Ошибка боте физика

Атомная бомба Третьего рейха

От атомной бомбардировки  во Вторую мировую войну мир спасла ошибка в расчетах. Историки так и называют ее – «ошибкой Боте».

      Речь идет об эксперименте профессора Вальтера Боте из Гейдельберга, проведенном в январе 1941 года. К тому времени физики Третьего рейха уже вовсю трудились над немецким «урановым проектом», ближайшей целью которого было создание компактной «урановой машины» (или первого атомного реактора на медленных нейтронах). Такая машина виделась им в двух вариантах.

      Мэтр теоретической ядерной физики Вернер Гейзенберг своими расчетами показал, что существует два основных способа вызвать цепную реакцию распада в уране: либо увеличивая концентрацию изотопа уран-235 («обогащение» урана) до «критической» массы, либо изменяя скорость вылетающих нейтронов таким образом, чтобы атомы урана-238 не поглощали их. Первый из названных способов был очень дорог; кроме того, в начале 1940-х годов не существовало опробованных технологий, позволяющих «обогащать» уран в промышленных масштабах. Поэтому немецкие физики предпочли пойти по второму пути. Но для того, чтобы «урановая машина» заработала, нужен был эффективный замедлитель – некое вещество, которое способно замедлять нейтроны, не поглощая их. Много ранее было доказано, что лучшим замедлителем является «тяжелая вода», то есть вода, в которой атомы водорода заменены дейтерием, его тяжелым изотопом. Но к началу Второй мировой войны единственной фирмой, выпускавшей тяжелую воду в промышленных количествах была норвежская «Норск-Гидро». У Германии же не было собственных установок для производства замедлителя, да и ценился он на вес золота. В качестве альтернативы тяжелой воде рассматривался дешевый и доступный графит. И вот тут произошло то, чему до сих пор не могут найти объяснения.  Летом 1940 года профессор Вальтер Боте, которому было поручено найти новый замедлитель, бодро рапортовал из Гейдельберга, что графит вполне подходит для этих целей. Диффузионная длина тепловых нейтронов в углероде равнялась 61сантиметру; если же идеально очистить графит, то этот важнейший параметр, определяющий, в частности, степень поглощения замедлителем свободных нейтронов, возрастет до 70 сантиметров.  Вермахт уже обратился к фирме «Сименс» с просьбой о поставках чистейшего графита, и вдруг блестящий научный триумф сменился оглушительным поражением. В январе 1941 года профессор Боте для закрепления результата повторил свой опыт. Новый образец был изготовлен из чистейшего электрографита фирмы «Сименс», но в результате диффузная длина тепловых нейтронов в нем составила всего лишь 30сантиметров! Получалось, что графит в замедлители не годится. Поскольку мнению Боте доверяли, все опыты с графитом были прекращены. Лишь в 1945 году, во время эксперимента «B-VIII» в Хайгерлохе, ошибку обнаружили, но было уже слишком поздно. Возможно, причиной просчета профессора Боте стали примеси азота, попавшие в графит из воздуха, но с другой стороны Вальтер Боте был известен как ответственный и серьезный экспериментатор, а если помножить это на немецкую пунктуальность, то вопрос о причинах невероятного «промаха» остается открытым – невольно задумаешься о попущении божьем.  Американцы, например, не допустили подобной ошибки, и первый урановый реактор, запущенный в Чикаго 2 декабря 1942 года, имел графические стержни в качестве замедлителя.   Перед немцами во весь рост встала проблема дефицита тяжелой воды. Ее не хватало даже для важнейших опытов. При потребности в полторы тонны тяжелой воды в месяц фирма «Норск-Гидро» выпускала не более 140килограмм, и к концу 1941 года Германия располагала запасом в 360килограмм. В начале 1942 года фабрику оснастили новыми электролизерами, но выпуск тяжелой воды при этом снизился до 91 килограмма в месяц (!). Норвежцы занимались откровенным саботажем, и любые усилия оккупантов увеличить производительность фабрики сводились на нет.

      В конце концов было решено построить опытную установку по производству тяжелой воды на территории Германии. Обязательства по ее строительству взяла на себя фирма «Лейнаверке», входившая в концерн «ИГ Фарбениндустри». Расходы должны были составить около 150 000 рейхсмарок, но зато себестоимость грамма тяжелой воды планировалось снизить до 30 пфеннингов. Впрочем, и это начинание закончилось пшиком – в 1944 году, когда положение с «урановым проектом» стало критическим, концерн отказался от договора с физиками.  Благодаря усилиям многочисленных мифотворцев от истории, сегодня главенствует представление, будто бы атомный проект был приоритетным для вождей Третьего рейха. На самом деле, все было с точностью до наоборот. Отсутствие практических результатов, дороговизна материалов и непомерные затраты на эксперименты привели к тому, что даже те из нацистских бонз, кто поначалу проявлял к разработкам ядерщиков определенный интерес, быстро охладели к «урановому проекту». На протяжении всей войны субсидии, выделяемые ядерщикам, только уменьшались.

      Гитлер, судя по имеющимся свидетельствам, вообще не имел четкого представления о возможностях, которые получит Третий рейх, если в руках вермахта окажется урановый реактор или атомная бомба. Сохранилось одно-единственное свидетельство на этот счет. 23 июля 1942 года Альберт Шпеер, которому поручили разобраться с перспективными проектами в области военных технологий, докладывал фюреру об итогах своей работы. Вот запись, сделанная Шпеером в дневнике: «Фюреру вкратце доложено о совещании по поводу расщепления атома и об оказываемой нами поддержке». И это все! Больше того, в один из критических моментов, когда фактически решалась дальнейшая судьба ядерных исследований, произошло очередное досадное недоразумение.   26 февраля 1942 года в стенах Института физики имени императора Вильгельма было назначено совещание Научно-исследовательского совета, посвященное «урановому проекту». За несколько дней до этого организаторы разослали приглашения Шпееру, Кейтелю, Гиммлеру, Редару, Герингу, Борману и другим нацистским вождям. В приглашениях содержалась следующая повестка мероприятия:

      «1. Ядерная физика как оружие (проф. И. Шуман).

      2. Расщепление ядра урана (проф. О. Ган).

      3. Теоретические основы производства энергии путем расщепления урана (проф. В. Гейзенберг).

      4. Результаты исследований установок по производству энергии (проф. В. Боте).

      5. Необходимость исследования общих основ (проф. X. Гейгер).

      6. Обогащение изотопов урана (проф. К. Клузиус).

      7. Производство тяжелой воды (проф. П. Хартек).

      8. О расширении рабочей группы «Ядерная физика» за счет привлечения представителей промышленности и различных ведомств рейха (проф. А. Эзау)».

      К этому листку, – и так озадачившему умы высших офицеров рейха множеством загадочных слов, – небрежной секретаршей были подколоты еще четыре листа: темы всех докладов, слушавшихся в те же дни в Институте физики. И эти строки звучали уже сущей китайской грамотой: «диффузионная длина», «эффективное поперечное сечение» и так далее, и тому подобное.

      Неудивительно, что Гиммлер, глянув на эти странные слова, отказался тратить свое драгоценное время на выслушивание подробностей. Генерал-фельдмаршал Кейтель был более дипломатичен. Он заверил организаторов, что придает большое значение «этим научным проблемам», но бремя возложенных на него обязанностей не позволяет ему принять участие в совещании. Редер уведомил о прибытии одного из своих заместителей. В итоге никто из власть предержащих так и не явился выслушивать «ученую тарабарщину».Но не только в равнодушном отношении руководителей Третьего рейха к физикам и их проблемам следует искать причины провала немецкого «уранового проекта». Среди самих физиков не было единства. В Германии не нашлось организатора (а точнее – никому не пришло в голову такого организатора назначить), который сумел бы собрать всех физиков «под одной крышей» и заставил бы их работать, подчиняясь общей программе исследований. Вместо этого в рейхе существовало целых три группы исследователей, которые непрерывно конфликтовали друг с другом. Из-за этого весьма перспективные предложения оказались обойдены вниманием.

      В качестве примера здесь можно привести историю профессора Фрица Хоутерманса, работавшего в лаборатории барона Манфреда фон Арденне. В 1933 году, когда к власти в Германии пришли нацисты, Хоутерманс бежал из страны. Бежал не в Америку или во Францию, как его коллеги, а в Россию. Здесь его вскоре записали в шпионы, и, избежав знакомства с немецким концлагерем, он попал в советский. В 1939 году, после подписания пакта Молотов-Риббентроп, его выпустили из застенков НКВД и этапировали в казематы гестапо. Там профессор просидел всего три месяца и был освобожден, однако ему запретили работать в государственных учреждениях. И тогда его спас профессор Макс фон Лауэ. Он порекомендовал Хоутерманса барону Арденне, которого академические ученые недолюбливали и чурались.

      Хоутерманс стал для Арденне настоящей находкой. В августе 1941 года опальный профессор отпечатал на пишущей машинке статью на 39 страничек, озаглавленную им «К вопросу о начале цепной реакции деления ядер». В своем сообщении первым из немецких ученых Хоутерманс подробно описал цепную реакцию под действием быстрых нейтронов, а также рассчитал критическую массу урана-235, то есть наименьшую массу, при которой может протекать самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Однако в первую очередь, профессора интересовал новейший трансурановый элемент, позднее названный плутонием. В природном уране, писал Хоутерманс, содержится гораздо больше изотопа уран-238, чем урана-235. Так не логичнее ли использовать этот распространенный изотоп, нежели тратить столько времени и сил на разделение изотопов путем обогащения урана-235? За несколько месяцев до этого австрийский физик Шинтльмайстер показал, что при обстреле изотопа уран-238 нейтронами возникает новый трансурановый элемент под номером 94.

Используя его, можно создать новое взрывчатое вещество. Дело лишь за химиками. Нужно придумать, как отделить этот 94 элемент от урана.   Эта скромная статья, написанная опальным ученым, могла бы стать этапной в судьбе немецкой ядерной физики. Ее автор убедительно показал, что для создания атомной бомбы не нужно разделять изотопы – надо идти совсем другим путем. Но к его доводам не прислушались. А между тем эксперимент, проведенный американцами в марте 1941 года, показал, что плутоний расщепляется так же легко, как и уран-235. Бомба «Толстяк», сброшенная на Нагасаки, была плутониевой.И все-таки, несмотря на огромное количество проблем и трудностей, к февралю 1942 года первый немецкий реактор был построен. Пока это была еще опытная установка, собранная под руководством профессора Гейзенберга и профессора Депеля в лаборатории Лейпцигского института. «Урановая машина» состояла из двух алюминиевых полусфер, крепко привинченных друг к другу. Внутрь поместили 572 килограмма уранового порошка и 140килограмм тяжелой воды. Общий вес агрегата, полностью погруженного в резервуар с водой, при этом составлял почти тонну. Радий-бериллиевый источник нейтронов находился посередине реактора.   «Если увеличить реактор, загрузив в него пять тонн тяжелой воды и десять тонн литого урана, – писали они, – мы получим первый в мире „самовозбуждающийся“ ядерный реактор, то есть реактор, внутри которого будет протекать цепная ядерная реакция».      Первые же измерения показали, что поверхности реактора достигало гораздо больше нейтронов, чем излучал их источник. Физики послали победный рапорт в отдел вооружений вермахта и засели за новые расчеты.     Однако и в этот раз планам немецких ядерщиков не суждено было сбыться.

      23 июня 1942 года, в тот самый день, когда фюрер без особого интереса выслушивал доклад Шпеера о «расщеплении атома», в лейпцигской лаборатории произошла катастрофа. Шаровидный реактор вот уже двадцать дней покоился в чане с водой. Вдруг вода возмутилась, заклокотала. Из глубины побежали пузыри. Происходило что-то странное. Профессор Депель взял пробу пузырей. Оказалось, что это водород. Значит, где-то возникла течь, и уран вступил в реакцию с водой.

