Арнолд Зомерфелд

Арнолд Зомерфелд Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld
Арнолд Јоханес Вилхелм Зомерфелд (1868–1951)
Лични подаци
Датум рођења	5 децембар 1868(1868-12-05)
Место рођења	Калињинград, Пруско краљевство
Датум смрти	26. април 1951.(1951-04-26) (82 год.)
Место смрти	Минхен, Западна Немачка
Пребивалиште	Немачка
Држављанство	Немачко
Научни рад
Поље	Физика
Ученици	Џон Бардин Леон Брилуин Карл Херзфелд

У поједностављеном Боровом моделу атома водоника, Балмерова серија настаје скоком електрона на други енергетски ниво (н=2). Приказана је емисија светлости. Прелаз електрона преставља Х-алфа, прву линију Балмерове серије, таласне дужине 656 нм.

Круксова цев (2 погледа): на светлу и у тами. Електрони путују равно с леве стране где је катода, на десну страну где је анода (жица на дну цеви десно). Као доказ струје електрона постављен је Малтешки крст који баца сенку на десну страну цеви.

Арнолд Зомерфелд (Кöнигсберг, данас Калињинград, 5. децембар 1868. – Минхен, 26. април 1951) њемачки физичар и математичар. Студирао математику и физику у Калињинграду, докторирао 1891. Каријеру је започео на Универзитету у Гетингену 1895. Био је руководилац Оделења за примењену механику на Универзитету у Ахену (од 1900. до 1906), као ванредни професор предавао је и истраживао хидродинамику, а од 1906. био је редовни професор и директор новог Института за теоријску физику у Минхену. Више од 32 године у Минхену је предавао механику, механику еластичних средстава, електродинамику, оптику, термодинамику, статистичку механику, те парцијалне диференцијалне једначине. Он је уредио позната предавања из теоријске физике (нем. Vorlesungen über theoretische Physik, у 6 томова, 1943 – 1953). Он је био међу првим научницима у Европи који су прихватили и генерализовали Боров модел атома, укључивши специјалну релативност и елиптичне стазе. Применом нових правила квантизације увео је три квантна броја (n_r - радијални квантни број, n_φ - квантни број угаоне количине кретања, n_r + n_φ = n - главни квантни број који одговара Боровом целом броју). Његов је рад уродио увођењем бездимензионе константе фине структуре (1915) у атомску и квантну физику. Зомерфелдов уџбеник Грађа атома и спектралне линије (нем. Atombau und Spektrallinien, 1916) темељ је развоја квантне механике. Имао је дар за откривање и развој талената у физици: четири његова докторанта (W. К. Хеисенберг, V. Паули, П. Дебај и Х. А. Бете) и двојица последипломских студената (L. C. Паулинг и I. I. Раби) добили су Нобелове награде. За фундаменталне доприносе у атомској, те доприносе квантној физици и развоју модерне теоријске физике, примио је Лорентцову, Планкову и Ерстедову медаљу; био је члан Краљевског друштва (енг. Royal Society) од 1926, те америчке, совјетске и индијске академије.

Доприноси

Константа фине структуре

Главни чланак: Константа фине структуре

Константа фине структуре (ознака α) је природна константа, бездимензиона величина у физици елементарних честица која описује јачина међуделовања између електричких наелектрисаних честица и фотона. Она је константа везања у електромагнетским деловањима, а одређује фину структуру (цепање спин–стаза) у атомским спектрима. Њена дефиниција и вредност су:

$\alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar \cdot c\cdot \ 4\cdot \pi \cdot \varepsilon _{0}}}=7,297\,352\,5376(50)\times 10^{-3}={\frac {1}{137,035\,999\,679(94)}}$

где је:

• е - елементарни набој;
• ħ = х/2π - редукована Планкова константа;
• c - брзина светлости у вакууму;
• ε₀ - диелектрична пермитивност вакуума.

Константу фине структуре у физику је увео А. Зомерфелд, проширујући Боров модел атома укључивањем релативистичких појава и елиптичних стаза кретања електрона, те квантизирајући енергију, линеарну и угаону количину кретања. Константа фине структуре је важна у теоријским прорачунима и разумевању електромагнетских међуделовања и зрачења те улази у матричне елементе различитих електромагнетских процеса, одређујући њихове ударне пресеке и распаде.

