byla difrakce neutronů specializovaným experimentem. Po něm se stal standardním nástrojem.

Proč na tom stále záleží

V roce 1955 se Shull přestěhoval na Massachusetts Institute of Technology (MIT). Tam zůstal až do svého odchodu do důchodu v roce 1986. Učil. Dělal výzkum. Pokračoval v posouvání hranic toho, co lze měřit.

Dnes se všude používají metody rozptylu neutronů.

  • Pomáhají vytvářet lepší baterie.
  • Analyzují napětí v křídlech letadla.
  • Studují strukturu proteinů, aby vyvinuli léky.

Základní princip se nezměnil. Paprsek neutronů dopadá na vzorek. Rozptýlené neutrony nám říkají, kde jsou atomy.

Ale rozsah aplikací se exponenciálně rozšířil.

Shull nám ukázal, že pokud něco nevidíte