      Через некоторое время пузыри исчезли, все успокоилось. Тем не менее Депель решил извлечь реактор из чана, чтобы посмотреть, сколько воды проникло внутрь. В 15 часов 15 минут лаборант ослабил колпачок штуцера. Послышался какой-то шум. Воздух с силой втягивался внутрь, словно там, в центре шара, образовался вакуум. Еще через три секунды в потолок ударила воздушная струя. Из трещины длиной 15 сантиметров вырвался раскаленный газ. Тут и там мелькали искры, вылетали горящие крупицы урана. Вслед за тем взметнулось и пламя. Высота его достигала двадцати сантиметров. Вокруг языка пламени потек алюминий. Пожар разгорелся не на шутку.    Депель, прибежавший на помощь лаборанту, стал тушить пламя водой, но огонь не убывал. Лишь с трудом его удалось сбить, зато из трещины теперь непрерывно валил густой дым, а образовавшееся отверстие становилось все шире. Предчувствуя катастрофу, профессор велел немедленно выкачивать тяжелую воду, чтобы спасти хоть какую-то важную часть реактора. Саму же «урановую машину» вновь опустили в резервуар, дабы остудить ее.

      Гейзенберг, мельком заглянув в лабораторию, увидел, что «ситуация контролируется», и отбыл проводить семинар. Ситуация же вовсе не контролировалась. Температура реактора росла.  В 18.00 – опасный для жизни опыт длился уже три часа – Гейзенберг завершил семинар и вернулся к Депелю. Реактор продолжал накаляться. Физики напряженно вглядывались в воду, как вдруг реактор затрясся. Ученые переглянулись и опрометью бросились из помещения. Через секунду прогремел мощный взрыв. Струи пылающего урана разлетались повсюду. Здание лаборатории охватил огонь. Только после этого кто-то наконец догадался вызвать пожарных.   Оба ученых спаслись в тот день чудом. Большая часть их лаборатории была разрушена, все запасы урана и почти все запасы тяжелой воды погибли. Столь же серьезно пострадало самолюбие Гейзенберга. Профессора буквально перекосило, когда начальник пожарной охраны, прибыв в лабораторию и не церемонясь в выборе саксонских выражений, поздравил оглушенного мэтра со столь осязаемыми доказательствами «расщепления атома». Правда, пожарник, костеря Гейзенберга и иже с ним, был все-таки не прав, подозревая в несчастье «цепную ядерную реакцию». На самом деле причиной взрыва стала не физика, но химия. Вода проникла сквозь оболочку шара и вступила в реакцию с порошковым ураном. Образовался водород – газ, легко взрывающийся. Достаточно было искры, чтобы все взлетело на воздух. Отчитываясь перед начальством, Депель советовал в будущем использовать лишь твердый уран в пластинах, а не его порошок. Дальнейшая история немецкого «уранового проекта» напоминает мучительные поиски черной кошки в темной комнате. Не хватало сырья, проверенных технологий, сплоченности ученых. Политические интриги и расовые «чистки» не способствовали улучшению климата в среде физиков. Диверсии британцев и бомбардировки лишили Германию запасов урана и тяжелой воды. Немногое оставшееся сырье распределялось «по чину и рангу», а не по значимости эксперимента…  Безрезультатно закончился и опыт доктора Тринкса, разрабатывавшего «термоядерную» взрывчатку. Подробности этой работы сохранил шестистраничный отчет «Опыты возбуждения ядерных реакций с помощью взрывов». «Часто предлагалось, – говорилось в отчете, – использовать для возбуждения ядерных и цепных реакций скорость движения газообразных продуктов, возникающих при взрыве каких-либо взрывчатых веществ. Протекающие при этом ядерные процессы должны усиливать действие взрывчатых веществ».  Доктор Тринкс понимал, что при температуре около четырех миллионов градусов и давлении в 250 миллионов атмосфер начнутся многочисленные термоядерные реакции. Он считал, что можно создать бомбу длиной около метра, действующую по этому принципу. Тринкс подготовил простой эксперимент. Взял полый серебряный шар диаметром в 5сантиметров, наполнил его тяжелым водородом и обложил со всех сторон взрывчаткой. Ученый был убежден, что серебро сохранит следы радиоактивного излучения, вызванного несколькими термоядерными превращениями. Взрывчатка воспламенялась одновременно с разных сторон. Возникало громадное давление, серебро сжижалось и устремлялось к центру шара с фантастической скоростью – 2500 м/с. Можно сказать, что полый шар стремительно уменьшался в размерах. Чем меньше был его диаметр, тем толще становился слой жидкого серебра. Внутренняя поверхность шара ускорялась быстрее, чем наружная. Температура и плотность сжатого внутри шара тяжелого водорода достигали громадных величин. Почти вся энергия взрывчатки «фокусировалась» на крохотном количестве тяжелого водорода. На какой-то миг в этой мельчайшей точке пространства возникали те же условия, что и в недрах Солнца. Улетучиться водород не мог, мешала прослойка серебра.  Тринкс повторил этот опыт несколько раз, но следов радиоактивного излучения не обнаружил. Современные специалисты, оценивая эксперименты Тринкса, пришли к выводу, что размеры шара были слишком малы.  Вскоре ученый разуверился, что сумеет извлечь хоть какую-то практическую пользу из этих опытов, и те были прекращены.  Таким образом немецкие физики упустили еще одну возможность создать для Третьего рейха подлинное «чудо-оружие»…  В качестве мысленного эксперимента давайте представим на минуту, что «урановый проект» завершился успешно.  Предположим, что профессор Боте все-таки допустил свою ошибку, и немецким физикам так и не удалось получить дешевый замедлитель нейтронов. Предположим, что к доводам профессора Хоутерманса не прислушались, и плутоний не стал заменой урану. С учетом этих предположений мы все же видим, что атомная бомба вполне могла быть построена к середине 1944 года. Ведь оставался еще один путь, отвергнутый Гейзенбергом, – обогащение изотопа урана-235. Если бы немецкие физики, отказавшись от всех остальных разработок, сосредоточили свои усилия на этом направлении, а руководство Третьего рейха поддержало бы их финансово, то атомная бомба на уране-235, подобная американскому «Малышу», была бы испытана на год раньше и совсем в другой стране.   Немецкие физики разработали пять способов обогащения урана. Среди них наиболее перспективным считался «инерционный способ» – когда изотопы разделялись с помощью специальной центрифуги. Этот проект не был реализован только потому, что у доктора Грота, занимавшегося строительством центрифуги, не хватило терпения и денег, чтобы довести работу до конца. Был близок к успеху и опальный барон фон Арденне, в лаборатории которого был построен «электромагнитный сепаратор», по своим характеристикам не уступавший аналогичному американскому устройству.  Отказ от «машины» в пользу «бомбы» мог изменить суть и, как следствие, судьбу немецкого «уранового проекта». Но этого, к нашему счастью, не произошло.  А что было бы, если бы Гитлер получил такую бомбу в самый разгар наступления союзников по антигитлеровской коалиции?..   Сегодня, когда обсуждается этот вариант истории, принято делать вывод о неминуемом военном крахе союзников и победе Третьего рейха. На самом же деле, не все так просто. Имея всего несколько бомб (заметим, очень дорогих бомб!), военному командованию рейха вряд ли удалось бы переломить положение на фронтах. Да и применение такой бомбы – это палка о двух концах. Вспомним, к примеру, о том, что Германия в период Второй мировой войны имела огромные запасы химического оружия, но ни разу не пустила их в ход. Гитлер был безумец, но и он понимал, что последует удар возмездия, а массированная химическая атака в густонаселенной Германии приведет к уничтожению всей нации в течении нескольких часов. Аналогичного контрудара военное командование рейха могло ожидать и в случае многократного применения атомной бомбы.   Поэтому, скорее всего, атомное оружие было бы использовано всего один раз и только на Восточном фронте – против наступающих советских войск. В результате этой впечатляющей демонстрации нацисты получили бы столь необходимую «передышку» и повод усадить своих противников за стол переговоров. Может статься, Германия выторговала бы себе некое «мирное соглашение», и война закончилась бы много раньше и совсем с другим результатом.  Но не следует забывать, что единоличное владение секретом атомной бомбы вызывает соблазн сделать очень много атомных бомб и начать новую войну по новым правилам. Неужели Гитлер смирился бы с поражением? Неужели союзники смирились бы с существованием «Атомного» рейха? Думается, что нет. Третья Мировая война пришла бы в Европу очень скоро.  Впрочем, дальнейшее развитие событий в этой альтернативной реальности уже не поддается сколько-нибудь осмысленному анализу…

Источник: http://www.itishistory.ru/1t/3_reix_28.php

Нацистская Германия имела все необходимое, чтобы создать атомное оружие

К концу Второй мировой войны Третий рейх подошел к созданию ядерного оружия намного ближе, чем принято считать. Немцы имели не только теоретические, но и вполне конкретные практические наработки в этой сфере.

Сумрачный гений на пути к успеху

В частной лаборатории барона Манфреда фон Арденне была собрана урановая центрифуга, позволявшая изготавливать ядерные боеприпасы. Его коллегам из Лейпцигского института, профессорам Вернеру Гейзенбергу и Георгу Депелю, еще в феврале 1942 года удалось создать работающий исследовательский реактор. При содействии рейхсминистра вооружений Альберта Шпеера было накоплено 15 тонн металлического урана.

В 1943-м рейх вплотную приблизился к созданию ядерного оружия: группа доктора Курта Дибнера создала прототип ядерного взрывного устройства. Уровень немецкого машиностроения, химической и электротехнической отраслей был таков, что собрать работающую ядерную бомбу они могли еще раньше – в 1939-40-м годах. Однако рейх так и не смог перейти невидимый Рубикон и стать первым атомным государством в истории человечества.

Ошибка Боте

Единственным слабым местом немецкого ядерного проекта было решение использовать не графит, а окись дейтерия – так называемую «тяжелую воду».

Доподлинно неизвестно, почему знаменитый физик Вальтер Боте, отвечавший за проработку этого вопроса, решил контролировать реакцию с помощью именно этого вещества. Существует предположение, что на момент исследований в Германии наблюдался дефицит химически чистого графита, а Боте нашел подходящую, как ему казалось, альтернативу. Согласно другой гипотезе, графит в больших количествах требовался для систем управления ракет «Фау-2», в результате за обладание веществом возникла конкуренция между различными ведомствами, и как результат – физикам пришлось обходиться без него.

Так или иначе, в начале сороковых «ошибка Боте» была отнюдь не очевидна. Наоборот, сторонние наблюдатели из заинтересованных структур имели все основания полагать, что немецкий атомный проект развивается семимильными шагами.

Британцы в игре

Именно к такому выводу и пришла британская военная разведка, получавшая информацию от осведомителей в Берлине.

К несчастью для немцев – и счастью для всех остальных, — в начале 40-х тяжелая вода производилась в промышленных объемах всего на одном предприятии мира: химическом заводе Веморк компании Norsk Hydro, построенном в окрестностях норвежского города Рьюкан для производства удобрений.

Готовя операцию по ликвидации объекта, британцы остались верны себе: вместо того чтобы разбомбить опасное производство, как поступили бы американцы, немцы или СССР, сыны туманного Альбиона решили послать диверсантов.

Операция получила название «Незнакомец». На первом этапе ее осуществлял всего один человек – Эйнар Скиннарланн, инженер и боец Сопротивления, на короткое время бежавший в Великобританию.

29 марта 1942 года его сбросили на парашюте в окрестностях Рьюкана. Разведчику удалось войти в контакт с инженерами, работавшими на заводе, и получить информацию, что называется, из первых рук. Переданные Скиннарланном данные настолько встревожили английское руководство, что военный кабинет потребовал от комитета начальников штабов подготовить операцию вторжения в Норвегию с целью ликвидировать завод. Однако, в конце концов, было решено придерживаться диверсионной стратегии.

В октябре 1942-го недалеко от завода высадилась группа из четырех норвежцев, которые занялись подготовкой операции. 19 ноября на ликвидацию завода вылетела группа из 34 десантников-добровольцев из состава 1-й воздушно-десантной дивизии. Отряд был распределен по двум планерам «Хорса», каждый из которых буксировался бомбардировщиком «Галифакс».

Однако в тот день удача отвернулась от британцев. Сильный туман и низкая облачность привели к тому, что пилоты потеряли ориентацию. Один из «Галифаксов» шел на небольшой высоте, и командир экипажа полагал, что летит над морем, в то время как на самом деле самолет уже пересек береговую черту.

Встреча с землей произошла неожиданно: бомбардировщик врезался в склон горы. Экипаж «Галифакса» погиб, однако пилот планера успел среагировать и сумел совершить посадку на заснеженный склон. Из 18 десантников, находившихся на борту «Хорса», в живых остались 14. Другой бомбардировщик не смог найти зону высадки и запросил по радио разрешение возвращаться. При развороте обледеневший трос оборвался, и второй планер стал снижаться. Вернувшийся экипаж сообщил, что ничего не знает о судьбе планера. Десантников сочли погибшими.

На самом же деле и эта команда не погибла в полном составе. Жесткую посадку пережили не менее девяти десантников. При этом уцелевшие британцы не бросили раненых товарищей, а попытались унести их в горы, где можно было дождаться подмоги.

Пунктуальность против здравого смысла

Радиопереговоры запаниковавших пилотов встревожили немцев. Поднимать в воздух истребители в тех условиях не имело смысла, а вот решение выслать патрули было вполне оправданным. Активизация немецких военных не позволила диверсантам скрыться.

С пленниками поступили в соответствии с приказом Гитлера, предписывавшим уничтожать диверсантов на месте: раненых умертвили в госпитале Ставангере (немецкий врач ввел в вену каждому из них порцию воздуха), а их здоровых товарищей оперативно расстреляли. Масштаб глупости стал понятен только после того, как за пленниками прибыли сотрудники гестапо. Допрашивать было уже некого. Немецкая пунктуальность позволила британской разведке сохранить в тайне цель полностью провалившейся операции.

Четверо заброшенных ранее диверсантов обосновались на леднике. Инженер Скиннарланн время от времени снабжал их продуктами. Тем временем в Шотландии началась подготовка второй группы диверсантов.

Миссия для самоубийц

В этот раз решено было послать всего шестерых диверсантов. Вся группа состояла из норвежских военных, которые не приняли оккупацию своей страны вермахтом и бежали в Великобританию.

14 января 1943-го диверсанты на парашютах десантировались на берег озера Скрикен. Следующие трое суток норвежцы шли по заснеженным горам, каждый нес 30 килограммов груза. Встретившись с передовой группой, заброшенной еще в октябре 1942-го, они перебрались поближе к заводу и стали готовить операцию.

Малочисленность группы вынуждала диверсантов действовать скрытно, дожидаясь благоприятного момента. Таковой представился в субботу, 27 февраля. Норвежцы совершили 10-километровый бросок на лыжах, перешли вброд речку на дне ущелья, а затем поднялись на 150-метровый склон утеса, где был выстроен завод. Подъем занял почти два с половиной часа.

Взрывчатка была установлена в цехе, который производил воду, пригодную для использования в немецких ядерных экспериментах. Диверсанты действовали, точно зная, что и зачем делают: незадолго до операции от немцев в Швецию сбежал главный инженер Norsk Hydro, профессор Йомар Брун. От него британская разведка получила фотографии цехов, чертежи и описание оборудования. Благодаря этим сведениям подрывники смогли проникнуть в здание через кабельную шахту, обойдя немецкие посты у главного и запасного входов.

Ситуацию осложняло то, что завод был взят под усиленную охрану СС. Чтобы уберечь местное население от карательной операции, диверсанты перед рейдом переоделись в английскую форму. Каждый получил капсулу с ядом мгновенного действия: никаких иллюзий относительно судьбы пленных норвежцы не питали.

После подрыва завода группа совершила 400-километровый переход по горам и скрылась на территории Швеции.

Пересохший источник ядерных иллюзий

Ущерб от операции «Ганнерсайд» был колоссален: немецкие специалисты ремонтировали завод в течение полугода. Когда же предприятие частично восстановило работоспособность, на него совершили налет 143 американских бомбардировщика В-17. «Летающие крепости» не смогли уничтожить химические цеха, однако сумели вывести из строя гидроэлектростанцию, питавшую предприятие. В результате завод, ранее производивший дейтериевую воду тоннами, сократил производство до считанных литров.

Немцы решили вывезти оставшиеся запасы «тяжелой воды» в Германию. Но британская разведка и тут не упустила возможности поставить им подножку: бойцы норвежского Сопротивления взорвали корабль, перевозивший 15 тонн вещества. Рейх потерял последний резерв сырья, которое считалось критически важным для изготовления атомных реакторов и бомб.

Перебои с поставками воды затянули исследовательские работы. В результате немецкие физики слишком поздно осознали, что могли прекрасно обойтись и без этой жидкости.

Работу над ошибками лучшие физики своей эпохи проделали уже на территории СССР, помогая вчерашнему врагу создавать ядерный щит, который, в конечном счете, и спас советские города от участи Хиросимы и Нагасаки.

Walther Bothe
Walther Bothe in the 1950s
Born	8 January 1891 Oranienburg, German Empire
Died	8 February 1957 (aged 66) Heidelberg, West Germany
Nationality	German
Alma mater	University of Berlin
Known for	Coincidence circuit Neutron transport theory
Awards	Nobel Prize for Physics (1954) Max Planck Medal (1953) Pour le Mérite for Sciences and Arts (1952)
Scientific career
Fields	Physics, mathematics, chemistry
Institutions	University of Berlin University of Giessen University of Heidelberg Max Planck Institute for Medical Research
Doctoral advisor	Max Planck
Signature

Walther Wilhelm Georg Bothe (German pronunciation: [ˈvaltɐ ˈboːtə] (listen); 8 January 1891 – 8 February 1957)^[1] was a German nuclear physicist, who shared the Nobel Prize in Physics in 1954 with Max Born.

In 1913, he joined the newly created Laboratory for Radioactivity at the Reich Physical and Technical Institute (PTR), where he remained until 1930, the latter few years as the director of the laboratory. He served in the military during World War I from 1914, and he was a prisoner of war of the Russians, returning to Germany in 1920. Upon his return to the laboratory, he developed and applied coincidence methods to the study of nuclear reactions, the Compton effect, cosmic rays, and the wave–particle duality of radiation, for which he would receive the Nobel Prize in Physics in 1954.

In 1930 he became a full professor and director of the physics department at the University of Giessen. In 1932, he became director of the Physical and Radiological Institute at the University of Heidelberg. He was driven out of this position by elements of the deutsche Physik movement. To preclude his emigration from Germany, he was appointed director of the Physics Institute of the Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research (KWImF) in Heidelberg. There, he built the first operational cyclotron in Germany. Furthermore, he became a principal in the German nuclear energy project, also known as the Uranverein (Uranium Club), which was started in 1939 under the supervision of the Army Ordnance Office.

In 1946, in addition to his directorship of the Physics Institute at the KWImf, he was reinstated as a professor at the University of Heidelberg. From 1956 to 1957, he was a member of the Nuclear Physics Working Group in Germany.

In the year after Bothe’s death, his Physics Institute at the KWImF was elevated to the status of a new institute under the Max Planck Society and it then became the Max Planck Institute for Nuclear Physics. Its main building was later named Bothe laboratory.

Education[edit]

Bothe was born to Friedrich Bothe and Charlotte Hartung. From 1908 to 1912, Bothe studied at the Friedrich-Wilhelms-Universität (today, the Humboldt-Universität zu Berlin). In 1913, he was Max Planck’s teaching assistant. He was awarded his doctorate, in 1914, under Planck.^[2][3]

Career[edit]

Early years[edit]

In 1913, Bothe joined the Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR, Reich Physical and Technical Institute; today, the Physikalisch-Technische Bundesanstalt), where he stayed until 1930. Hans Geiger had been appointed director of the new Laboratory for Radioactivity there in 1912. At the PTR, Bothe was an assistant to Geiger from 1913 to 1920, a scientific member of Geiger’s staff from 1920 to 1927, and from 1927 to 1930 he succeeded Geiger as director of the Laboratory for Radioactivity.^[2][3][4][5]

In May 1914, Bothe volunteered for service in the German cavalry. He was taken prisoner by the Russians and incarcerated in Russia for five years. While there, he learned the Russian language and worked on theoretical physics problems related to his doctoral studies. He returned to Germany in 1920, with a Russian bride.^[4]

On his return from Russia, Bothe continued his employment at the PTR under Hans Geiger in the Laboratory for Radioactivity there. In 1924, Bothe published on his coincidence method. Then and in the following years, he applied this method to the experimental study of the nuclear reactions, the Compton effect, and the wave–particle duality of light. Bothe’s coincidence method and his applications of it earned him the Nobel Prize in Physics in 1954.^[5][6][7][8]

In 1925, while still at the PTR, Bothe became a Privatdozent at the University of Berlin, which means that he had completed his Habilitation, and, in 1929, he became an ausserordentlicher Professor there.^[2][3]

In 1927, Bothe began the study of the transmutation of light elements through bombardment with alpha particles. From a joint investigation with H. Fränz and Heinz Pose in 1928, Bothe and Fränz correlated reaction products of nuclear interactions to nuclear energy levels.^[4][5][8]

In 1929, in collaboration with Werner Kolhörster and Bruno Rossi who were guests in Bothe’s laboratory at the PTR, Bothe began the study of cosmic rays.^[9] The study of cosmic radiation would be conducted by Bothe for the rest of his life.^[5][8]

In 1930, he became an ordentlicher Professor and director of the physics department at the Justus Liebig-Universität Gießen. That year, working with Herbert Becker, Bothe bombarded beryllium, boron, and lithium with alpha particles from polonium and observed a new form of penetrating radiation. In 1932, James Chadwick identified this radiation as the neutron.^[2][3][4]

Heidelberg[edit]

In 1932, Bothe had succeeded Philipp Lenard as Director of the Physikalische und Radiologische Institut (Physical and Radiological Institute) at the University of Heidelberg. It was then that Rudolf Fleischmann became a teaching assistant to Bothe. When Adolf Hitler became Chancellor of Germany on 30 January 1933, the concept of Deutsche Physik took on more favor as well as fervor; it was anti-Semitic and against theoretical physics, especially against modern physics, including quantum mechanics and both atomic and nuclear physics. As applied in the university environment, political factors took priority over the historically applied concept of scholarly ability,^[10] even though its two most prominent supporters were the Nobel Laureates in Physics Philipp Lenard^[11] and Johannes Stark.^[12] Supporters of Deutsche Physik launched vicious attacks against leading theoretical physicists. While Lenard was retired from the University of Heidelberg, he still had significant influence there. In 1934, Lenard had managed to get Bothe relieved of his directorship of the Physical and Radiological Institute at the University of Heidelberg, whereupon Bothe was able to become the Director of the Institut für Physik (Institute for Physics) of the Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung (KWImF, Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research; today, the Max-Planck Institut für medizinische Forschung), in Heidelberg, replacing Karl W. Hauser, who had recently died. Ludolf von Krehl, Director of the KWImF, and Max Planck, President of the Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society, today the Max Planck Society), had offered the directorship to Bothe to ward off the possibility of his emigration. Bothe held the directorship of the Institute for Physics at the KWImF until his death in 1957. While at the KWImF, Bothe held an honorary professorship at the University of Heidelberg, which he held until 1946. Fleischmann went with Bothe and worked with him there until 1941. To his staff, Bothe recruited scientists including Wolfgang Gentner (1936–1945), Heinz Maier-Leibnitz (1936 – ?) – who had done his doctorate with the Nobel Laureate James Franck and was highly recommend by Robert Pohl and Georg Joos, and Arnold Flammersfeld (1939–1941). Also included on his staff were Peter Jensen and Erwin Fünfer.^{[2][3][4][13][14][15][16]}

In 1938, Bothe and Gentner published on the energy dependence of the nuclear photo-effect. This was the first clear evidence that nuclear absorption spectra are accumulative and continuous, an effect known as the dipolar giant nuclear resonance. This was explained theoretically a decade later by physicists J. Hans D. Jensen, Helmut Steinwedel, Peter Jensen, Michael Goldhaber, and Edward Teller.^[4]