Квантни број

Главни чланак: Квантни бројеви

Квантни број је број који описује квантномеханичко стање електрона у атому, нуклеона у атомском језгру и субатомских честица (кварк, лептон и честице преноснице поља темељних деловања). Квант и квантни број у физику је увео M. Планк 1900. како би објаснио зрачење црнога тела и слагање теорије црнога тела с експериментима. У модерној физици под појмом квантизације подразумева се прелаз из законитости класичне физике у квантну механику. Квантизовање гравитације један је од највећих проблема савремене физике елементарних честица и космологије.

Типично је значење квантних бројева стањâ електрона у атому следеће:

• главни квантни број n одређује својствене вредности енергије електрона,
• орбитални квантни број l одређује вредност угаоне количине кретања електрона у квантним стазама,
• магнетски квантни број m одређује могуће оријентације угаоне количине кретања у односу на осу спољашњег магнетнога поља,
• а квантни број спина s одређује спинску угаону количину кретања електрона.

Укупни број различитих стања у атому за квантне бројеве n, l и m износи (2 l + 1), а због две спинске оријентације (пројекције) на спољашњу осу тај се број удвостручује. Стања електрона у моделу Фермијевог гаса описана су само главним квантним бројем n и са две оријентације спина. Кванти светлости (фотон), као бозони целобројног спина описани су Бозе-Ајнштајновом статистиком, а истој статистици подвргавају се и квантови осциловања кристалне решетке (фонон) као бозони нултога спина. Неутрони и протони, шире хадрони, уз квантни број спина имају још и квантни број изоспина. Уз спин и укус (горњи, доњи, страни …), кваркови носе и квантни број јакога набоја, који се уобичајено назива бојом (црвена, зелена, плава), а антикваркови одговарајућу антибоју. Теорија поља боје у квантном облику позната је као квантна хромодинамика.

Литература

• Бенз, Улрицх, Арнолд Соммерфелд. Лехрер унд Форсцхер ан дер Сцхwелле зум Атомзеиталтер 1868–1951 (Wиссенсцхафтлицхе Верлагсгеселлсцхафт, 1975)
• Беyерцхен, Алан D., Сциентистс Ундер Хитлер: Политицс анд тхе Пхyсицс Цоммунитy ин тхе Тхирд Реицх (Yале, 1977)
• Борн, Маx, Арнолд Јоханнес Wилхелм Соммерфелд, 1868–1951, Обитуарy Нотицес оф Феллоwс оф тхе Роyал Социетy Волуме 8, Нумбер 21, пп. 274–296 (1952)
• Цассидy, Давид C., Унцертаинтy: Тхе Лифе анд Сциенце оф Wернер Хеисенберг (W. Х. Фрееман анд Цомпанy). 1992. ISBN 978-0-7167-2503-9. (Синце Wернер Хеисенберг wас оне оф Соммерфелд'с Пх.D. студентс, тхис ис ан индирецт соурце оф информатион он Соммерфелд, бут тхе информатион он хим ис ратхер еxтенсиве анд wелл доцументед.)
• Ецкерт, Мицхаел, Арнолд Соммерфелд: Атомпхyсикер унд Културботе 1868-1951. Еине Биографие (Деутсцхес Мусеум, Wаллстеин Верлаг, 2013)
• Ецкерт, Мицхаел, транс. Том Артин, Арнолд Соммерфелд: Сциенце, Лифе анд Турбулент Тимес, 1868-1951 (Спрингер, 2013)
• Ецкерт, Мицхаел, Пропаганда ин сциенце: Соммерфелд анд тхе спреад оф тхе елецтрон тхеорy оф металс, Хисторицал Студиес ин тхе Пхyсицал анд Биологицал Сциенцес Волуме 17, Нумбер 2, пп. 191–233 (1987)
• Ецкерт, Мицхаел, Матхематицс, Еxпериментс, анд Тхеоретицал Пхyсицс: Тхе Еарлy Даyс оф тхе Соммерфелд Сцхоол, Пхyсицс ин Перспецтиве Волуме 1, Нумбер 3, пп. 238–252 (1999)
• Хентсцхел, Клаус (Едитор) анд Анн M. Хентсцхел (Едиториал Ассистант анд Транслатор), Пхyсицс анд Натионал Социалисм: Ан Антхологy оф Примарy Соурцес (Биркхäусер, 1996)
• Јунгницкел, Цхриста анд Русселл МцЦорммацх. Интеллецтуал Мастерy оф Натуре. Тхеоретицал Пхyсицс фром Охм то Еинстеин, Волуме 1: Тхе Торцх оф Матхематицс, 1800 то 1870. Университy оф Цхицаго Пресс, папер цовер, 1990а. ISBN 978-0-226-41582-6.
• Јунгницкел, Цхриста анд Русселл МцЦорммацх. Интеллецтуал Мастерy оф Натуре. Тхеоретицал Пхyсицс фром Охм то Еинстеин, Волуме 2: Тхе Ноw Мигхтy Тхеоретицал Пхyсицс, 1870 то 1925. Университy оф Цхицаго Пресс, Папер цовер, 1990б. ISBN 978-0-226-41585-7.
• Кант, Хорст, Арнолд Соммерфелд – Коммуникатион унд Сцхуленбилдунг ин Фуцхс-Киттоwски, Клаус; Лаитко, Хуберт; Партхеy, Хеинрицх; Умстäттер, Wалтхер (едиторс), Wиссенсцхафт унд Дигитале Библиотхек: Wиссенсцхафтсфорсцхунг Јахрбуцх 1998 135–152 (Верлаг дер Геселлсцхафт фüр Wиссенсцхафтсфорсцхунг, 2000)
• Киркпатрицк, Паул, Аддресс оф Рецоммендатион бy Профессор Паул Киркпатрицк, Цхаирман оф тхе Цоммиттее он Аwардс, Америцан Јоурнал оф Пхyсицс Волуме 17, Нумбер 5, пп. 312–314 (1949). Аддресс прецединг аwард то Арнолд Соммерфелд, реципиент оф тхе 1948 Оерстед Медал фор Нотабле Цонтрибутионс то тхе Теацхинг оф Пхyсицс, 28 Јануарy 1949.
• Крагх, Хелге, Qуантум Генератионс: А Хисторy оф Пхyсицс ин тхе Тwентиетх Центурy (Принцетон Университy Пресс, фифтх принтинг анд фирст папербацк принтинг). 2002. ISBN 978-0-691-01206-3.
• Kuhn, Thomas S., John L. Heilbron, Paul Forman, and Lini Allen, Sources for History of Quantum Physics (American Philosophical Society, 1967)
• Mehra, Jagdish, and Helmut Rechenberg (1982). The Historical Development of Quantum Theory. Volume 1, Part 1, The Quantum Theory of Planck, Einstein, Bohr and Sommerfeld 1900–1925: Its Foundation and the Rise of Its Difficulties. Springer. ISBN 978-0-387-95174-4. CS1 одржавање: Вишеструка имена: списак аутора (веза)
• Pauling, Linus, Arnold Sommerfeld: 1868–1951, Science Volume 114, Number 2963, pp. 383–384 (1951)
• Singh, Rajinder, "Arnold Sommerfeld – The Supporter of Indian Physics in Germany" Архивирано на сајту Wayback Machine (27. март 2007) Цуррент Сциенце 81 Но. 11, 10 Децембер 2001, пп. 1489–1494
• Wалкер, Марк (1995). Нази Сциенце: Мyтх, Трутх, анд тхе Герман Атомиц Бомб. Персиус. ИСБН 978-0-306-44941-3. 

Спољашње везе

• Annotated bibliography for Arnold Sommerfeld from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues
• Arnold Sommerfeld Biography – American Philosophical Society (includes information on his students.)
• Arnold Sommerfeld Biography – Zurich ETH-Bibliothek
• Arnold Sommerfeld – die Vektorrechnung Архивирано на сајту Wayback Machine (13. јануар 2021)
• Arnold Sommerfeld's Students – The Mathematics Genealogy Project
• Arnold Sommerfeld – the supporter of Indian physics in Germany
• Michael Eckert (Video): Sommerfeld's Munich Quantum School - 3rd Conference on the History of Quantum Physics (June 2011)
  • тогетхер wитх: Пресентатион, инцлудинг манy хисторицал пицтурес}-
• Hans Bethe talking about his time as Sommerfeld's Student on Peoples Archive
• О'Цоннор, Јохн Ј.; Робертсон, Едмунд Ф. „Арнолд Зомерфелд”. МацТутор Хисторy оф Матхематицс арцхиве. Университy оф Ст Андреwс. 
• Relativitätstheorie — Sommerfeld's 1921 introduction to special and general relativity for general audiences (German) (Архивирано 2016-03-03 на сајту Wayback Machine)
• Sommerfeld-Project – Leibniz-Rechenzentrum der Wissenschaften
• Арнолд Соммерфелд на сајту Пројекат Гутенберг (језик: енглески)
• Арнолд Зомерфелд на сајту Интернет Арцхиве (језик: енглески)
• A collection Архивирано на сајту Wayback Machine (20. септембар 2012) of digitized materials related to Sommerfeld's and Linus Pauling's structural chemistry research.