ЛИББИ, УИЛЛАРД ФРАНК

ЛИББИ, УИЛЛАРД ФРАНК (Libby, Willard Frank) (1908–1980) (США). Нобелевская премия по химии, 1960.

Родился 17 декабря 1908 в Гран-Вэлли (штат Колорадо) в семье малограмотного фермера Оура Эдварда Либби и Ивы Мэй Риверс. В 1913 семья переехала на ранчо на севере Калифорнии. Либби окончил там школу в 1926. Мечтал о карьере горного инженера. Начав учебу в Калифорнийском университете в Беркли, решил, что химия значительно интереснее. В 1931 получил степень бакалавра по химии.

В аспирантуре под руководством физико-химиков Гилберта Ньютона Льюиса и Уэнделла Митчела Латимера (1893–1955) Либби сделал открытие, что элемент самарий обладает небольшой радиоактивностью (это же открыл Хевеши, Нобелевский лауреат по химии, 1943). Через два года после окончания аспирантуры Либби была присуждена докторская степень и он стал преподавателем.

В 1941, получив стипендию Гуггенхейма, провел исследования в Принстонском университете.

Во время Второй мировой войны Либби – участник Манхэттенского проекта. Он разрабатывал технологию газовой диффузии для разделения изотопов урана. В конце войны Либби стал профессором химического факультета Чикагского университета и, кроме того, проводил исследования в университетском Институте ядерных исследований.

27 февраля 1940 американский физик Мартин Дэвид Камен со своим сотрудником Самуэлем Рубеном открыл изотоп углерода – углерод-14. Либби предположил, что этот изотоп, генерируемый под действием космического излучения из атомов азота атмосферы с постоянной скоростью, однажды попав в молекулу, в ней остается. Углерод-14 быстро окисляется в воздухе до углекислого газа и поглощается растениями путем фотосинтеза. Любой организм, потребляющий растения, поглощает вместе с ними и радиоактивные атомы углерода-14. Однако со смертью организма обмен веществ прекращается, следовательно, изотоп углерод-14 перестает поступать в организм. Отсюда он пришел к заключению, что все живые существа обладают постоянным уровнем радиоактивности, который падает после смерти организма. Либби пришел к выводу, что «должна существовать возможность путем измерения оставшейся радиоактивности измерять время, которое прошло с момента смерти, если она произошла в от 500 до 30 000 лет тому назад».

Для проверки гипотезы Либби предложил счетчик Гейгера, стенки которого были утолщены двадцатисантиметровым слоем железа для поглощения земной радиации. Нобелевский лауреат по физике (1954) Вальтер Бoте (1891–1957) разработал метод совпадений, при котором многочисленные электрические детекторы подсчитывают происходящие одновременно радиоактивные излучения. В созданном Либби методе несовпадений, который представляет собой вариант метода Боте, в измерительной камере находятся детекторы и внутренней, и внешней радиации. Этот метод позволил значительно снизить влияние фоновой радиации на измерения очень низких уровней радиации. Такой счетчик Гейгера регистрирует космические лучи, проникающие через утолщенные стенки. Позднее Либби обнаружил, что чувствительность детектора в этом методе еще больше повышается, если углерод берется в виде газа, углекислого газа или ацетилена. В одном триллионе атомов углерода обнаруживается приблизительно один радиоактивный атом.

Либби проверил точность предлагаемого им метода датирования, измерив радиоактивность образцов красного дерева и пихты, точный возраст которых был установлен путем подсчета годовых колец. Он проанализировал экспериментально извлеченные при археологических раскопках предметы, возраст которых был уже известен, такие как кусок дерева от погребальной лодки египетского фараона, взятый в Чикагском музее естественной истории. Либби получил блестящее подтверждение своей теории.

Среди археологических находок, датированных с помощью метода Либби, были: кусочки ткани, которыми были перевязаны манускрипты, найденные в районе Мертвого моря, хлеб из дома в Помпеях, погребенных под вулканическим пеплом в 79 н.э., древесный уголь со стоянки древних людей в Стоунхендже (Англия) и кочерыжка кукурузного початка из пещеры в Нью-Мехико. Либби также установил, что последний ледниковый период в Северной Америке окончился 10 000 лет назад, а не 25 000, как было ранее подсчитано геологами.

Воздействие космических лучей, содержащих нейтроны, на верхние слои атмосферы ведет к образованию небольшого количества трития, период полураспада которого равен 12 годам. Следовательно, концентрация трития может использоваться в качестве изотопного индикатора атмосферной влажности и гидрологической системы Земли. Применяя датирование с помощью трития, Либби исследовал круговорот воды в природе, состав океанических вод и возраст вин.

Либби был включен в состав Комиссии по атомной энергии США, где с 1954 по 1959 занимался проблемами выпадения радиоактивных осадков в результате взрыва атомных бомб и участвовал в международных программах по применению ядерной технологии в мирных целях, таких как «За мирный атом».

После ухода из Комиссии по ядерной энергии в 1959 он работал на химическом факультете Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а три года спустя был назначен директором Института геофизики и физики планет. Эту должность он совмещал с работой в Калифорнийском университете вплоть до ухода в отставку в 1976. Сфера его научных интересов расширилась, включив геохимию, проблемы атмосферы планет, исследование лунной поверхности, контроль над состоянием окружающей среды, защиту от землетрясений и гражданскую оборону. Нобелевский лауреат 1951 Г.Сиборг описывал его как «кропотливого, терпеливого и способного преподавателя», чья «профессиональная карьера вследствие его огромной любознательности отличалась чрезвычайной многосторонностью и широтой интересов». Либби совмещал множество должностей, консультируя многие фирмы, научные и правительственные организации, в том числе министерство обороны, и был членом ряда издательских советов и редколлегий. Например, Либби был консультантом (1962–1969) авиастроительной компании «Дуглас».

В 1960 Либби была присуждена Нобелевская премия «за введение метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки».

Умер 8 сентября 1980 в Лос-Анджелесе от пневмонии и тромба в легком.

Работы: Stability of Uranium and Thorium for natural fission / Phys. Rev. 1939; Radiocarbon Dating. Chicago, 1952; Chemistry and the peaceful uses of the atom / Chem. Eng. News, 1957.

Кирилл Зеленин