Гарольд Клейтон Юри (29 апреля 1893, Уолкертон — 5 января 1981, Ла-Хойя, Сан-Диего) — американский физик и физико-химик. Пионер в области исследования изотопов, за открытие одного из которых — дейтерия — был награждён Нобелевской премией по химии в 1934 г. Позже перешёл к изучению эволюции планет.
Американский химик Гарольд Клейтон Юри родился в Уолкертоне (штат Индиана), в семье Коры Ребекки (Рейноул) и Сэмуэла Клейтона Юри. Его отец, священник и школьный учитель, умер, когда мальчику было шесть лет, и мать Юри вышла замуж во второй раз тоже за священнослужителя.
Несмотря на то что учение давалось Юри с трудом, он в 1911 г. получил диплом об окончании средней школы. Пройдя трехмесячные учительские курсы, Юри в течение трех лет преподавал в сельских школах, сначала в штате Индиана, а затем в штате Монтана.
В 1914 г. он поступил в Монтанский университет, занимаясь там главным образом зоологией и немного химией. Получив три года спустя степень бакалавра естественных наук, Юри пошел работать химиком-исследователем в «Барретт кемикл компани» в Филадельфии.
Однако, разочаровавшись в промышленной химии, он в 1919 г. вернулся в Монтанский университет преподавателем химии. Два года спустя Юри получил стипендию, которая позволила ему стать аспирантом-химиком в Калифорнийском университете в Беркли.
Начало 20-х гг. ознаменовалось рядом великих открытий в области физических наук. Революция в физике совершилась не только благодаря созданной Максом Планком квантовой теории, специальной и общей теории относительности Альберта Эйнштейна и открытой Нильсом Бором планетарной модели атома.
Ей способствовало также дальнейшее развитие теоретической химии. Вряд ли кто из американских ученых осознавал это лучше, чем физикохимик Джилберт Ньютон Льюис, который, будучи научным руководителем Юри в Беркли, поощрял интерес Юри к изучению связей между физикой и химией.
После присуждения Юри в 1923 г. докторской степени по химии он получил стипендию Американо-скандинавского фонда для занятий в Институте теоретической физики Нильса Бора в Дании. Здесь он совершенствовал свои знания по физике под руководством Нильса Бора и других ведущих ученых.
Возвратившись в 1924 г. в США, Юри стал младшим членом корпорации Университета Джонса Хопкинса, где занимался изучением молекулярной термодинамики и структуры молекул, а также оптическим спектром поглощения и испускания атомов. Итоги развития квантовой химии того времени были обобщены в опубликованной в 1930 г. книге Юри и Артура Руарка «Атомы, молекулы и кванты».
В 1929 г. Юри был назначен адъюнкт-профессором химии в Колумбийском университете в Нью-Йорке. В то время ученые уже применяли спектроскопию для определения изотопов углерода, азота и кислорода. (Изотопы содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.)
Эти открытия указывали на вероятность существования изотопа водорода. Юри поставил перед собой задачу выделить такой изотоп, который был бы вдвое тяжелее обычного водорода.
Сначала ученый решил получить нужное для опытов количество водорода с высокой концентрацией предполагаемого изотопа. Основываясь на расчетах, Юри разработал процесс дистилляции жидкого водорода, при котором более легкие изотопы испарялись бы быстрее, чем тяжелые.
По просьбе Юри один из его бывших студентов, Фердинанд Брикведд, который к тому времени стал ученым и находился на правительственной службе, достал Юри необходимое для этого процесса количество водорода.
Тем временем тот рассчитал вероятную спектральную линию тяжелого изотопа. Вместе со своим помощником Джорджем Мерфи Юри, проанализировав спектры газообразного водорода, обнаружил слабые линии там, где и предполагал появление спектральных линий искомого изотопа.
Подвергнув анализу более концентрированный водород, он без труда нашел вычисленные ранее линии и, таким образом, подтвердил существование изотопа. В декабре 1931 г. Юри объявил о своем открытии, назвав этот второй по легкости атом дейтерием (от греческого deuteros – второй).
Он предложил также название «третий» для открытого вслед за этим другого изотопа водорода, масса которого в три раза превышает массу водорода.
Дейтерий представлял собой очень удобный образец для физиков и химиков, изучавших взаимодействие частиц ядра атома, и его открытие ускорило процесс изучения изотопов. Он также явился ценным материалом для проведения других исследований.
Так, дейтерий может заменять водород в молекулах воды, в результате чего образуется так называемая тяжелая вода, которая применяется в качестве замедлителя в ядерных реакторах, а его слияние с тритием приводит к термоядерной реакции в водородной бомбе.