Also in 1938, Maier-Leibniz built a Wilson cloud chamber. Images from the cloud chamber were used by Bothe, Gentner, and Maier-Leibniz to publish, in 1940, the Atlas of Typical Cloud Chamber Images, which became a standard reference for identifying scattered particles.^[4][8]

First German cyclotron[edit]

By the end of 1937, the rapid successes Bothe and Gentner had with the building and research uses of a Van de Graaff generator had led them to consider building a cyclotron. By November, a report had already been sent to the President of the Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society; today, the Max Planck Society), and Bothe began securing funds from the Helmholtz-Gesellschaft (Helmholtz Society; today, the Helmholtz Association of German Research Centres), the Badischen Kultusministerium (Baden Ministry of Culture), I.G. Farben, the KWG, and various other research oriented agencies. Initial promises led to ordering a magnet from Siemens in September 1938, however, further financing then became problematic. In these times, Gentner continued his research on the nuclear photoeffect, with the aid of the Van de Graaff generator, which had been upgraded to produce energies just under 1 MeV. When his line of research was completed with the ⁷Li (p, gamma) and the ¹¹B (p, gamma) reactions, and on the nuclear isomer ⁸⁰Br, Gentner devoted his full effort to the building of the planned cyclotron.^[17]

To facilitate the construction of the cyclotron, at the end of 1938 and into 1939, with the help of a fellowship from the Helmholtz-Gesellschaft, Gentner was sent to Radiation Laboratory of the University of California (today, the Lawrence Berkeley National Laboratory) in Berkeley, California. As a result of the visit, Gentner formed a cooperative relationship with Emilio G. Segrè and Donald Cooksey.^[17]

After the armistice between France and Germany in the summer of 1940, Bothe and Gentner received orders to inspect the cyclotron Frédéric Joliot-Curie had built in Paris. While it had been built, it was not yet operational. In September 1940, Gentner received orders to form a group to put the cyclotron into operation. Hermann Dänzer from the University of Frankfurt participated in this effort. While in Paris, Gentner was able to free both Frédéric Joliot-Curie and Paul Langevin, who had been arrested and detained. At the end of the winter of 1941/1942, the cyclotron was operational with a 7-MeV beam of deuterons. Uranium and thorium were irradiated with the beam, and the byproducts were sent to Otto Hahn at the Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie (KWIC, Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry, today, the Max Planck Institute for Chemistry), in Berlin. In mid-1942, Gentner’s successor in Paris, was Wolfgang Riezler [de] from Bonn.^[17][18][19]

It was during 1941 that Bothe had acquired all the necessary funding to complete construction of the cyclotron. The magnet was delivered in March 1943, and the first beam of deuteron was emitted in December. The inauguration ceremony for the cyclotron was held on 2 June 1944. While there had been other cyclotrons under construction, Bothe’s was the first operational cyclotron in Germany.^[3][17]

Uranium Club[edit]

The German nuclear energy project, also known as the Uranverein (Uranium Club), began in the spring of 1939 under the auspices of the Reichsforschungsrat (RFR, Reich Research Council) of the Reichserziehungsministerium (REM, Reich Ministry of Education). By 1 September, the Heereswaffenamt (HWA, Army Ordnance Office) squeezed out the RFR and took over the effort. Under the control of the HWA, the Uranverein had its first meeting on 16 September. The meeting was organized by Kurt Diebner, advisor to the HWA, and held in Berlin. The invitees included Walther Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch, and Georg Stetter. A second meeting was held soon thereafter and included Klaus Clusius, Robert Döpel, Werner Heisenberg, and Carl Friedrich von Weizsäcker. With Bothe being one of the principals, Wolfgang Gentner, Arnold Flammersfeld, Rudolf Fleischmann, Erwin Fünfer, and Peter Jensen were soon drawn into work for the Uranverein. Their research was published in the Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics); see below the section Internal Reports.

For the Uranverein, Bothe, and up to 6 members from his staff by 1942, worked on the experimental determination of atomic constants, the energy distribution of fission fragments, and nuclear cross sections. Bothe’s erroneous experimental results on the absorption of neutrons in graphite were central in the German decision to favor heavy water as a neutron moderator. His value was too high; one conjecture being that this was due to air between the graphite pieces with the nitrogen having high neutron absorption. However the experimental setup involved a sphere of Siemens electro-graphite submerged in water, no air being present. The error in fast neutron cross-section was due to impurities in the Siemens product: «even the Siemens electro-Graphite contained Barium and Cadmium, both ravenous neutron-absorbers.»^[20] In any event, there were so few staff or groups that they could not repeat experiments to check results,^{[21][22][23][24]} although in fact a separate group at Gottingen, led by Wilhelm Hanle, determined the cause of Bothe’s error: «Hanle’s own measurements would show that carbon, properly prepared, would in fact work perfectly well as a moderator, but at a cost of production in industrial quantities ruled prohibitive by [German] Army Ordnance».^[25]

By late 1941 it was apparent that the nuclear energy project would not make a decisive contribution to ending the war effort in the near term. HWA control of the Uranverein was relinquished to the RFR in July 1942. The nuclear energy project thereafter maintained its kriegswichtig (important for the war) designation and funding continued from the military. However, the German nuclear power project was then broken down into the following main areas: uranium and heavy water production, uranium isotope separation, and the Uranmaschine (uranium machine, i.e., nuclear reactor). Also, the project was then essentially split up between nine institutes, where the directors dominated the research and set their own research agendas. Bothe’s Institut für Physik was one of the nine institutes. The other eight institutes or facilities were: the Institute for Physical Chemistry at the Ludwig Maximilian University of Munich, the HWA Versuchsstelle (testing station) in Gottow, the Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, the Physical Chemistry Department of the University of Hamburg, the Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik, the Second Experimental Physics Institute at the Georg-August University of Göttingen, the Auergesellschaft, and the II. Physikalisches Institut at the University of Vienna.^{[23][26][27][28]}

Post–WW II[edit]

From 1946, to 1957, in addition to his position at the KWImF, Bothe was an ordentlicher Professor at the University of Heidelberg.^[2][3]

At the end of World War II, the Allies had seized the cyclotron at Heidelberg. In 1949, its control was returned to Bothe.^[2]

During 1956 and 1957, Bothe was a member of the Arbeitskreis Kernphysik (Nuclear Physics Working Group) of the Fachkommission II «Forschung und Nachwuchs» (Commission II «Research and Growth») of the Deutschen Atomkommission (DAtK, German Atomic Energy Commission). Other members of the Nuclear Physics Working Group in both 1956 and 1957 were: Werner Heisenberg (chairman), Hans Kopfermann (vice-chairman), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Leibnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler [de], Wilhelm Walcher, and Carl Friedrich von Weizsäcker. Wolfgang Paul was also a member of the group during 1957.^[28]

At the end of 1957, Gentner was in negotiations with Otto Hahn, President of the Max-Planck Gesellschaft (MPG, Max Planck Society, successor of the Kaiser-Wilhelm Gesellschaft), and with the Senate of the MPG to establish a new institute under their auspices. Essentially, Walther Bothe’s Institut für Physik at the Max-Planck Institut für medizinische Forschung, in Heidelberg, was to be spun off to become a full fledged institute of the MPG. The decision to proceed was made in May 1958. Gentner was named the director of the Max-Planck Institut für Kernphysik (MPIK, Max Planck Institute for Nuclear Physics) on 1 October, and he also received the position as an ordentlicher Professor at the University of Heidelberg. Bothe had not lived to see the final establishment of the MPIK, as he had died in February of that year.^[17][29]

Bothe was a German patriot who did not give excuses for his work with the Uranverein. However, Bothe’s impatience with National Socialist policies in Germany brought him under suspicion and investigation by the Gestapo.^[4]

Personal[edit]

As a result of his incarceration in Russia during World War I as a prisoner of war, he met Barbara Below, whom he married in 1920. They had two children. She preceded him in death by some years.^[8]

Bothe was an accomplished painter and musician; he played the piano.^[8]

Honors[edit]

Bothe was awarded a number of honors:^[8]

• Member of the Academy of Sciences of Göttingen
• Member of the Academy of Sciences of Heidelberg
• Corresponding Member of the Saxon Academy of Sciences, Leipzig
• Grand Cross of the Order for Federal Services
• 1952 – Knight of the Order of Merit for Sciences and the Arts
• 1953 – Max-Planck-Medaille of the Deutsche Physikalische Gesellschaft
• 1954 – Nobel Prize in Physics «for the coincidence method and his discoveries made therewith». Bothe received half of the prize; the other half was awarded to Max Born.
• 19178 Walterbothe, asteroid named after him.

Works[edit]

Internal reports[edit]

The following reports were published in Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics), an internal publication of the German Uranverein. The reports were classified Top Secret, they had very limited distribution, and the authors were not allowed to keep copies. The reports were confiscated under the Allied Operation Alsos and sent to the United States Atomic Energy Commission for evaluation. In 1971, the reports were declassified and returned to Germany. The reports are available at the Karlsruhe Nuclear Research Center and the American Institute of Physics.^[30][31]

• Walther Bothe Die Diffusionsläge für thermische Neutronen in Kohle G12 (7 June 1940)
• Walther Bothe Die Abmessungen endlicher Uranmaschinen G-13 (28 June 1940)
• Walther Bothe Die Abmessungen von Maschinen mit rücksteuendem Mantel G-14 (17 July 1941)
• Walther Bothe and Wolfgang Gentner Die Energie der Spaltungsneutronen aus Uran G-17 (9 May 1940)
• Walther Bothe Einige Eigenschaften des U und der Bremsstoffe. Zusammenfassender Bericht über die Arbeiten G-66 (28 March 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Die Wirkungsquerschnitte von 38^[32] für thermische Neutronen aus Diffusionsmessungen G-67 (20 January 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Resonanzeinfang an einer Uranoberfläche G-68 (8 March 1940)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Messungen an einem Gemisch von 38-Oxyd und –Wasser; der Vermehrungsfakto K unde der Resonanzeinfang w. G-69 (26 May 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Die Neutronenvermehrung bei schnellen und langsamen Neutronen in 38 und die Diffusionslänge in 38 Metall und Wasser G-70 (11 July 1941)
• Walther Bothe and Peter Jensen Die Absorption thermischer Neutronen in Elektrographit G-71 (20 January 1941)
• Walther Bothe and Peter Jensen Resonanzeinfang an einer Uranoberfläche G-72 (12 May 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Versuche mit einer Schichtenanordnung von Wasser und Präp 38 G-74 (28 April 1941)
• Walther Bothe and Erwin Fünfer Absorption thermischer Neutronen und die Vermehrung schneller Neutronen in Beryllium G-81 (10 October 1941)
• Walther Bothe Maschinen mit Ausnutzung der Spaltung durch schnelle Neutronen G-128 (7 December 1941)
• Walther Bothe Über Stahlenschutzwäne G-204 (29 June 1943)
• Walther Bothe Die Forschungsmittel der Kernphysik G-205 (5 May 1943)
• Walther Bothe and Erwin Fünfer Schichtenversuche mit Variation der U- und D₂O-Dicken G-206 (6 December 1943)
• Fritz Bopp, Walther Bothe, Erich Fischer, Erwin Fünfer, Werner Heisenberg, O. Ritter, and Karl Wirtz Bericht über einen Versuch mit 1.5 to D₂O und U und 40 cm Kohlerückstreumantel (B7) G-300 (3 January 1945)

Selected literature[edit]

• Walther Bothe and Hans Geiger Ein Weg zur experimentellen Nachprüfung der Theorie von Bohr, Kramers und Slater, Z. Phys. Volume 26, Number 1, 44 (1924)
• Walther Bothe Theoretische Betrachtungen über den Photoeffekt, Z. Phys. Volume 26, Number 1, 74–84 (1924)
• Walther Bothe and Hans Geiger Experimentelles zur Theorie von Bohr, Kramers und Slater, Die Naturwissenschaften Volume 13, 440–441 (1925)
• Walther Bothe and Hans Geiger Über das Wesen des Comptoneffekts: ein experimenteller Beitrag zur Theories der Strahlung, Z. Phys. Volume 32, Number 9, 639–663 (1925)
• W. Bothe and 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.
• Walther Bothe The Coincidence Method, The Nobel Prize in Physics 1954, Nobelprize.org (1954)

Books[edit]

• Walther Bothe Der Physiker und sein Werkzeug (Gruyter, 1944)
• Walther Bothe and Siegfried Flügge Kernphysik und kosmische Strahlen. T. 1 (Dieterich, 1948)
• Walther Bothe Der Streufehler bei der Ausmessung von Nebelkammerbahnen im Magnetfeld (Springer, 1948)
• Walther Bothe and Siegfried Flügge (editors) Nuclear Physics and Cosmic Rays FIAT Review of German Science 1939–1945, Volumes 13 and 14 (Klemm, 1948)^[33]
• Walther Bothe Theorie des Doppellinsen-b-Spektrometers (Springer, 1950)
• Walther Bothe Die Streuung von Elektronen in schrägen Folien (Springer, 1952)
• Walther Bothe and Siegfried Flügge Kernphysik und kosmische Strahlen. T. 2 (Dieterich, 1953)
• Karl H. Bauer and Walther Bothe Vom Atom zum Weltsystem (Kröner, 1954)

See also[edit]

• German inventors and discoverers

Notes[edit]

Bibliography[edit]

• Beyerchen, Alan D. (1977). Scientists Under Hitler: Politics and the Physics Community in the Third Reich. Yale University Press. ISBN 0-300-01830-4.
• Hentschel, Klaus; Hentschel, Ann M., eds. (1996). Physics and National Socialism: An Anthology of Primary Sources. Birkhäuser. ISBN 0-8176-5312-0.
• Walker, Mark (1993). German National Socialism and the Quest for Nuclear Power 1939–1949. Cambridge. ISBN 0-521-43804-7.

External links[edit]

• Walther Bothe The Coincidence Method, The Nobel Prize in Physics 1954, Nobelprize.org (1954). Due to Bothe’s illness, this lecture was not delivered orally.
  • Walther Bothe and the Physics Institute: the Early Years of Nuclear Physics, Nobelprize.org.
  • Walther Bothe on Nobelprize.org
• Annotated Bibliography for Walter Bothe from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues

Walther Bothe
Walther Bothe in the 1950s
Born	8 January 1891 Oranienburg, German Empire
Died	8 February 1957 (aged 66) Heidelberg, West Germany
Nationality	German
Alma mater	University of Berlin
Known for	Coincidence circuit Neutron transport theory
Awards	Nobel Prize for Physics (1954) Max Planck Medal (1953) Pour le Mérite for Sciences and Arts (1952)
Scientific career
Fields	Physics, mathematics, chemistry
Institutions	University of Berlin University of Giessen University of Heidelberg Max Planck Institute for Medical Research
Doctoral advisor	Max Planck
Signature

Walther Wilhelm Georg Bothe (German pronunciation: [ˈvaltɐ ˈboːtə] (listen); 8 January 1891 – 8 February 1957)^[1] was a German nuclear physicist, who shared the Nobel Prize in Physics in 1954 with Max Born.

In 1913, he joined the newly created Laboratory for Radioactivity at the Reich Physical and Technical Institute (PTR), where he remained until 1930, the latter few years as the director of the laboratory. He served in the military during World War I from 1914, and he was a prisoner of war of the Russians, returning to Germany in 1920. Upon his return to the laboratory, he developed and applied coincidence methods to the study of nuclear reactions, the Compton effect, cosmic rays, and the wave–particle duality of radiation, for which he would receive the Nobel Prize in Physics in 1954.

In 1930 he became a full professor and director of the physics department at the University of Giessen. In 1932, he became director of the Physical and Radiological Institute at the University of Heidelberg. He was driven out of this position by elements of the deutsche Physik movement. To preclude his emigration from Germany, he was appointed director of the Physics Institute of the Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research (KWImF) in Heidelberg. There, he built the first operational cyclotron in Germany. Furthermore, he became a principal in the German nuclear energy project, also known as the Uranverein (Uranium Club), which was started in 1939 under the supervision of the Army Ordnance Office.

In 1946, in addition to his directorship of the Physics Institute at the KWImf, he was reinstated as a professor at the University of Heidelberg. From 1956 to 1957, he was a member of the Nuclear Physics Working Group in Germany.

In the year after Bothe’s death, his Physics Institute at the KWImF was elevated to the status of a new institute under the Max Planck Society and it then became the Max Planck Institute for Nuclear Physics. Its main building was later named Bothe laboratory.

Education[edit]

Bothe was born to Friedrich Bothe and Charlotte Hartung. From 1908 to 1912, Bothe studied at the Friedrich-Wilhelms-Universität (today, the Humboldt-Universität zu Berlin). In 1913, he was Max Planck’s teaching assistant. He was awarded his doctorate, in 1914, under Planck.^[2][3]

Career[edit]

Early years[edit]

In 1913, Bothe joined the Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR, Reich Physical and Technical Institute; today, the Physikalisch-Technische Bundesanstalt), where he stayed until 1930. Hans Geiger had been appointed director of the new Laboratory for Radioactivity there in 1912. At the PTR, Bothe was an assistant to Geiger from 1913 to 1920, a scientific member of Geiger’s staff from 1920 to 1927, and from 1927 to 1930 he succeeded Geiger as director of the Laboratory for Radioactivity.^[2][3][4][5]

In May 1914, Bothe volunteered for service in the German cavalry. He was taken prisoner by the Russians and incarcerated in Russia for five years. While there, he learned the Russian language and worked on theoretical physics problems related to his doctoral studies. He returned to Germany in 1920, with a Russian bride.^[4]

On his return from Russia, Bothe continued his employment at the PTR under Hans Geiger in the Laboratory for Radioactivity there. In 1924, Bothe published on his coincidence method. Then and in the following years, he applied this method to the experimental study of the nuclear reactions, the Compton effect, and the wave–particle duality of light. Bothe’s coincidence method and his applications of it earned him the Nobel Prize in Physics in 1954.^[5][6][7][8]

In 1925, while still at the PTR, Bothe became a Privatdozent at the University of Berlin, which means that he had completed his Habilitation, and, in 1929, he became an ausserordentlicher Professor there.^[2][3]

In 1927, Bothe began the study of the transmutation of light elements through bombardment with alpha particles. From a joint investigation with H. Fränz and Heinz Pose in 1928, Bothe and Fränz correlated reaction products of nuclear interactions to nuclear energy levels.^[4][5][8]

In 1929, in collaboration with Werner Kolhörster and Bruno Rossi who were guests in Bothe’s laboratory at the PTR, Bothe began the study of cosmic rays.^[9] The study of cosmic radiation would be conducted by Bothe for the rest of his life.^[5][8]

In 1930, he became an ordentlicher Professor and director of the physics department at the Justus Liebig-Universität Gießen. That year, working with Herbert Becker, Bothe bombarded beryllium, boron, and lithium with alpha particles from polonium and observed a new form of penetrating radiation. In 1932, James Chadwick identified this radiation as the neutron.^[2][3][4]

Heidelberg[edit]

In 1932, Bothe had succeeded Philipp Lenard as Director of the Physikalische und Radiologische Institut (Physical and Radiological Institute) at the University of Heidelberg. It was then that Rudolf Fleischmann became a teaching assistant to Bothe. When Adolf Hitler became Chancellor of Germany on 30 January 1933, the concept of Deutsche Physik took on more favor as well as fervor; it was anti-Semitic and against theoretical physics, especially against modern physics, including quantum mechanics and both atomic and nuclear physics. As applied in the university environment, political factors took priority over the historically applied concept of scholarly ability,^[10] even though its two most prominent supporters were the Nobel Laureates in Physics Philipp Lenard^[11] and Johannes Stark.^[12] Supporters of Deutsche Physik launched vicious attacks against leading theoretical physicists. While Lenard was retired from the University of Heidelberg, he still had significant influence there. In 1934, Lenard had managed to get Bothe relieved of his directorship of the Physical and Radiological Institute at the University of Heidelberg, whereupon Bothe was able to become the Director of the Institut für Physik (Institute for Physics) of the Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung (KWImF, Kaiser Wilhelm Institute for Medical Research; today, the Max-Planck Institut für medizinische Forschung), in Heidelberg, replacing Karl W. Hauser, who had recently died. Ludolf von Krehl, Director of the KWImF, and Max Planck, President of the Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society, today the Max Planck Society), had offered the directorship to Bothe to ward off the possibility of his emigration. Bothe held the directorship of the Institute for Physics at the KWImF until his death in 1957. While at the KWImF, Bothe held an honorary professorship at the University of Heidelberg, which he held until 1946. Fleischmann went with Bothe and worked with him there until 1941. To his staff, Bothe recruited scientists including Wolfgang Gentner (1936–1945), Heinz Maier-Leibnitz (1936 – ?) – who had done his doctorate with the Nobel Laureate James Franck and was highly recommend by Robert Pohl and Georg Joos, and Arnold Flammersfeld (1939–1941). Also included on his staff were Peter Jensen and Erwin Fünfer.^{[2][3][4][13][14][15][16]}

In 1938, Bothe and Gentner published on the energy dependence of the nuclear photo-effect. This was the first clear evidence that nuclear absorption spectra are accumulative and continuous, an effect known as the dipolar giant nuclear resonance. This was explained theoretically a decade later by physicists J. Hans D. Jensen, Helmut Steinwedel, Peter Jensen, Michael Goldhaber, and Edward Teller.^[4]

Also in 1938, Maier-Leibniz built a Wilson cloud chamber. Images from the cloud chamber were used by Bothe, Gentner, and Maier-Leibniz to publish, in 1940, the Atlas of Typical Cloud Chamber Images, which became a standard reference for identifying scattered particles.^[4][8]

First German cyclotron[edit]

By the end of 1937, the rapid successes Bothe and Gentner had with the building and research uses of a Van de Graaff generator had led them to consider building a cyclotron. By November, a report had already been sent to the President of the Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society; today, the Max Planck Society), and Bothe began securing funds from the Helmholtz-Gesellschaft (Helmholtz Society; today, the Helmholtz Association of German Research Centres), the Badischen Kultusministerium (Baden Ministry of Culture), I.G. Farben, the KWG, and various other research oriented agencies. Initial promises led to ordering a magnet from Siemens in September 1938, however, further financing then became problematic. In these times, Gentner continued his research on the nuclear photoeffect, with the aid of the Van de Graaff generator, which had been upgraded to produce energies just under 1 MeV. When his line of research was completed with the ⁷Li (p, gamma) and the ¹¹B (p, gamma) reactions, and on the nuclear isomer ⁸⁰Br, Gentner devoted his full effort to the building of the planned cyclotron.^[17]

To facilitate the construction of the cyclotron, at the end of 1938 and into 1939, with the help of a fellowship from the Helmholtz-Gesellschaft, Gentner was sent to Radiation Laboratory of the University of California (today, the Lawrence Berkeley National Laboratory) in Berkeley, California. As a result of the visit, Gentner formed a cooperative relationship with Emilio G. Segrè and Donald Cooksey.^[17]

After the armistice between France and Germany in the summer of 1940, Bothe and Gentner received orders to inspect the cyclotron Frédéric Joliot-Curie had built in Paris. While it had been built, it was not yet operational. In September 1940, Gentner received orders to form a group to put the cyclotron into operation. Hermann Dänzer from the University of Frankfurt participated in this effort. While in Paris, Gentner was able to free both Frédéric Joliot-Curie and Paul Langevin, who had been arrested and detained. At the end of the winter of 1941/1942, the cyclotron was operational with a 7-MeV beam of deuterons. Uranium and thorium were irradiated with the beam, and the byproducts were sent to Otto Hahn at the Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie (KWIC, Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry, today, the Max Planck Institute for Chemistry), in Berlin. In mid-1942, Gentner’s successor in Paris, was Wolfgang Riezler [de] from Bonn.^[17][18][19]

It was during 1941 that Bothe had acquired all the necessary funding to complete construction of the cyclotron. The magnet was delivered in March 1943, and the first beam of deuteron was emitted in December. The inauguration ceremony for the cyclotron was held on 2 June 1944. While there had been other cyclotrons under construction, Bothe’s was the first operational cyclotron in Germany.^[3][17]

Uranium Club[edit]

The German nuclear energy project, also known as the Uranverein (Uranium Club), began in the spring of 1939 under the auspices of the Reichsforschungsrat (RFR, Reich Research Council) of the Reichserziehungsministerium (REM, Reich Ministry of Education). By 1 September, the Heereswaffenamt (HWA, Army Ordnance Office) squeezed out the RFR and took over the effort. Under the control of the HWA, the Uranverein had its first meeting on 16 September. The meeting was organized by Kurt Diebner, advisor to the HWA, and held in Berlin. The invitees included Walther Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch, and Georg Stetter. A second meeting was held soon thereafter and included Klaus Clusius, Robert Döpel, Werner Heisenberg, and Carl Friedrich von Weizsäcker. With Bothe being one of the principals, Wolfgang Gentner, Arnold Flammersfeld, Rudolf Fleischmann, Erwin Fünfer, and Peter Jensen were soon drawn into work for the Uranverein. Their research was published in the Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics); see below the section Internal Reports.

For the Uranverein, Bothe, and up to 6 members from his staff by 1942, worked on the experimental determination of atomic constants, the energy distribution of fission fragments, and nuclear cross sections. Bothe’s erroneous experimental results on the absorption of neutrons in graphite were central in the German decision to favor heavy water as a neutron moderator. His value was too high; one conjecture being that this was due to air between the graphite pieces with the nitrogen having high neutron absorption. However the experimental setup involved a sphere of Siemens electro-graphite submerged in water, no air being present. The error in fast neutron cross-section was due to impurities in the Siemens product: «even the Siemens electro-Graphite contained Barium and Cadmium, both ravenous neutron-absorbers.»^[20] In any event, there were so few staff or groups that they could not repeat experiments to check results,^{[21][22][23][24]} although in fact a separate group at Gottingen, led by Wilhelm Hanle, determined the cause of Bothe’s error: «Hanle’s own measurements would show that carbon, properly prepared, would in fact work perfectly well as a moderator, but at a cost of production in industrial quantities ruled prohibitive by [German] Army Ordnance».^[25]

By late 1941 it was apparent that the nuclear energy project would not make a decisive contribution to ending the war effort in the near term. HWA control of the Uranverein was relinquished to the RFR in July 1942. The nuclear energy project thereafter maintained its kriegswichtig (important for the war) designation and funding continued from the military. However, the German nuclear power project was then broken down into the following main areas: uranium and heavy water production, uranium isotope separation, and the Uranmaschine (uranium machine, i.e., nuclear reactor). Also, the project was then essentially split up between nine institutes, where the directors dominated the research and set their own research agendas. Bothe’s Institut für Physik was one of the nine institutes. The other eight institutes or facilities were: the Institute for Physical Chemistry at the Ludwig Maximilian University of Munich, the HWA Versuchsstelle (testing station) in Gottow, the Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, the Physical Chemistry Department of the University of Hamburg, the Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik, the Second Experimental Physics Institute at the Georg-August University of Göttingen, the Auergesellschaft, and the II. Physikalisches Institut at the University of Vienna.^{[23][26][27][28]}

Post–WW II[edit]

From 1946, to 1957, in addition to his position at the KWImF, Bothe was an ordentlicher Professor at the University of Heidelberg.^[2][3]

At the end of World War II, the Allies had seized the cyclotron at Heidelberg. In 1949, its control was returned to Bothe.^[2]

During 1956 and 1957, Bothe was a member of the Arbeitskreis Kernphysik (Nuclear Physics Working Group) of the Fachkommission II «Forschung und Nachwuchs» (Commission II «Research and Growth») of the Deutschen Atomkommission (DAtK, German Atomic Energy Commission). Other members of the Nuclear Physics Working Group in both 1956 and 1957 were: Werner Heisenberg (chairman), Hans Kopfermann (vice-chairman), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Leibnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler [de], Wilhelm Walcher, and Carl Friedrich von Weizsäcker. Wolfgang Paul was also a member of the group during 1957.^[28]

At the end of 1957, Gentner was in negotiations with Otto Hahn, President of the Max-Planck Gesellschaft (MPG, Max Planck Society, successor of the Kaiser-Wilhelm Gesellschaft), and with the Senate of the MPG to establish a new institute under their auspices. Essentially, Walther Bothe’s Institut für Physik at the Max-Planck Institut für medizinische Forschung, in Heidelberg, was to be spun off to become a full fledged institute of the MPG. The decision to proceed was made in May 1958. Gentner was named the director of the Max-Planck Institut für Kernphysik (MPIK, Max Planck Institute for Nuclear Physics) on 1 October, and he also received the position as an ordentlicher Professor at the University of Heidelberg. Bothe had not lived to see the final establishment of the MPIK, as he had died in February of that year.^[17][29]

Bothe was a German patriot who did not give excuses for his work with the Uranverein. However, Bothe’s impatience with National Socialist policies in Germany brought him under suspicion and investigation by the Gestapo.^[4]

Personal[edit]

As a result of his incarceration in Russia during World War I as a prisoner of war, he met Barbara Below, whom he married in 1920. They had two children. She preceded him in death by some years.^[8]

Bothe was an accomplished painter and musician; he played the piano.^[8]

Honors[edit]

Bothe was awarded a number of honors:^[8]

• Member of the Academy of Sciences of Göttingen
• Member of the Academy of Sciences of Heidelberg
• Corresponding Member of the Saxon Academy of Sciences, Leipzig
• Grand Cross of the Order for Federal Services
• 1952 – Knight of the Order of Merit for Sciences and the Arts
• 1953 – Max-Planck-Medaille of the Deutsche Physikalische Gesellschaft
• 1954 – Nobel Prize in Physics «for the coincidence method and his discoveries made therewith». Bothe received half of the prize; the other half was awarded to Max Born.
• 19178 Walterbothe, asteroid named after him.

Works[edit]

Internal reports[edit]

The following reports were published in Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics), an internal publication of the German Uranverein. The reports were classified Top Secret, they had very limited distribution, and the authors were not allowed to keep copies. The reports were confiscated under the Allied Operation Alsos and sent to the United States Atomic Energy Commission for evaluation. In 1971, the reports were declassified and returned to Germany. The reports are available at the Karlsruhe Nuclear Research Center and the American Institute of Physics.^[30][31]

• Walther Bothe Die Diffusionsläge für thermische Neutronen in Kohle G12 (7 June 1940)
• Walther Bothe Die Abmessungen endlicher Uranmaschinen G-13 (28 June 1940)
• Walther Bothe Die Abmessungen von Maschinen mit rücksteuendem Mantel G-14 (17 July 1941)
• Walther Bothe and Wolfgang Gentner Die Energie der Spaltungsneutronen aus Uran G-17 (9 May 1940)
• Walther Bothe Einige Eigenschaften des U und der Bremsstoffe. Zusammenfassender Bericht über die Arbeiten G-66 (28 March 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Die Wirkungsquerschnitte von 38^[32] für thermische Neutronen aus Diffusionsmessungen G-67 (20 January 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Resonanzeinfang an einer Uranoberfläche G-68 (8 March 1940)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Messungen an einem Gemisch von 38-Oxyd und –Wasser; der Vermehrungsfakto K unde der Resonanzeinfang w. G-69 (26 May 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Die Neutronenvermehrung bei schnellen und langsamen Neutronen in 38 und die Diffusionslänge in 38 Metall und Wasser G-70 (11 July 1941)
• Walther Bothe and Peter Jensen Die Absorption thermischer Neutronen in Elektrographit G-71 (20 January 1941)
• Walther Bothe and Peter Jensen Resonanzeinfang an einer Uranoberfläche G-72 (12 May 1941)
• Walther Bothe and Arnold Flammersfeld Versuche mit einer Schichtenanordnung von Wasser und Präp 38 G-74 (28 April 1941)
• Walther Bothe and Erwin Fünfer Absorption thermischer Neutronen und die Vermehrung schneller Neutronen in Beryllium G-81 (10 October 1941)
• Walther Bothe Maschinen mit Ausnutzung der Spaltung durch schnelle Neutronen G-128 (7 December 1941)
• Walther Bothe Über Stahlenschutzwäne G-204 (29 June 1943)
• Walther Bothe Die Forschungsmittel der Kernphysik G-205 (5 May 1943)
• Walther Bothe and Erwin Fünfer Schichtenversuche mit Variation der U- und D₂O-Dicken G-206 (6 December 1943)
• Fritz Bopp, Walther Bothe, Erich Fischer, Erwin Fünfer, Werner Heisenberg, O. Ritter, and Karl Wirtz Bericht über einen Versuch mit 1.5 to D₂O und U und 40 cm Kohlerückstreumantel (B7) G-300 (3 January 1945)

Selected literature[edit]

• Walther Bothe and Hans Geiger Ein Weg zur experimentellen Nachprüfung der Theorie von Bohr, Kramers und Slater, Z. Phys. Volume 26, Number 1, 44 (1924)
• Walther Bothe Theoretische Betrachtungen über den Photoeffekt, Z. Phys. Volume 26, Number 1, 74–84 (1924)
• Walther Bothe and Hans Geiger Experimentelles zur Theorie von Bohr, Kramers und Slater, Die Naturwissenschaften Volume 13, 440–441 (1925)
• Walther Bothe and Hans Geiger Über das Wesen des Comptoneffekts: ein experimenteller Beitrag zur Theories der Strahlung, Z. Phys. Volume 32, Number 9, 639–663 (1925)
• W. Bothe and 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.
• Walther Bothe The Coincidence Method, The Nobel Prize in Physics 1954, Nobelprize.org (1954)

Books[edit]

• Walther Bothe Der Physiker und sein Werkzeug (Gruyter, 1944)
• Walther Bothe and Siegfried Flügge Kernphysik und kosmische Strahlen. T. 1 (Dieterich, 1948)
• Walther Bothe Der Streufehler bei der Ausmessung von Nebelkammerbahnen im Magnetfeld (Springer, 1948)
• Walther Bothe and Siegfried Flügge (editors) Nuclear Physics and Cosmic Rays FIAT Review of German Science 1939–1945, Volumes 13 and 14 (Klemm, 1948)^[33]
• Walther Bothe Theorie des Doppellinsen-b-Spektrometers (Springer, 1950)
• Walther Bothe Die Streuung von Elektronen in schrägen Folien (Springer, 1952)
• Walther Bothe and Siegfried Flügge Kernphysik und kosmische Strahlen. T. 2 (Dieterich, 1953)
• Karl H. Bauer and Walther Bothe Vom Atom zum Weltsystem (Kröner, 1954)

See also[edit]

• German inventors and discoverers

Notes[edit]

Bibliography[edit]

• Beyerchen, Alan D. (1977). Scientists Under Hitler: Politics and the Physics Community in the Third Reich. Yale University Press. ISBN 0-300-01830-4.
• Hentschel, Klaus; Hentschel, Ann M., eds. (1996). Physics and National Socialism: An Anthology of Primary Sources. Birkhäuser. ISBN 0-8176-5312-0.
• Walker, Mark (1993). German National Socialism and the Quest for Nuclear Power 1939–1949. Cambridge. ISBN 0-521-43804-7.

External links[edit]

• Walther Bothe The Coincidence Method, The Nobel Prize in Physics 1954, Nobelprize.org (1954). Due to Bothe’s illness, this lecture was not delivered orally.
  • Walther Bothe and the Physics Institute: the Early Years of Nuclear Physics, Nobelprize.org.
  • Walther Bothe on Nobelprize.org
• Annotated Bibliography for Walter Bothe from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues

Вальтер Боте
Вальтер Боте в 1950-е годы
Родился	(1891-01-08) 8 января 1891 г.. Ораниенбург, Германская империя
Умер	8 февраля 1957 (1957-02-08) (66 лет). Гейдельберг, Западная Германия
Национальность	Германия
Alma mater	Берлинский университет
Известен	Цепью совпадений
Наградами	Нобелевской премией по физике ( 1954). Медаль Макса Планка (1953)
Научная карьера
Филдс	Физика, математика, химия
Учреждения	Берлинский университет. Университет Гиссена. Гейдельбергский университет. Институт медицинских исследований Макса Планка
Советник доктора	Макс Планк

Вальтер Вильгельм Георг Боте (8 января 1891 — 8 февраля 1957 г.) был немецким физиком-ядерщиком, который вместе с Максом Борном.

разделили Нобелевскую премию по физике в 1954 году. в ФТИ, где он проработал до 1930 г., последние несколько лет в качестве директора лаборатории. Он служил в армии во время Первой мировой войны с 1914 года, и он был военнопленным русских, вернувшись в Германию в 1920 году. По возвращении в лабораторию он разработал и применил методы совпадений для изучения ядерных реакций, эффект Комптона, космические лучи и дуальность волна-частица излучения, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1954.

В 1930 году он стал профессором и директором физического факультета в Университете Гиссена. В 1932 г. он стал директором Физико-радиологического института Гейдельбергского университета. Он был вытеснен из этого положения элементами движения deutsche Physik. Чтобы предотвратить его эмиграцию из Германии, он был назначен директором Физического института Института медицинских исследований кайзера Вильгельма (KWImF) в Гейдельберге. Там он построил первый действующий циклотрон в Германии. Кроме того, он стал руководителем немецкого проекта ядерной энергетики, также известного как «Урановый клуб», который был начат в 1939 году под надзором Управления вооружений армии США.

В 1946 году, в дополнение к его руководству Физическим институтом в KWImf, он был восстановлен в должности профессора Гейдельбергского университета. С 1956 по 1957 год он был членом Рабочей группы по ядерной физике в Германии.

Через год после смерти Боте его Физический институт в KWImF был повышен до статуса нового института в рамках Общества Макса Планка, а затем стал Институтом Макса Планка. по ядерной физике. Его главное здание позже было названо лабораторией Боте.

Содержание

• 1 Образование
• 2 Карьера
  • 2.1 Ранние годы
  • 2.2 Гейдельберг
  • 2.3 Первый немецкий циклотрон
  • 2.4 Урановый клуб
  • 2.5 После Второй мировой войны
• 3 Личные
• 4 Награды
• 5 Внутренние отчеты
• 6 Избранная литература Боте
• 7 Книги Боте
• 8 См. Также
• 9 Примечания
• 10 Библиография
• 11 Внешние ссылки

Образование

Боте родился у Фридриха Боте и Шарлотты Хартунг. С 1908 по 1912 год Боте учился в Университете Фридриха Вильгельма (сегодня Humboldt-Universität zu Berlin ). В 1913 г. он был помощником преподавателя Макса Планка. Он получил докторскую степень в 1914 году под руководством Планка.

Карьера

Ранние годы

В 1913 году Боте присоединился к Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR, Reich Physical and Technical Институт; сегодня Physikalisch-Technische Bundesanstalt ), где он оставался до 1930 года. Ханс Гейгер был назначен директором новой лаборатории радиоактивности там в 1912 году. На PTR, Bothe был помощником Гейгера с 1913 по 1920 год, научным сотрудником Гейгера с 1920 по 1927 год, а с 1927 по 1930 год он сменил Гейгера на посту директора Лаборатории радиоактивности.

В мае 1914 года Боте вызвался добровольцем в служба в немецкой кавалерии. Он попал в плен к русским и провел в России пять лет. Там он выучил русский язык и работал над проблемами теоретической физики, связанными с его докторской диссертацией. Он вернулся в Германию в 1920 году с русской невестой.

Вернувшись из России, Боте продолжил свою работу в PTR под руководством Ханса Гейгера в лаборатории радиоактивности. В 1924 году Боте опубликовал свой метод совпадений. Затем и в последующие годы он применил этот метод к экспериментальному изучению ядерных реакций, эффекта Комптона и дуализма волна-частица света. Метод совпадений Боте и его применение принесли ему Нобелевскую премию по физике в 1954 году.

В 1925 году, еще работая в PTR, Боте стал приват-доцентом Берлинский университет, что означает, что он получил степень, а в 1929 году стал там ausserordentlicher Professor.

В 1927 году Боте начал изучение трансмутации легких элементов при бомбардировке альфа-частицами. Из совместного исследования с Х. Френцем и Хайнцем Позе в 1928 году Боте и Френц коррелировали продукты ядерных взаимодействий с уровнями ядерной энергии.

В 1929 году в сотрудничестве с Вернером Кольхёрстер и Бруно Росси, которые были гостями в лаборатории Боте на ПТР, Боте начал изучение космических лучей. Изучение космического излучения будет проводиться Боте до конца своей жизни.

В 1930 году он стал штатным профессором и директором физического факультета в Юстус Либих -Universität Gießen. В том же году, работая с Гербертом Беккером, Боте бомбардировал бериллий, бор и литий альфа-частицами из полония <4.>И заметил новую форму проникающего излучения. В 1932 году Джеймс Чедвик идентифицировал это излучение как нейтрон.

Гейдельберг

Вальтер Боте

В 1932 году Боте сменил Филиппа Ленарда на посту директора Physikalische und Radiologische Institut (Физико-радиологический институт) при Гейдельбергском университете. Именно тогда Рудольф Флейшманн стал помощником учителя Боте. Когда Адольф Гитлер стал канцлером Германии 30 января 1933 года, концепция Deutsche Physik приобрела больше благосклонности, а также страсти; это было антисемитизмом и против теоретической физики, особенно против современной физики, включая квантовую механику, а также атомную и ядерную физику. Применительно к университетской среде политические факторы имели приоритет над исторически применяемой концепцией научных способностей, хотя двумя наиболее известными ее сторонниками были лауреаты Нобелевской премии по физике Филипп Ленард и Йоханнес Старк. Сторонники Deutsche Physik начали яростные атаки на ведущих физиков-теоретиков. Хотя Ленард ушел на пенсию из Гейдельбергского университета, он все еще имел там значительное влияние. В 1934 году Ленарду удалось освободить Боте от должности директора Физического и радиологического института при Гейдельбергском университете, после чего Боте стал директором Institut für Physik (Институт физики) Института кайзера-Вильгельма. medizinische Forschung (KWImF, Институт медицинских исследований кайзера Вильгельма; сегодня Институт Макса-Планка für medizinische Forschung ) в Гейдельберге, заменив Карла В. Хаузера, который недавно умер. Людольф фон Крель, директор KWImF, и Макс Планк, президент Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Общество кайзера Вильгельма, сегодня Общество Макса Планка ) предложило Боте руководство, чтобы предотвратить возможность его эмиграции. Боте занимал должность директора Института физики в KWImF до своей смерти в 1957 году. Находясь в KWImF, Боте занимал должность почетного профессора Гейдельбергского университета, которую он занимал до 1946 года. Флейшман пошел с Боте. и работал с ним там до 1941 года. В свой штат Боте нанял ученых, в том числе Вольфганга Гентнера (1936–1945), Хайнца Майер-Лейбница (1936 -?) — которые сделали его докторскую степень у лауреата Нобелевской премии Джеймс Франк и настоятельно рекомендовали Роберт Пол, Георг Йоос и Арнольд Фламмерсфельд (1939–1941). В его штат также входили Питер Йенсен и Эрвин Фюнфер.

В 1938 году Боте и Гентнер опубликовали статью об энергетической зависимости ядерного фотоэффекта. Это было первым явным свидетельством того, что спектры ядерного поглощения накапливаются и непрерывны — эффект, известный как диполярный гигантский ядерный резонанс. Теоретически это объяснили десять лет спустя физики Дж. Ханс Д. Йенсен, Гельмут Стейнведель, Питер Йенсен, Майкл Голдхабер и Эдвард Теллер.

Также в 1938 году Майер-Лейбниц построил камеру Вильсона . Изображения из камеры Вильсона были использованы Боте, Гентнером и Майер-Лейбницем для публикации в 1940 году Атласа типичных изображений камеры Вильсона, который стал стандартным справочным материалом для идентификации рассеянных частиц.

Первый немецкий циклотрон

К концу 1937 года быстрые успехи Боте и Гентнера в создании и исследовании генератора Ван де Граафа заставили их задуматься о создании циклотрона. К ноябрю отчет уже был отправлен президенту Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Общество кайзера Вильгельма; сегодня Общество Макса Планка ), и Боте начал изыскивать средства. из Helmholtz-Gesellschaft (Общество Гельмгольца; сегодня Ассоциация немецких исследовательских центров им. Гельмгольца ), Badischen Kultusministerium (Министерство культуры Бадена), IG Farben, KWG и различные другие исследовательские агентства. Первоначальные обещания привели к заказу магнита у Сименс в сентябре 1938 года, однако дальнейшее финансирование стало проблематичным. В это время Гентнер продолжил свои исследования ядерного фотоэффекта с помощью генератора Ван де Граафа, который был модернизирован для получения энергии чуть ниже 1 МэВ. Когда его направление исследований было завершено реакциями Li (p, гамма) и B (p, гамма), а также ядерным изомером Br, Гентнер посвятил все свои усилия созданию запланированного циклотрона.

Чтобы облегчить строительство циклотрона, в конце 1938 и в 1939 году с помощью стипендии Helmholtz-Gesellschaft Гентнер был отправлен в Радиационную лабораторию Калифорнийского университета (сегодня Lawrence Berkeley Национальная лаборатория ) в Беркли, Калифорния. В результате визита Гентнер наладил отношения сотрудничества с Эмилио Г. Сегре и Дональдом Кукси.

. После перемирия между Францией и Германией летом 1940 года Боте и Гентнер получили приказы. для осмотра циклотрона , построенного Фредериком Жолио-Кюри в Париже. Хотя он был построен, он еще не работал. В сентябре 1940 года Гентнер получил приказ сформировать группу для пуска циклотрона. Герман Денцер из Франкфуртского университета участвовал в этой работе. Находясь в Париже, Гентнер смог освободить как Фредерика Жолио-Кюри, так и Поля Ланжевена, которые были арестованы и задержаны. В конце зимы 1941/1942 года циклотрон работал на пучке дейтронов с энергией 7 МэВ. Уран и торий были облучены пучком, а побочные продукты были отправлены Отто Хану в Институт кайзера-Вильгельма для химии (KWIC, Институт кайзера Вильгельма для Химия, сегодня Институт химии Макса Планка ) в Берлине. В середине 1942 года преемником Гентнера в Париже стал Вольфганг Ризлер из Бонна.

. В течение 1941 года Боте получил все необходимое финансирование для завершения строительства циклотрона. Магнит был доставлен в марте 1943 года, а первый пучок дейтронов был испущен в декабре. Церемония открытия циклотрона состоялась 2 июня 1944 года. В то время как еще строились другие циклотроны, Bothe’s был первым действующим циклотроном в Германии.

Урановый клуб

Немецкий Проект ядерной энергии, также известный как Uranverein (Урановый клуб), начался весной 1939 г. под эгидой Reichsforschungsrat (RFR, Рейхследовательский совет) Reichserziehungsministerium (REM, министерство просвещения Рейха). К 1 сентября Heereswaffenamt (HWA, армейское артиллерийское управление) вытеснило RFR и взяло на себя эти усилия. Под контролем HWA, Uranverein провела свою первую встречу 16 сентября. Встреча была организована Куртом Дибнером, советником HWA, и проходила в Берлине. Среди приглашенных были Вальтер Боте, Зигфрид Флюгге, Ганс Гейгер, Отто Хан, Пауль Хартек, Герхард Хоффманн, Йозеф Маттаух и Георг Штеттер. Вскоре после этого состоялась вторая встреча, на которой присутствовали Клаус Клусиус, Роберт Дёпель, Вернер Гейзенберг и Карл Фридрих фон Вайцзеккер. Поскольку Боте был одним из руководителей, Вольфганг Гентнер, Арнольд Фламмерсфельд, Рудольф Флейшманн, Эрвин Фюнфер и Петер Йенсен вскоре были привлечены к работе на Уранферайн. Их исследования были опубликованы в Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics); см. ниже раздел Внутренние отчеты.

