제임스 레인워터

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1. 개요
2. 생애
3. 주요 업적
4. 수상 및 영예
참조

1. 개요

제임스 레인워터는 미국의 물리학자로서, 1917년 아이다호주에서 태어나 1986년 사망했다. 캘리포니아 공과대학교에서 학사 학위를, 컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 취득했으며, 제2차 세계 대전 중 맨해튼 계획에 참여하여 원자폭탄 개발에 기여했다. 그는 원자핵 구조에 대한 이론을 제시하고, 엑스선 분석에 기여했으며, 1949년에는 당시 정설과 반대되는 원자핵 비구형 이론을 전개했다. 이 이론은 벤 로위 모텔손, 아게 닐스 보어의 실험으로 증명되었고, 그는 1963년 어니스트 로렌스 상, 1975년 닐스 보어, 벤 로이 모텔슨과 함께 노벨 물리학상을 수상했다.

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제임스 레인워터
기본 정보
1975년의 레인워터
이름	레오 제임스 레인워터
출생일	1917년 12월 9일
출생지	미국 아이다호주 카운실
사망일	1986년 5월 31일
사망지	미국 뉴욕
국적	미국
학력 및 경력
직장	컬럼비아 대학교 맨해튼 계획
교육	캘리포니아 공과대학교 (문학 학사) 컬럼비아 대학교 (문학 석사, 철학 박사)
박사 지도 교수	존 R. 더닝
박사 학위 논문 제목	중성자 빔 분광계 연구: 붕소, 카드뮴 및 파라핀으로부터의 에너지 분포
박사 학위 취득 연도	1946년
수상
수상 내역	어니스트 올랜도 로렌스 상 (1963년) 노벨 물리학상 (1975년)
노벨상 수상 이유	핵자의 집단 운동과 독립 입자 운동 간의 관계 발견 및 이를 바탕으로 한 원자핵 구조 이론 개발 (집단 운동 모형 제안)
일본어 표기
이름	レオ・ジェームス・レインウォーター
출생지	아이타호슈 카운시루
사망지	뉴욕
기타
연구 분야	물리학

2. 생애

1917년 12월 9일 아이다호주 카운슬에서 태어나, 스페인 독감 유행으로 부친이 사망한 후 캘리포니아주 핸퍼드로 이사했다. 캘리포니아 공과대학교에서 물리학을 전공해 1939년 학사 학위를 취득한 후, 1946년 컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 받았다.

제2차 세계 대전 동안 맨해튼 계획에 참여하여 원자폭탄 개발에 기여했다. 1949년 모든 원자핵은 구형이라는 정설에 반하는 이론을 제시했고, 이는 벤 로위 모텔손과 아게 닐스 보어의 실험으로 증명되었다. 엑스선에 관한 과학적 해석에 기여했고, 미국 원자력 위원회 및 미국 해군 연구 프로젝트에 참여했다. 1946년 컬럼비아 대학교 물리학 교수진에 합류, 1952년 정교수가 되었다. 1963년 어니스트 로런스 상을 수상했다.

1983년 로버트 R. 윌슨의 뒤를 이어 마이클 I. 푸핀 물리학 교수가 되었다. 1985년 푸핀 연구소에서 강의 후 쓰러졌으나, 심폐소생술을 할 줄 아는 학생에 의해 소생되었다. 건강 악화로 1986년 2월 명예 교수가 되었고, 1986년 5월 31일 뉴욕주 용커스의 세인트 존스 리버사이드 병원에서 심폐정지로 사망했다.^[3]

2. 1. 어린 시절과 교육

1917년 12월 9일 아이다호주 카운슬에서 태어났다. 스페인 독감 유행으로 부친이 사망한 후 캘리포니아주 핸퍼드로 이사했다.^[2] 캘리포니아 공과대학교에서 물리학을 전공하여 1939년 학사 학위를 취득했고, 1946년 컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 취득했다.^[4]

