Будущий лауреат Нобелевской премии Отто Штерн родился в г. Сорау, в Нижней Силезии, в 1888 г, а детство и юность провел в Бреслау (Вроцлаве), куда многодетная семья (Отто был старшим из 5 детей) переехала, когда мальчику исполнилось 4 года. В Бреслау он окончил начальную и среднюю школу. а в 1912 г. защитил в местном университете докторскою дисертацию.
Как сложилась дальнейшая жизнь выдающегося физика, читайте в нашей статье, на сайте iwroclaw.com.
Физическая химия и знакомство с Эйнштейном
Семья Штернов считалась зажиточной, если не сказать больше. И отец, и мать Отто были представителями известных торговых династий, занимавшихся производством и продажей муки и зерна. При этом Штерны не были типичными вроцлавскими мещанами и предпринимателями, скорее наоборот, в семье прививали детям любовь к литературе, науке, искусству. В свою очередь, Отто с детства отличался любознательностью и много читал.
Все это, плюс материальное благополучие, очевидно, и определило его выбор — окончив школу Штерн несколько лет самостоятельно изучал естественные науки в крупнейших университетах Германии, где и познакомился с работами выдающихся физиков и химиков того времени. Так, больше всего Отто Штерна впечатлили труды Больцмана, Клаузиса и Нернста по молекулярной теории, статистической механике и термодинамике. Под впечатлением научных изысканий этих ученых, он выбрал для своих исследований область физической химии, тем более, что и его любимые преподаватели в Бреслау работали с аналогичными темами.
В 1912 г., в жизни Отто Штерна произошло важное событие. Благодаря рекомендации профессора физико-химического факультета университета Бреслау Отто Сакура, молодой ученый стал руководителем аспирантской работы Альберта Эйнштейна, в Пражском университете.
И на этом их сотрудничество на этом не закончилось — Штерн и Эйнштейн написали совместную научную статью, а когда автор теории относительности переехал в Швейцарию , Штерн последовал за ним. В Цюрихе он какое-то время работал внештатным лектором в местном федеральном училище, но вскоре началась Первая мировая война, и Отто призвали в армию.
Война и первые научные достижения
Очевидно, судьба благоволила к ученому, поскольку его служба в армии во время войны состояла… в наблюдении за погодой — Штерн служил в метеорологическом отряде. Занятие это было не слишком обременительным, и у него оставалось много свободного времени, которое Отто тратил с пользой для науки, продолжая теоретические исследования. Фортуна и в дальнейшем была к нему благосклонной, через какое-то время Штерна перевели в одну из научных лабораторий Берлинского университета, где проводились исследования по заказу германского оборонного комплекса. Здесь он познакомился со “звездами” первой величины в мире физики — Максом Борном, Джеймсом Франко, Максом Фольмером, и под их влиянием перешел от теоретических разработок к эмпирическим.
После окончания войны Борна назначили директором Института теоретической физики в Франкфуртском университете, а Отто Штерн стал его ассистентом. Вскоре ученые опубликовали совместную работу о поверхностной энергии твердых тел. Однако область экспериментов интересовала Штерна все больше, тем более что в это время он увлекся идеями Джеймса Максвелла, изложенными в его теории молекулярного движения. “Законы Максвелла” считались классическими и были признаны научным сообществом, без практических результатов исследований. Отто Штерн решил исправить эту ошибку. В своей работе он опирался на разработанный за несколько лет до этого метод молекулярных пучков французского ученого Луи Дюнойе.
Печь для атомов
Эксперимент требовал специального оборудования, которое создали по проекту Штерна. Это была установка, напоминавшая печь, “испарявшая” атомы серебра, из установленного внутри образца. Атомы попадали в вакуумную камеру, через специальное отверстие и проходили через еще одно, аналогичное, установленное на определенном расстоянии. В процессе их движения происходило “вырезание” потока атомов, пучок которых становился тоньше. Задачей Штерна было измерить скорость и количество частиц, проходивших через второе отверстие, для чего ученый использовал специальную систему зубчатых колес. Зная ширину зазора между зубцами колес, скорость их вращения и расстояние между ними, Штерн в итоге сумел вычислить скорость атомов.
Основная часть эксперимента была закончена в 1920 г. Благодаря результатам этого опыта, у физиков появилась возможность наблюдать за атомами, используя обычное лабораторное оборудование.
Профессор Штерн
В 1921 г. Штерн вместе с физиком Вальтером Герлахом провел ряд экспериментов для изучения магнитных моментов атомов, подтвердивших основные положения квантовой теории.
В том же году, Штерн стал профессором физики в Ростокском университете, а через два года получил такую же должность в Гамбурге. Здест ученому выделили лабораторию, где он занимался исследованиями метода молекулярных пучков, который использовал для подтверждения теории Луи де Бройля о волновых свойствах квантов и длине волн.
В своих экспериментах Штерн опирался на изобретенную им “печь” с системой зубчатых колес. но на этот раз он измерял скорость атомов гелия.
В результате серии опытов была определена длина волны для частиц гелия, что подтвердило предположения де Бройля и в итоге сыграло важную роль в развитии квантовой механики.
В последующие годы Штерн занимался исследованиями магнитного момента протона и доказал, что его величина вдвое больше, предсказанной ранее теоретической физикой.
Эмиграция в США
В 1933 г. Гитлер стал канцлером Германии, а власть перешла к нацистам, основной задачей которых стало изгнание евреев из страны. С этой целью был принят ряд антисемитских законов, запрещавших лицам еврейской национальности заниматься определенными видами деятельности, в том числе и научной работой.
Вскоре многих видных ученых уволили из-за их неарийского происхождения. Штерн тоже был евреем, но его не трогали, возможно из-за службы в германской армии в Первую мировую войну. Тем не менее ученый сам подал в отставку в знак протеста, и вместе с коллегой Эммануэлем Эстерманом уехал в США, по приглашению Технологического института Карнеги. Там он продолжил исследования молекулярных пучков.
В 1939 г. Отто Штерн получил американское гражданство и после вступления США в войну, работал в министерстве обороны.
Нобелевская премия и последние годы жизни
Во время Второй мировой войны Нобелевскую премию не присуждали, однако в 1943 г. Штерн все же получил награду “за развитие метода молекулярных пучков и исследования магнитных свойств протонов”. Ее передали ученому на специальном мероприятии, организованным для негго Американо-скандинавским фондом. А вот свою, обязательную для лауреатов, нобелевскую лекцию Штерн прочел только через несколько лет.
В 1946 г. Штерн ушел из института Карнеги и уехал в Беркли, где жили его сестры. Он практически перестал заниматься научной деятельностью, хотя и поддерживал отношения с научным сообществом. В Беркли Штерн жил особняком, редко с кем общался. Несколько раз он посещал Европу, при этом категорически отказывался приезжать в Германию и получать пенсию от правительства.
В последние годы жизни ученый полюбил кинематограф и часто посещал кинотеатры в Беркли. В 1969 г. во время одного из таких сеансов у него случился сердечный приступ. Врачи не смогли спасти 82-летнего ученого и он умер. Похоронили одного из известнейших физиков XX в. на местном кладбище, в Беркли.