Для Уранферайна Боте и до 6 человек из его штата к 1942 году работали над экспериментальным определением атомных констант, энергетического распределения осколков деления и ядерных сечений. Ошибочные экспериментальные результаты Боте по поглощению нейтронов в графите стали центральными в решении Германии в пользу тяжелой воды в качестве замедлителя нейтронов. Его ценность была слишком высока; одна из гипотез заключалась в том, что это произошло из-за наличия воздуха между графитовыми деталями с азотом, имеющим высокое поглощение нейтронов. Однако экспериментальная установка включала сферу электрографита Сименс, погруженную в воду без воздуха. Ошибка в сечении быстрых нейтронов была связана с примесями в продукте Siemens: «даже электрографит Siemens содержал барий и кадмий, оба хищных поглотителя нейтронов». В любом случае сотрудников или групп было так мало, что они не могли повторить эксперименты для проверки результатов, хотя на самом деле отдельная группа в Геттингене во главе с Вильгельмом Ханле определила причину ошибки Боте: «Собственные измерения Ханле показали, что углерод должным образом подготовленный, на самом деле отлично работал бы в качестве модератора, но при стоимости производства в промышленных количествах, запрещенных боеприпасами [немецкой] армии ».

К концу 1941 года стало очевидно, что проект ядерной энергетики не внесет решающего вклада в прекращение военных действий в ближайшем будущем. Контроль HWA над Уранферайном был передан RFR в июле 1942 года. После этого ядерный энергетический проект сохранил свой кригсвичтиг (важный для войны) статус, и финансирование продолжалось за счет военных. Однако затем немецкий проект ядерной энергетики был разбит на следующие основные области: уран и тяжелая вода, разделение изотопов урана и Uranmaschine (урановая машина, т. Е. Ядерный реактор). Кроме того, затем проект был по сути разделен между девятью институтами, где директора доминировали над исследованиями и устанавливали свои собственные исследовательские программы. Institut für Physik Боте был одним из девяти институтов. Остальные восемь институтов или объектов: Институт физической химии при Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана, HWA Versuchsstelle (испытательная станция) в Готтове, Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, факультет физической химии. из Гамбургского университета, Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik, Второго института экспериментальной физики при Геттингенском университете имени Георга-Августа, Auergesellschaft, и II. Physikalisches Institut при Венском университете.

После Второй мировой войны

С 1946 по 1957 год, помимо своей должности в KWImF, Боте был штатным профессором Гейдельбергского университета. 73>

В конце Второй мировой войны союзники захватили циклотрон в Гейдельберге. В 1949 году контроль над ним был возвращен Боте.

В 1956 и 1957 годах Боте был членом Arbeitskreis Kernphysik (Рабочая группа по ядерной физике) Fachkommission II «Forschung und Nachwuchs» (Комиссия II «Исследования и исследования и исследования»). Рост ») Немецкой атомной комиссии (DAtK, Комиссия по атомной энергии Германии). Другими членами Рабочей группы по ядерной физике в 1956 и 1957 годах были: Вернер Гейзенберг (председатель) Ганс Копферманн (заместитель председателя), Фриц Бопп, Вольфганг Гентнер, Отто Хаксель, Виллибальд Йеншке, Хайнц Майер-Лейбниц, Йозеф Маттаух, Вольфганг Рицлер, Вильгельм Вальхер и Карл Фридрих фон Вайцзеккер. Вольфганг Пауль также был членом группы в 1957 году.

В конце 1957 года Гентнер вёл переговоры с Отто Ханом, президентом компании Max-Planck. Gesellschaft (MPG, Общество Макса Планка, преемник Kaiser-Wilhelm Gesellschaft ) и с Сенатом MPG, чтобы создать новый институт под их эгидой. По сути, Институт физики Вальтера Боте при Институте медицины Макса Планка в Гейдельберге должен был стать полноценным институтом MPG. Решение продолжить работу было принято в мае 1958 года. 1 октября Гентнер был назначен директором Института ядерной физики Макса Планка (MPIK, Институт ядерной физики Макса Планка), а также получил должность ordentlicher профессора в университете. Гейдельберга. Боте не дожил до окончательного учреждения MPIK, так как он умер в феврале того же года.

Боте был немецким патриотом, который не давал оправданий своей работе с Уранферайном. Однако нетерпение Боте к национал-социалистической политике в Германии привлекло его к подозрению и расследованию со стороны гестапо.

личного

. В результате его заключения в России во время Первой мировой войны в качестве военнопленного, он встретил Барбару Белов, на которой женился в 1920 году. У них было двое детей. Она умерла раньше него на несколько лет.

Боте был опытным художником и музыкантом; он играл на фортепиано.

Награды

Боте был удостоен ряда наград:

• Член Академии наук Геттингена
• Член Академии наук Гейдельберга
• член-корреспондент Саксонской академии наук, Лейпциг
• Большой крест Ордена федеральных служб
• 1952 — Кавалер ордена «За заслуги перед наукой и искусством»
• 1953 — Макс-Планк-Медай из Deutsche Physikalische Gesellschaft
• 1954 — Нобелевская премия по физике »за метод совпадений и его открытия сделано с ним «. Боте получил половину приза; вторая половина была присуждена Максу Борну.
• 19178 Вальтерботе, астероиду, названному в его честь.

Внутренние отчеты

Следующие отчеты были опубликованы в Kernphysikalische Forschungsberichte (Research Reports in Nuclear Physics), внутренняя публикация немецкого Uranverein. Отчеты были засекречены, они имели очень ограниченное распространение, и авторам не разрешалось хранить копии. Отчеты были конфискованы в рамках операции союзников «Алсос» и отправлены в Комиссию по атомной энергии США для оценки. В 1971 году отчеты были рассекречены и возвращены в Германию. Отчеты доступны в Центре ядерных исследований Карлсруэ и Американском институте физики.

• Walther Bothe Die Diffusionsläge für thermische Neutronen в Kohle G12 (7 июня 1940 г.)
• Walther Bothe Die Abmessungen endlicher Uranmaschinen G-13 (28 июня 1940 г.)
• Walther Bothe Die Abmessungen von Maschinen mit rücksteuendem Mantel G-14 (17 июля 1941 г.)
• Вальтер Боте и Вольфганг Гентнер Die Energie der Spaltungsneutronen aus Uran G-17 (9 мая 1940 г.)
• Walther Bothe Einige Eigenschaften des U und der Bremsstoffe. Zusammenfassender Bericht über die Arbeiten G-66 (28 марта 1941 г.)
• Вальтер Боте и Арнольд Фламмерсфельд Die Wirkungsquerschnitte von 38 für thermische Neutronen aus Diffusionsmessungen G-6782 (20 января 1941 г.)
• Вальтер Боте и Арнольд Фламмерсфельд Resonanzeinfang и Einer Uranoberfläche G-68 (8 марта 1940 г.)
• Вальтер Боте и Арнольд Фламмерсфельд Мессунген и эйнем Гемиш фон 38-Оксид и Вассер; der Vermehrungsfakto K unde der Resonanzeinfang w. G-69 (26 мая 1941 г.)
• Вальтер Боте и Арнольд Фламмерсфельд Die Neutronenvermehrung bei schnellen und langsamen Neutronen в 38 и Diffusionslänge в 38 Metall und Wasser G-70 (11 июля 1941 г.)
• Вальтер Боте и Питер Йенсен Die Absorption thermischer Neutronen в Elektrographit G-71 (20 января 1941 г.)
• Вальтер Боте и Питер Йенсен Резонанзейфанг и Einer Uranoberfläche G-72 (12 мая 1941 г.)
• Вальтер Боте и Арнольд Фламмерсфельд Versuche mit einer Schichtenanordnung von Wasser und Präp 38 G-74 (28 апреля 1941 г.)
• Вальтер Боте и Эрвин Фюнфер Термическое поглощение нейтронов и Vermehrung schneller Neutronen в бериллии G-81 (10 октября 1941 г.) 82>
• Walther Bothe Maschinen mit Ausnutzung der Spaltung durch schnelle Neutronen G-128 (7 декабря 1941 г.)
• Walther Bothe Über Stahlenschutzwäne G-204 (29 июня 1943 г.)
• Walther Bothe Die Forschungsmittel der Kernphysik G-205 (5 мая 1943 г.)
• Вальтер Боте и Эрвин Фюнфер Шихтенверсуче mit Variation der U- und D 2 O-Dicken G-206 (6 декабря 1943 г.)
• Фриц Бопп, Вальтер Боте, Эрих Фишер, Эрвин Фюнфер, Вернер Гейзенберг, О. Риттер и Карл Вирц Bericht über einen Versuch mit 1,5 — D 2 O und U и 40 см Kohlerückstreumantel (B7) G-300 ( 3 января 1945 г.)

Избранная литература Боте

• Вальтер Боте и Ханс Гейгер Ein Weg zur Experimentellen Nachprüfung der Theorie von Bohr, Kramers und Slater, Z. Phys. Volume 26, Number 1, 44 (1924)
• Вальтер Боте Теоретические Бетрахтунген über den Photoeffekt, Z. Phys. Том 26, номер 1, 74–84 (1924)
• Вальтер Боте и Ганс Гейгер Experimentelles zur Theorie von Bohr, Kramers und Slater, Die Naturwissenschaften, том 13, 440–441 (1925)
• Walther Bothe и Hans Geiger Über das Wesen des Comptoneffekts: ein Experimenteller Beitrag zur Theories der Strahlung, Z. Phys. Volume 32, Number 9, 639–663 (1925)
• W. Боте и У. Гентнер Herstellung neuer Isotope durch Kernphotoeffekt, Die Naturwissenschaften Том 25, выпуск 8, 126–126 (1937). Получено 9 февраля 1937 года. Принадлежность к учреждению: Institut für Physik при Институте медицины кайзера-Вильгельма.
• Вальтер Боте «Метод совпадения», Нобелевская премия по физике 1954 г., Nobelprize.org (1954)

Книги Боте

• Вальтер Боте Der Physiker und sein Werkzeug (Gruyter, 1944)
• Вальтер Боте и Зигфрид Флюгге Kernphysik und kosmische Strahlen. Т. 1 (Дитрих, 1948)
• Вальтер Боте Дер Штрейфелер bei der Ausmessung von Nebelkammerbahnen im Magnetfeld (Спрингер, 1948)
• Вальтер Боте и Зигфрид Флюгге (редакторы) Ядерная физика и космические лучи Обзор немецкой науки FIAT, 1939–1945, тома 13 и 14 (Klemm, 1948)
• Walther Bothe Theorie des Doppellinsen-b-Spektrometers (Springer, 1950)
• Walther Bothe Die Streuung von Elektronen в schrägen Folien (Springer, 1952)
• Вальтер Боте и Зигфрид Флюгге Kernphysik und kosmische Strahlen. T. 2 (Dieterich, 1953)
• Карл Х. Бауэр и Вальтер Боте Vom Atom zum Weltsystem (Kröner, 1954)

См. Также

• Немецкие изобретатели и первооткрыватели

Примечания

Библиография

• Бейерхен, Алан Д. (1977). Ученые при Гитлере: политика и физическое сообщество в Третьем рейхе. Издательство Йельского университета. ISBN 0-300-01830-4.
• Хентшель, Клаус; Хентшель, Энн М., ред. (1996). Физика и национал-социализм: антология первоисточников. Birkhäuser. ISBN 0-8176-5312-0.
• Уокер, Марк (1993). Немецкий национал-социализм и поиски ядерной энергии 1939–1949. Кембридж. ISBN 0-521-43804-7.

Внешние ссылки

Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Вальтером Боте.

• Вальтером Боте Метод совпадения, Нобелевская премия по физике 1954 г., Nobelprize.org (1954). Из-за болезни Боте эта лекция не читалась устно.
  • Вальтер Боте и Физический институт: первые годы ядерной физики, Nobelprize.org.
  • Вальтер Боте на Nobelprize.org
• Аннотированная библиография Уолтера Боте из цифровой библиотеки Алсоса для Ядерные проблемы