2. 2. 대학원 시절과 맨해튼 계획 참여

1939년 캘리포니아 공과대학교에서 물리학 학사 학위를 취득한 후, 레인워터는 컬럼비아 대학교에서 대학원 과정을 밟기로 결정했다. 당시 캘리포니아 출신 학자에게는 이례적인 선택이었는데, 컬럼비아 대학교는 그 당시 물리학으로 유명하지 않았기 때문이다. 하지만 조지 B. 페그램이 물리학과를 새롭게 구축하고 엔리코 페르미와 같은 과학자들을 영입하면서 상황이 바뀌었다. 컬럼비아 대학교에서 레인워터는 아이작 아이작 라비, 엔리코 페르미, 에드워드 텔러, 존 R. 더닝의 지도를 받았다. 페르미는 최초의 원자로 건설로 이어질 중성자 감속재 연구에 참여했고, 더닝과 유진 T. 부스는 퍼핀 물리학 연구소 지하실에 컬럼비아 대학교 최초의 사이클로트론을 건설했다. 레인워터는 1941년 문학 석사 학위를 받았다. "붕소, 카드뮴 및 파라핀에서 나오는 에너지 분포에 대한 중성자 빔 분광계 연구"라는 제목의 철학 박사 논문은 더닝의 지도하에 작성되었으며, 그는 중성자 분광계를 제작하고 이를 사용하는 기술을 개발했다.

1942년 3월, 레인워터는 에마 루이스 스미스와 결혼하여 제임스, 로버트, 윌리엄 세 아들과 엘리자베스 앤이라는 딸을 두었으나, 딸은 아홉 살 때 백혈병으로 사망했다.

같은 해, 페르미의 원자로 연구팀이 시카고 대학교의 금속학 연구소로 이동하면서, 레인워터는 컬럼비아 대학교에 남아 맨해튼 계획의 대체 합금 재료(SAM) 연구소에 합류했다. 맨해튼 계획은 제2차 세계 대전 중 연합국의 원자폭탄 개발 노력이었다. SAM 연구소의 주요 임무는 원자폭탄에 사용할 핵분열성 우라늄-235을 생산하기 위한 우라늄 농축 기술인 기체 확산 기술 개발이었다. 레인워터는 윌리엄 W. 헤이븐스 주니어, 우젠슝과 함께 주로 중성자 분광계를 사용하여 중성자 단면적 연구를 수행했다.^[2] 전쟁 후 더닝, 헤이븐스, 레인워터, 우젠슝의 논문 12편이 기밀 해제되어 발표되었다. 헤이븐스의 논문과 함께 그의 논문도 피지컬 리뷰에 두 부분으로 발표되었고,^[6]^[7] 그는 1946년 박사 학위를 받았다. 1963년 그는 맨해튼 계획에서의 업적으로 미국 원자력 위원회의 어니스트 올랜도 로렌스 상을 수상했다.

2. 3. 컬럼비아 대학교 교수 시절

1946년에 콜럼비아 대학교에서 박사 학위를 취득했다.^[8] 제2차 세계 대전 동안 그는 맨해튼 계획에 참여했다. 1949년에는 당시 정설로 여겨지던 "모든 원자핵은 구형이다"라는 생각과 반대되는 이론을 전개하기 시작했다. 이 이론은 이후 벤 로위 모텔손과 아게 닐스 보어의 실험을 통해 보강되고 증명되었다. 또한 그는 엑스선에 관한 과학적 해석에 기여했고, 미국 원자력 위원회 및 미국 해군의 연구 프로젝트에 참여했다. 1946년에 콜럼비아 대학교의 물리학 교수진에 이름을 올렸고, 1952년에 정교수가 되었다. 1963년에는 어니스트 로런스 상을 받았다.^[9]

레인워터는 컬럼비아 대학교에 강사로 남았다. 1948년, 그는 핵 구조에 대한 강좌를 시작했다. 닐스 보어와 존 휠러는 1939년에 핵의 액체 방울 모형을 기반으로 한 핵분열에 대한 이론적 처리를 개발했다. 이것은 1949년 마리아 괴퍼트 메이어의 핵 껍질 모형에 의해 대체되었는데, 이 모형은 이전 이론보다 무거운 원소의 구조에 대해 더 많은 것을 설명할 수 있었지만 여전히 한계가 있었다. 1949년 컬럼비아 대학교의 콜로퀴엄에서 찰스 H. 타운스는 핵 껍질 모형이 나타내는 것보다 더 큰 사중극자 모멘트를 나타내는 실험 결과를 보고했다. 레인워터는 만약 원자핵이 가정되었던 것처럼 구형이 아니라 다른 모양을 가질 수 있다면, 이것을 설명할 수 있고 액체 방울 모형과 핵 껍질 모형의 차이를 조정할 수 있다는 것을 깨달았다. 레인워터는 1950년에 그의 이론 논문을 발표했다. 우연히도 그해 그는 아게 보어와 같은 사무실을 사용했는데, 그는 레인워터의 이론을 실험적으로 검증하는 과제를 맡았다. 보어와 벤 모텔슨은 1952년과 1953년에 세 편의 논문을 발표하여 이 이론을 결정적으로 확인했다.

