ЮРИ, ГАРОЛЬД КЛЕЙТОН

ЮРИ, ГАРОЛЬД КЛЕЙТОН (Urey, Harold Clayton) (1893–1981). США, Нобелевская премия по химии, 1934.

Родился в Уолкертоне (штат Индиана) в семье Сэмуэла Клейтона Юри и Коры Ребекки Рейнcел. Его отец, священник и школьный учитель, умер, когда мальчику было шесть лет, и мать Юри вышла замуж.

Учение давалось Юри с трудом, но все же в 1911 он окончил школу. Пройдя трехмесячные учительские курсы, в течение трех лет преподавал в сельских школах Индианы и Монтаны.

В 1914 поступил в университет Монтаны, занимаясь там зоологией и химией. Получив три года спустя степень бакалавра по зоологии, Юри начал работать химиком-исследователем в «Барретт кемикл компани» в Филадельфии. Однако в 1919 он году вернулся в университет преподавателем химии. Два года спустя получил стипендию, которая позволила ему стать аспирантом в Калифорнийском университете в Беркли.

После присуждения в 1923 докторской степени по химии получил стипендию Американо-скандинавского фонда для занятий в Институте теоретической физики в Дании – Институте Нильса Бора.

Возвратившись в 1924 в США, Юри стал сотрудником Университета Джона Хопкинса (Балтимор, Мэриленд), где занимался изучением термодинамики и структуры атомов и молекул, а также спектрами поглощения и испускания атомов. Итоги развития квантовой химии того времени были обобщены в книге Юри и А.Э.Руарка Атомы, молекулы и кванты (1930).

В 1929 стал адъюнкт-профессором химии Колумбийского университета в Нью-Йорке, его научным руководителем был известный физико-химик Гилберт Ньютон Льюис (1875–1946). Он и побудил его заняться нахождением изотопа водорода.

Сначала Юри решил получить нужное для опытов количество водорода с высокой концентрацией предполагаемого изотопа. Основываясь на расчетах, разработал процесс перегонки жидкого водорода, при котором молекулы более легкого изотопа испарялись бы быстрее, чем тяжелого. Один из его бывших студентов Ф.Дж.Брикведд, находившийся на правительственной службе, достал необходимое количество водорода.

Тем временем Юри рассчитал вероятную спектральную линию тяжелого изотопа, а далее вместе с помощником Дж. М.Мерфи проанализировал спектры газообразного водорода и обнаружил слабые линии там, где предполагал появление спектральных линий искомого изотопа. Проанализировав более концентрированный водород, он, естественно, нашел эти линии и, таким образом, подтвердил существование изотопа. В декабре 1931 объявил о своем открытии, назвав этот второй по легкости атом дейтерием (от греч. déuteros – второй).

Он предложил название «тритий» (от греч. tritos – третий) для открытого вслед за этим в 1934 еще одного изотопа водорода, масса которого в три раза больше массы обычного водорода.

В 1934 Юри была присуждена Нобелевская премия «за открытие тяжелого водорода». Он не присутствовал на церемонии награждения, потому что в это время родилась его третья дочь, но два месяца спустя (14 февраля 1935) прочитал Нобелевскую лекцию в Стокгольме.

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. Вот что сказал по этому поводу сам Юри: «Я надеюсь, 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».

Дейтерий может заменять водород в молекулах воды, в результате чего образуется так называемая тяжелая вода (D₂O). Она применяется в качестве замедлителя в ядерных реакторах, а слияние дейтерия с тритием приводит к термоядерной реакции в водородной бомбе. Следовательно, открытый Юри дейтерий служит исходным веществом для этой бомбы.

Поскольку по химическим свойствам дейтерий аналогичен водороду, этот изотоп может применяться и как индикатор биохимических реакций в живой ткани. В молекуле воды замена атома водорода на дейтерий с образованием тяжелой воды приводит к некоторому изменению ее свойств, особенно биологических. В частности, Хевеши (лауреат Нобелевской премии, 1943) проводил биологические исследования с использованием тяжелой воды в качестве меченой молекулы.

Замены водорода на дейтерий в органических молекулах вызывает изменение химических свойств этих веществ (так называемый дейтеро-эффект), используемый в разнообразных научных исследованиях.

Широкое применение в практике нашли органические дейтерированные растворители.

В год получения Нобелевской премии Юри стал профессором Колумбийского университета, а с 1939 по 1942 работал там заместителем декана химического факультета. С 1933 по 1940 первый редактор журнала «Journal of Chemical Physics».

Во Вторую мировую войну участвовал в Манхэттенском проекте. Нужен был расщепляющейся уран-235. Юри возглавил лабораторию по разделению изотопов.

В 1945 ушел из Колумбийского университета и стал заслуженным профессором Института ядерных исследований Энрико Ферми при Чикагском университете. В 1952 получил звание почетного профессора. Все это время он вместе с другими учеными предупреждал об опасности, связанной с ядерным оружием, тем не менее, позднее поддержал разработку водородной бомбы.

Занимался применением химии изотопов к другим областям науки. Для палеонтологии он изобрел «термометр», который рассчитывал прошедшие климатические изменения, измеряя содержание изотопов кислорода в окаменелостях. Для космологии он в 1956 с коллегами предложил теорию, объясняющую происхождение и распространенность изотопов во Вселенной. В книге Планеты: их происхождение и развитие (1952) он писал о химических процессах, связанных с образованием Солнечной системы, его интересовала проблема происхождения жизни, и под руководством Юри его ученик С.Миллер доказал, что природные аминокислоты образуются при пропускании электрического разряда через смесь аммиака с метаном, водой и водородом – компонентами добиологической атмосферы Земли. Благодаря этому классическому эксперименту Юри заслужил всеобщее признание как «отец космохимии».

В 1958 – профессор Калифорнийского университета в Ла-Йолла и работал там до 1970. В 1960-е он убедил правительство объединить научные исследования с американской космической программой. Его (как сторонника теории холодной Луны) особенно интересовал состав лунного грунта, и ему удалось исследовать образцы доставленных лунных пород.

Коллеги описывали Юри как человека, глубоко погруженного в свои мысли и одновременно открытого для новых идей, несмотря на свойственную ему воинственную манеру вести разговор. Дом его славился гостеприимством. Диапазон интересов Юри был чрезвычайно широк: от греческой и индийской скульптуры до садоводства.

Умер 5 января 1981 в Ла-Йолле, Калифорния, в возрасте 86 лет.

Работы: Atoms, Molecules and Quanta. New York, 1930 (with A.E.Ruark); The Planets: Their Origin and Development. New Haven, Connecticut, 1952; Production of Heavy Water. New York, 1955 (with others); Some Cosmochemical Problems. University Park, Pennsylvania, 1963.

Кирилл Зеленин