Керст, Дональд Вильям

Дональд Вильям Керст
Дональд Вильям Керст
	Donald William Kerst
Дата рождения	1 ноября 1911
Место рождения	Галена, Иллинойс, США
Дата смерти	19 августа 1993 (81 год)
Место смерти	Мадисон, Висконсин
Страна	США
Научная сфера	физика
Место работы	Иллинойсский университет, Висконсинский университет, Манхэттенский проект, MURA
Альма-матер	Висконсинский университет
Известен как	конструктор бетатрона
Награды и премии	Премия Комстока (1943); Медаль Джона Скотта (1946)

Дональд Вильям Керст (англ. Donald William Kerst; 1 ноября 1911 — 19 августа 1993) — американский физик, известный как создатель первого бетатрона, автор многих пионерских идей в физике ускорителей, а также работ в области ядерной физики, физики плазмы, медицинской физики.

Биография

Родился в маленьком городке Галена, штат Иллинойс. Получил степень бакалавра в 1934 году, защитил диссертацию в 1937 году в Иллинойсском университете. Год работал в компании General Electric, затем с 1938 по 1958 преподавал в Иллинойсском университете, став профессором. В годы Второй мировой войны работал в Лос-Аламосе.

Был женат на Дороти Биркетт Керст, у них было двоих детей.

Умер в Мадисоне от опухоли головного мозга в 1993 году.

Основные достижения

Бетатрон

В 1940 году Керст запустил в университете Висконсина первый в мире бетатрон — циклический ускоритель, в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем — на энергию 2.3 МэВ. В дальнейшем он сконструировал ещё серию бетатронов на более высокие энергии, кульминацией стал 300 МэВ бетатрон в Иллинойсском университете, заработавший в 1950 году^[1]. Эта энергия до сих пор не превзойдена в бетатронах. Успех Керста был обеспечен скрупулёзными расчётами динамики частиц (включая инжекцию), грамотной оценкой физических эффектов, влияющих на динамику, а также тщательным проектированием всех узлов ускорителя. (Задолго до Керста, в 1926 году, Рольф Видероэ создал бетатрон, однако он не заработал из-за ошибок в расчётах.) Керст в 1941 году публикует теорию, описывающую поперечные колебания частиц в циклическом ускорителе, позднее названные бетатронными.

Бетатрон был очень быстро использован для нужд промышленности, медицины, ядерной физики. Это был первый ускоритель, производящий гамма-излучение. В Лос-Аламосе Керст строит 20 МэВ бетатрон для изучения взрывных процессов. Позже, в конце 1940-х, начале 50-х бетатроны используются для терапии рака и для экспериментов по фотораспаду дейтрона, для фотоядерных реакций (включая открытие гигантского дипольного резонанса).

MURA и FFAG-ускорители

В период 1953—1957 Керст занимал пост технического директора ассоциации Midwestern Universities Research Association (MURA), где работал над концепциями перспективных конструкций ускорителей. Была разработана и построена серия ускорителей с постоянным ведущим полем (FFAG: Fixed Field Alternating Gradient). Первый ускоритель такого типа заработал в 1956 году^[2]. В 1957 году Керст изобрёл для FFAG-ускорителей принцип спиральной секторной фокусировки, который сегодня часто применяется в секторных синхроциклотронах.

Встречные пучки

Керст был одним из первых, кто увидел будущее в ускорителях со встречными пучками (коллайдеры). В 1956 году он публикует статью, в которой предлагает сталкивать протонные пучки для экспериментов по физике элементарных частиц^[3]. На примере FFAG-ускорителей он показал возможность накопления интенсивных пучков, что делало перспективным столкновение пучка с другим пучком, а не с фиксированной мишенью.

Физика плазмы

В 1957 году Керст переключился на вопросы, связанные с физикой плазмы. В университете Висконсина создаётся тороидальный октуполь — машина, в которой впервые было продемонстрировано время жизни плазмы, превосходящее предел Бомовский диффузии.

Награды

Comstock Prize in Physics, 1943.
John Scott Award, 1946.
John Price Wetherill Medal, 1950.
James Clerk Maxwell Prize in plasma physics, 1984.
Премия Роберта Уилсона по физике ускорителей, 1988.

Примечания

↑ The Biggest Betatron in the World Архивная копия от 27 июня 2014 на Wayback Machine, «Life», March 20, 1950, p.129.
↑ MURA Days Архивная копия от 6 июля 2011 на Wayback Machine, Keith R.Symon, Proc. PAC’2003.
↑ Attainment of Very High Energy by Means of Intersecting Beams of Particles Архивная копия от 15 декабря 2019 на Wayback Machine, D.W. Kerst et al., Phys. Rev., v.102, p.590-591 (1956). DOI: https://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.102.590

Ссылки

Храмов Ю. А. Керст Дональд Вильям (Kerst Donald William) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 131. — 400 с. — 200 000 экз.
Donald William Kerst Архивная копия от 6 марта 2012 на Wayback Machine, by A.M. Sessler and K.R. Symon].
Donald William Kerst Dies at 81 Архивная копия от 18 мая 2020 на Wayback Machine, by M.W. Browne, The New York Times, August 20, 1993.
Donald Kerst With First Betatron, фотография с первым и вторым в мире бетатронами, 17.11.1945.

[1] The Biggest Betatron in the World Архивная копия от 27 июня 2014 на Wayback Machine, «Life», March 20, 1950, p.129.

[mura_days-2] MURA Days Архивная копия от 6 июля 2011 на Wayback Machine, Keith R.Symon, Proc. PAC’2003.

[3] Attainment of Very High Energy by Means of Intersecting Beams of Particles Архивная копия от 15 декабря 2019 на Wayback Machine, D.W. Kerst et al., Phys. Rev., v.102, p.590-591 (1956). DOI: https://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.102.590

[1]

[2]

[3]