미 해군 연구소의 자금 지원으로, 레인워터는 싱크로사이클로트론을 건설했는데, 이것은 1950년에 허드슨 강의 뉴욕주 어빙턴에 있는 듀퐁 가문이 컬럼비아 대학교에 기증한 부지에 있는 네비스 연구소에서 가동되었다. 그는 1952년 정교수가 되었고 1951년부터 1954년까지, 그리고 다시 1957년부터 1961년까지 네비스 연구소 소장을 역임했다. 그는 제자인 발 피치와 함께 뮤온 원자(전자가 뮤온으로 대체된 원자)에 대한 연구를 수행했다. 1965년 이후 그는 네비스 싱크로사이클로트론을 메손 시설로 전환하는 작업을 수행했다. 1975년 한 기자가 그에게 노벨 물리학상 수상 소식을 알리자, 그는 처음에는 뮤온 원자에 대한 연구로 수상한 줄 알았다. 몇 시간 후에야 그가 핵 구조에 대한 연구로 수상했으며, 노벨상은 보어와 모텔슨과 공유한다는 것을 알게 되었다.

2. 4. 노벨 물리학상 수상

1949년 당시 정설로 여겨지던 "모든 원자핵은 구형이다"라는 생각과 반대되는 이론을 전개하기 시작했다. 이 이론은 이후 벤 로위 모텔손과 아게 닐스 보어의 실험을 통해 보강되고 증명되었다.^[8] 찰스 H. 타운스는 핵 껍질 모형이 나타내는 것보다 더 큰 사중극자 모멘트를 나타내는 실험 결과를 보고했고, 레인워터는 만약 원자핵이 가정되었던 것처럼 구형이 아니라 다른 모양을 가질 수 있다면, 이것을 설명할 수 있고 액체 방울 모형과 핵 껍질 모형의 차이를 조정할 수 있다는 것을 깨달았다.^[9] 레인워터는 1950년에 그의 이론 논문을 발표했다. 아게 보어와 벤 모텔슨은 1952년과 1953년에 세 편의 논문을 발표하여 이 이론을 결정적으로 확인했다.^[10] 1975년 레인워터는 핵 구조에 대한 연구로 노벨 물리학상을 보어와 모텔슨과 공유했다.^[11]

2. 5. 은퇴와 죽음

레인워터는 컬럼비아 대학교에 강사로 남았다. 1948년, 그는 핵 구조에 대한 강좌를 시작했다. 1939년 닐스 보어와 존 휠러는 핵의 액체 방울 모형을 기반으로 한 핵분열에 대한 이론적 처리를 개발했다.^[8] 1949년 마리아 괴퍼트 메이어의 핵 껍질 모형이 이를 대체했는데, 이 모형은 이전 이론보다 무거운 원소의 구조에 대해 더 많은 것을 설명할 수 있었지만 여전히 한계가 있었다. 1949년 컬럼비아 대학교 콜로퀴엄에서 찰스 H. 타운스는 핵 껍질 모형이 나타내는 것보다 더 큰 사중극자 모멘트를 나타내는 실험 결과를 보고했다. 레인워터는 만약 원자핵이 가정되었던 것처럼 구형이 아니라 다른 모양을 가질 수 있다면, 이것을 설명할 수 있고 액체 방울 모형과 핵 껍질 모형의 차이를 조정할 수 있다는 것을 깨달았다. 레인워터는 1950년에 그의 이론 논문을 발표했다.^[9] 그해 그는 아게 보어와 같은 사무실을 사용했는데,^[2] 보어와 벤 모텔슨은 1952년과 1953년에 세 편의 논문을 발표하여 이 이론을 결정적으로 확인했다.^[10]

미 해군 연구소의 자금 지원으로,^[2] 레인워터는 싱크로사이클로트론을 건설했는데, 이것은 1950년에 허드슨 강의 뉴욕주 어빙턴에 있는 듀퐁 가문이 컬럼비아 대학교에 기증한 부지에 있는 네비스 연구소에서 가동되었다. 그는 1952년 정교수가 되었고 1951년부터 1954년까지, 그리고 다시 1957년부터 1961년까지 네비스 연구소 소장을 역임했다. 그는 제자인 발 피치와 함께 뮤온 원자(전자가 뮤온으로 대체된 원자)에 대한 연구를 수행했다.^[12]^[13] 1965년 이후 그는 네비스 싱크로사이클로트론을 메손 시설로 전환하는 작업을 수행했다. 1975년 한 기자가 그에게 노벨 물리학상 수상 소식을 알리자, 그는 처음에는 뮤온 원자에 대한 연구로 수상한 줄 알았다. 몇 시간 후에야 그가 핵 구조에 대한 연구로 수상했으며, 노벨상은 보어와 모텔슨과 공유한다는 것을 알게 되었다.

그는 미국 물리학회, 뉴욕 과학 아카데미 및 전기전자기술자협회의 펠로우였으며, 미국 국립 과학 아카데미, 미국 물리학 연구소, 미국 물리교사 협회 및 미국 광학회의 회원이었다.

레인워터는 1983년 로버트 R. 윌슨의 뒤를 이어 마이클 I. 푸핀 물리학 교수가 되었다.^[14]

1985년 푸핀 연구소에서 강의 후 레인워터는 쓰러졌지만, 심폐소생술을 할 줄 아는 학생에 의해 소생되었다. 건강이 악화됨에 따라 그는 은퇴하여 1986년 2월 명예 교수가 되었다. 그는 1986년 5월 31일 뉴욕주 용커스의 세인트 존스 리버사이드 병원에서 심폐정지로 사망했다.^[3] 그는 그의 아내, 세 아들과 이복형제 조지와 함께 살아남았다.^[14]

3. 주요 업적

1949년, 기존의 상식을 뒤엎고 핵자가 반드시 모두 구형이 아니라는 이론을 제시하기 시작했다. 이 생각은 후에 오게 보어와 벤 로이 모텔슨에 의해 심화되었다. 제임스는 또한 X선의 화학적 분석에도 기여했으며, 원자력위원회와 해군의 연구 프로젝트에도 참여했다.

4. 수상 및 영예

1963년 어니스트 로런스 상을 수상했다.^[1]

참조

_[1] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1975 http://nobelprize.or[...] Nobel Foundation 2014-01-16
_[2] 웹사이트 James Rainwater – Biographical https://www.nobelpri[...] Nobel Foundation 2015-03-28
_[3] 웹사이트 James Rainwater http://www.nndb.com/[...] Soylent Communications 2015-03-28
_[4] 웹사이트 L. James Rainwater https://web.archive.[...] Array of Contemporary American Physicists 2015-03-28
_[5] 웹사이트 Neutron beam spectrometer studies of boron, cadmium, and the energy distribution from paraffin http://clio.columbia[...] Columbia University 2015-03-28
_[6] 논문 Neutron Beam Spectrometer Studies of Boron, Cadmium, and the Energy Distribution from Paraffin American Physical Society 1946-08
_[7] 논문 The Slow Neutron Cross Sections of Indium, Gold, Silver, Antimony, Lithium, and Mercury as Measured with a Neutron Beam Spectrometer American Physical Society 1946-08
_[8] 논문 The Mechanism of Nuclear Fission http://www.pugetsoun[...] 1939-09
_[9] 논문 Nuclear Energy Level Argument for a Spheroidal Nuclear Model American Physical Society 1950-08
_[10] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1975 – Award Ceremony Speech https://www.nobelpri[...] Nobel Foundation 2015-03-28
_[11] 문서 Background for the Spheroidal Nuclear Model Proposal https://www.nobelpri[...]
_[12] 논문 Studies of X-Rays from Mu-Mesonic Atoms American Physical Society 1953-11
_[13] 논문 Experimental Study of the μ-Meson Mass and the Vacuum Polarization in Mesonic Atoms American Physical Society 1954-07
_[14] 뉴스 James Rainwater Dead at 68; Won Nobel for Atom Study https://www.nytimes.[...] 2015-03-28
_[15] 웹사이트 노벨 상 홈페이지 http://nobelprize.or[...]

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