Поскольку по химическим свойствам дейтерий аналогичен водороду, этот изотоп может также применяться в качестве индикатора биохимических реакций в живой ткани.
В 1934 г. Юри была присуждена Нобелевская премия по химии «за открытие тяжелого водорода». Он не присутствовал на церемонии награждения, потому что в это время родилась его третья дочь, но три месяца спустя прочел Нобелевскую лекцию в Стокгольме.
В своей лекции Юри говорил о логических обоснованиях и экспериментальных условиях получения дейтерия. «Я надеюсь, – сказал он, – что в ближайшие несколько лет будут получены изотопы легких элементов в количестве, достаточном для проведения эффективных научных исследований в области химии, физики и биологии.
Если это удастся осуществить, то работа над дейтерием представляет собой всего лишь начало очень интересных научных разработок».
В год получения Нобелевской премии Юри стал профессором Колумбийского университета, а с 1939 по 1942 г. работал там заместителем декана химического факультета. С 1933 по 1940 г.
Юри был первым редактором «Журнала химической физики» («Journal of Chemical Physics»).
С началом второй мировой войны Юри и другие американские ученые выразили опасение, что нацистская Германия использует процесс деления ядер (открытый в 1939 г.
Отто Ганом, Лизе Майтнер и Фрицем Штрасманом) для разработки атомного оружия. В 1942 г. правительство США, чтобы создать такую бомбу, разработало Манхэттенский проект. Для его осуществления требовался способный к расщеплению изотоп урана – уран-235.
Юри возглавил разработку способов отделения этого изотопа от более распространенного урана-238 в качестве руководителя лаборатории сплавов замещения Колумбийского университета.
В 1945 г. Юри ушел из Колумбийского университета и стал заслуженным профессором в Институте ядерных исследований Энрико Ферми при Чикагском университете. В 1952 г. он получил звание почетного профессора.
Все это время Юри вместе с другими учеными предупреждал об опасности, связанной с ядерным оружием. Тем не менее, позднее он поддержал разработку водородной бомбы, исходным веществом для которой служит открытый им дейтерий.
Работая в Институте Ферми, Юри применял свои знания химии изотопов к другим областям науки. Для целей палеонтологии он изобрел «термометр», который рассчитывал прошедшие климатические изменения путем измерения количества изотопов кислорода в окаменелостях.
Для космологии он в 1956 г. вместе с химиком Гансом Сьюэссом разработал теорию, объясняющую происхождение и относительную естественную распространенность изотопов во Вселенной. В своей книге «Планеты: их происхождение и развитие», написанной в 1952 г.,
Юри размышляет над химическими процессами, связанными с образованием Солнечной системы. Ученого интересовала проблема происхождения жизни, и по совету Юри его студент Стенли Миллер начал работать над вопросом о возможности получения органических веществ с помощью пропускания электрического заряда через смесь нагретых газов.
Эти эксперименты, по мнению Юри, должны были воссоздать ранний состав земной атмосферы. Благодаря применению химии для целей космологии ученый заслужил всеобщее признание как «отец космохимии». В 1958 г. Юри стал профессором Калифорнийского университета в Ла-Джолла и работал там до 1970 г., когда стал почетным профессором в отставке.
В 60-е гг. он убедил правительство объединить научные исследования с американской космической программой. Юри особенно интересовался составом, происхождением и рельефом Луны, и ему удалось исследовать образцы лунных пород, доставленные на «Аполлоне».
В 1926 г. Юри женился на Фриде Даум, бактериологе. У них было четверо детей, трое из которых стали докторами наук. Коллеги описывали Юри как человека, глубоко погруженного в свои мысли и одновременно открытого для новых идей, несмотря на свойственную ему воинственную манеру вести разговор.
Для студентов ученый был добрым другом и помощником, и дом его славился гостеприимством. Диапазон интересов Юри был чрезвычайно широк: от греческой и индусской скульптуры до садоводства. Особенно он любил выращивать орхидеи.
Помимо Нобелевской премии, Юри получил награды от более чем 30 организаций.
Среди них: медаль Уилларда Гиббса Американского химического общества (1934), медаль Дэви Лондонского королевского общества (1940), медаль Франклина Франклиновского института (1943), медаль «За заслуги» правительства США (1946), награда Александра Гамильтона Колумбийского университета (1961), золотая медаль Лондонского королевского астрономического общества (1966), медаль Иоганна Кеплера Американской ассоциации содействия развитию науки (1971), медаль Пристли американского химического общества (1973).
Он был членом многих научных обществ, включая Американское химическое и Американское физическое общества, американскую Национальную академию наук и Американскую академию наук и искусств. Юри были присвоены почетные степени более чем 25 университетов.
Источники:
Дополнительно на Геноне: