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존 콕크로프트

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목차

1. 개요

존 더글러스 콕크로프트(John Douglas Cockcroft, 1897-1967)는 영국의 핵물리학자이자 공학자로, 어니스트 러더퍼드의 지도 아래 핵물리학 연구를 시작하여, 어니스트 월턴과 함께 콕크로프트-월턴 가속기를 개발하여 인공적인 핵 분열을 최초로 성공시켰다. 제2차 세계 대전 중에는 레이더 개발에 참여했으며, 원자력 연구소(AERE) 소장으로 재직하며 윈드스케일 화재 시 방사능 누출을 막는 데 기여했다. 1951년 노벨 물리학상을 수상했으며, 케임브리지 대학교 처칠 칼리지의 초대 학장을 역임했다.

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존 콕크로프트 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
1951년의 콕크로프트
출생 이름존 더글러스 콕크로프트
출생일1897년 5월 27일
출생지웨스트요크셔주 토드머든, 잉글랜드
사망일1967년 9월 18일
사망지잉글랜드 케임브리지
안장지케임브리지 승천 교구 묘지
배우자1925년 엘리자베스 크랩트리와 결혼
자녀6명
경력
모교맨체스터 빅토리아 대학교 (이학사)
맨체스터 기술대학 (이학석사)
세인트 존스 칼리지, 케임브리지 (문학사, 철학박사)
알려진 업적최초의 완전 인공 핵반응 및 핵 변환
수상왕립 학회 회원 (1936년)
휴즈 메달 (1938년)
대영 제국 훈장 (1944년)
자유의 메달 (1947년)
기사 (1948년)
노벨 물리학상 (1951년)
바스 훈장 (1953년)
왕립 메달 (1954년)
패러데이 메달 (1955년)
그리스도 군사 훈장 (1955년)
알폰소 10세 훈장 (1958년)
평화를 위한 원자상 (1961년)
빌헬름 엑스너 메달 (1961년)
분야물리학
근무 기관원자력 연구 시설
박사 학위 논문 제목표면에서 분자 흐름의 응축시 발생하는 현상에 관하여
박사 학위 논문 연도1928년
박사 지도 교수어니스트 러더퍼드
정치 경력
직함처칠 칼리지, 케임브리지의 초대 학장
임기 시작1959년
임기 종료1967년
후임윌리엄 호손

2. 생애 및 초기 경력

존 더글러스 콕크로프트는 1897년 5월 27일 잉글랜드 요크셔주 서라이딩 토드모든에서 태어났다.[1] 월스든의 영국 성공회 학교, 토드모든 초등학교, 토드모든 중등학교에서 수학하고,[2][3] 1914년 맨체스터 빅토리아 대학교에 진학했다.[3]

제1차 세계 대전 발발 후 영국 육군에 입대하여 통신병으로 복무, 힌덴부르크 방어선 공세와 제3차 이프르 전투에 참전했다.[4] 이후 장교로 임관하여 왕립 야전 포병대 소위로 복무 중 종전을 맞았다.[5]

전후 맨체스터 기술대학교에서 전기 공학을 전공, 1920년 이학사, 1922년 석사 학위를 취득했다.[3] 케임브리지 대학교 세인트 존스 칼리지에서 수학, 1924년 문학사를 받았다.[3]

1925년 엘리자베스 크래btree와 결혼, 슬하에 여섯 자녀를 두었다.[3]

2. 1. 출생 및 가족

존 더글러스 콕크로프트(John Douglas Cockcroft, "조니 W."로도 알려짐)는 1897년 5월 27일 잉글랜드 요크셔주 서라이딩(West Riding of Yorkshire) 토드모든에서 제분소 소유주인 아버지 존 아서 콕크로프트(John Arthur Cockcroft)와 어머니 애니 모드 필든(Annie Maude Fielden) 사이의 장남으로 태어났다.[1][2] 형제로는 에릭(Eric), 필립(Philip), 키스(Keith), 라이오넬(Lionel) 네 명의 남동생이 있었다.

1925년 8월 26일 토드모든 브리지 스트리트 연합 감리교 교회에서 엘리자베스 크래btree(Elizabeth Crabtree)와 결혼했다.[3] 슬하에 여섯 자녀를 두었으며, 첫째 아들 티모시(Timothy)는 유아기에 사망했다. 이후 조앤 도로테아(Joan Dorothea, 테아(Thea)), 조슬린(Jocelyn), 엘리자베스 필든(Elisabeth Fielden), 캐서린 헬레나(Catherine Helena) 네 명의 딸과 크리스토퍼 휴 존(Christopher Hugh John)이라는 아들을 두었다.[3]

2. 2. 학창 시절

존 콕크로프트는 1897년 5월 27일 잉글랜드 요크셔주 서라이딩(West Riding of Yorkshire) 토드모든(Todmorden)에서 태어났다.[1] 1901년부터 1908년까지 월스든(Walsden)의 영국 성공회 학교(Church of England school), 1908년부터 1909년까지 토드모든 초등학교(Todmorden Elementary School), 1909년부터 1914년까지 토드모든 중등학교(Todmorden Secondary School)(Todmorden High School)에서 공부했다.[2][3] 1914년에는 요크셔주 서라이딩의 카운티 장학금을 받아 맨체스터 빅토리아 대학교에서 수학을 공부했다.[3]

1919년 제1차 세계 대전이 끝나고 군에서 제대한 후, 콕크로프트는 맨체스터 기술대학교(Manchester Municipal College of Technology)에서 전기 공학을 공부했다. 맨체스터 빅토리아 대학교에서 1년을 마쳤기 때문에 1년차를 건너뛸 수 있었고, 1920년 6월 이학사(BSc) 학위를 받았다. 1922년 6월에는 "교류 전류의 고조파 분석(Harmonic Analysis for Alternating Currents)"에 대한 석사 논문(MSc)을 제출했다.[3]

이후 콕크로프트는 케임브리지 세인트 존스 칼리지(St. John's College, Cambridge) 장학금 시험을 보라는 제안을 받고, 1924년 6월 수학 트라이포스(tripos) 시험을 치러 우등생(Wrangler)으로 B*등급을 받아 문학사(BA) 학위를 받았다.[3] 1925년에는 어니스트 러더퍼드의 지도하에 "표면에서 분자 흐름의 응축에서 발생하는 현상에 관하여"라는 박사 논문을 작성하여 박사 학위를 받았다.

2. 3. 제1차 세계 대전 참전

1914년 8월 제1차 세계 대전이 발발하자, 콕크로프트는 1915년 11월 영국 육군(British Army)에 입대하였다.[1] 1916년 3월에는 왕립 야전 포병대(Royal Field Artillery) 제59 훈련 여단에 합류하여 통신병(signaller)으로 훈련을 받았다.[2] 이후 서부 전선의 제20 경보병 사단(20th (Light) Division) 예하 제92 야전 포병 여단 B 포대에 배속되었다.[3]

콕크로프트는 힌덴부르크 방어선 공세(Advance to the Hindenburg Line)와 제3차 이프르 전투(Third Battle of Ypres)에 참전하였다.[4] 이후 장교 임관을 신청하여 승인받았고, 1918년 2월에는 브라이턴(Brighton)에서 포병술을, 4월에는 노샘프턴셔(Northamptonshire) 위던 벡(Weedon Bec)의 장교 후보생 학교(Officer Candidate School)에서 야전 포병 장교 훈련을 받았다. 1918년 10월 17일, 콕크로프트는 왕립 야전 포병대 소위(lieutenant)로 임관되었다.[5]

전쟁이 끝난 후, 콕크로프트는 1919년 1월 제대하였다.[6]

3. 핵물리학 연구

2세부터 28세까지 존 콕크로프트가 살았던 웨스트요크셔주 월스든의 집


어니스트 러더퍼드는 마일스 워커와 메트로폴리탄 빅커스의 연구소장의 추천으로 콕크로프트를 캐번디시 연구소 연구원으로 받아들였다.[2] 콕크로프트는 1924년 세인트 존스 칼리지의 재단 장학금과 국가 장학금으로 박사 과정에 등록했다.[3] 러더퍼드의 지도하에 "표면에서 분자 흐름의 응축에서 발생하는 현상에 관하여"라는 박사 논문을 작성했고,[5] 이는 ''왕립학회 철학회보''에 발표되었다.[6] 1925년 9월 6일 박사 학위를 받았다. 이 기간 동안 그는 극저온에서 자기장의 물리학을 연구하고 있던 러시아 물리학자 표트르 카피차의 조교였다. 콕크로프트는 헬륨 액화기의 설계 및 제작을 도왔다.[2]

1929년 콕크로프트는 세인트 존스 칼리지에서 기계 과학 감독관으로 임명되었다. 1931년 물리학 감독관으로 임명되었고, 1933년에는 주니어 재무관이 되어 건물 유지 관리를 담당하게 되었는데, 많은 건물들이 방치되어 있었다. 대학 정문은 거위벌레에 의해 입은 피해를 수리하기 위해 일부를 해체해야 했고, 콕크로프트는 전기 배선 작업을 감독했다. 1935년 러더퍼드는 소련으로 돌아온 카피차의 뒤를 이어 몬드 연구소의 연구소장으로 그를 임명했다.[17][18] 그는 새로운 극저온 장비 설치를 감독하고 저온 연구를 감독했다. 1939년에는 1939년 10월 1일부로 자연철학 잭소니언 교수로 선출되었다.[3]

콕크로프트와 어니스트 월턴은 그들의 가속기의 한계를 잘 알고 있었다. 훨씬 더 나은 설계가 미국에서 얼니스트 로렌스에 의해 개발되었는데, 그는 이것을 사이클로트론이라고 불렀다. 캐번디시 연구소는 열등한 가속기를 가지고도 영리한 물리학으로 미국보다 앞서 나갈 수 있었지만, 콕크로프트는 러더퍼드에게 캐번디시 연구소에 사이클로트론을 구입하도록 압력을 가했다. 러더퍼드는 가격에 놀랐지만, 오스틴 경의 250000GBP 기부금으로 로렌스의 설계를 기반으로 한 약 91.44cm 사이클로트론과 이를 수용할 새로운 날개를 건설할 수 있었다.[3] 콕크로프트는 이 작업을 감독했다. 사이클로트론은 1938년 10월에 가동되었고, 새로운 날개는 1940년에 완공되었다. 마크 올리펀트는 사이클로트론이 충분히 크지 않다고 생각하고 버밍엄 대학교에 더 큰 약 152.40cm 사이클로트론 건설을 시작했다. 그 건설은 1939년 유럽에서 제2차 세계 대전이 발발하면서 지연되었고, 전쟁 후 완공되었을 때에도 구식이 될 것이었다.[19]

3. 1. 콕크로프트-월턴 가속기 개발

1919년 어니스트 러더퍼드는 붕괴하는 라듐 원자에서 방출되는 알파 입자를 사용하여 질소 원자를 분해하는 데 성공했다. 러더퍼드는 원자핵의 구조를 더 자세히 조사하기 위해 원자핵의 전하를 극복할 만큼 충분히 높은 속도로 입자를 생성하는 인공적인 방법이 필요했고, 토마스 앨리본, 얼니스트 월턴과 콕크로프트에게 이 문제를 배정했다. 그들은 나중에 콕크로프트-월턴 가속기로 알려지게 된 것을 만들었다. 마크 올리펀트는 그들을 위해 양성자원을 설계했다.[2]

조지 가모프의 양자 터널링에 관한 논문을 읽은 콕크로프트는 이 현상의 결과로 처음 생각했던 것보다 훨씬 낮은 전압으로 원하는 효과를 얻을 수 있다는 것을 깨달았다. 30만 전자볼트의 에너지를 가진 양성자가 붕소 원자핵에 침투할 수 있을 것이라고 계산했다. 콕크로프트와 월턴은 그 후 2년 동안 가속기 작업을 했다. 러더퍼드는 그들이 필요로 하는 변압기 및 기타 장비를 구입하기 위해 케임브리지 대학교로부터 1000GBP의 보조금을 받았다.[2][3][7]

1928년 11월 5일, 콕크로프트는 세인트 존스 칼리지의 펠로우로 선출되었다.[3] 그와 월턴은 1932년 3월 가속기를 작동하기 시작하여 고에너지 양성자로 리튬과 베릴륨을 충돌시켰다. 1932년 2월 제임스 채드윅은 중성자라는 것을 입증했고, 콕크로프트와 월턴은 그 후 알파 입자를 찾는 것으로 전환했다. 1932년 4월 14일 월턴은 리튬 표적에 충돌시켜 알파 입자일지도 모르는 것을 발견했고, 콕크로프트와 러더퍼드가 소환되어 이것이 실제로 사실임을 확인했다. 그날 저녁, 콕크로프트와 월턴은 러더퍼드의 집에서 만나 ''네이처''에 보낼 편지를 작성하여 그들의 결과, 즉 인공적으로 원자핵을 처음으로 분해했다는 것을 발표했다.[8]

Li|리튬영어 + p|양성자영어 → 2He|헬륨영어 + 17.2 MeV

이 업적은 대중적으로 '원자 분열'로 알려졌다. 이 업적으로 콕크로프트와 월턴은 1938년 휴즈 메달[9]을, 1951년에는 노벨 물리학상[10]을 수상했다. 그들은 양성자, 중양성자 및 알파 입자를 사용하여 탄소, 질소 및 산소를 분해했다. 그들은 탄소-11 및 질소-13을 포함한 방사성 동위 원소를 생성했음을 입증했다.[11][12][13][14][15][16]

콕크로프트-월턴 전압 승압 회로

3. 2. 인공 핵변환 실험 성공

1919년 어니스트 러더퍼드는 붕괴하는 라듐 원자에서 방출되는 알파 입자를 사용하여 질소 원자를 분해하는 데 성공했다. 이와 후속 실험들은 원자핵의 구조를 암시했다. 러더퍼드는 이를 더 자세히 조사하기 위해 원자핵의 전하를 극복할 만큼 충분히 높은 속도로 입자를 생성하는 인공적인 방법이 필요했다. 그는 콕크로프트, 토마스 앨리본, 얼니스트 월턴에게 이 문제를 배정했다. 그들은 나중에 콕크로프트-월턴 가속기로 알려지게 된 것을 만들었다. 마크 올리펀트는 그들을 위해 양성자원을 설계했다. 중요한 순간은 콕크로프트가 조지 가모프의 양자 터널링에 관한 논문을 읽었을 때 찾아왔다. 콕크로프트는 이 현상의 결과로 처음 생각했던 것보다 훨씬 낮은 전압으로 원하는 효과를 얻을 수 있다는 것을 깨달았다. 그는 단지 30만 전자볼트의 에너지를 가진 양성자가 붕소 원자핵에 침투할 수 있을 것이라고 계산했다.[2]

콕크로프트와 월턴은 그 후 2년 동안 가속기 작업을 했다. 1932년 3월 가속기를 작동하기 시작하여 고에너지 양성자로 리튬과 베릴륨을 충돌시켰다. 그들은 프랑스 과학자들이 보고했던 감마선을 볼 것으로 예상했지만, 아무것도 발견되지 않았다. 1932년 2월 제임스 채드윅은 관측된 것이 실제로 중성자라는 것을 입증했다. 콕크로프트와 월턴은 그 후 알파 입자를 찾는 것으로 전환했다. 1932년 4월 14일 월턴은 리튬 표적에 충돌시켜 알파 입자일지도 모르는 것을 발견했다. 콕크로프트와 러더퍼드가 소환되어 이것이 실제로 사실임을 확인했다. 그날 저녁, 콕크로프트와 월턴은 러더퍼드의 집에서 만나 ''네이처''에 보낼 편지를 작성하여 그들의 결과, 즉 인공적으로 원자핵을 처음으로 분해했다는 것을 발표했는데, 이는 다음과 같이 설명될 수 있다.[8]

: + → 2 + 17.2 MeV

이 업적은 대중적으로 ''원자 분열''로 알려졌다.[8] 이 업적으로 콕크로프트와 월턴은 1938년 휴즈 메달[9]을, 1951년에는 노벨 물리학상[10]을 수상했다. 그들은 양성자, 중양성자 및 알파 입자를 사용하여 탄소, 질소 및 산소를 분해했다. 그들은 탄소-11 및 질소-13을 포함한 방사성 동위 원소를 생성했음을 입증했다.[11][12][13][14][15][16]

3. 3. 핵물리학 연구의 추가적 성과

콕크로프트는 어니스트 월턴과 함께 양성자, 중양성자, 알파 입자를 사용하여 탄소, 질소, 산소 원자를 분해했다. 이들은 탄소-11, 질소-13 등 방사성 동위 원소를 생성했음을 입증했다.[11][12][13][14][15][16] 1936년 왕립학회 회원으로 선출되었다.[2][3]

4. 제2차 세계 대전 참전

제2차 세계 대전 발발 직전인 1938년, 헨리 티자드 경은 콕크로프트에게 영국 연안 조기 경보 레이더 기지 네트워크인 체인 홈을 보여주었다. 콕크로프트는 군수부의 과학 연구 부차장으로 임명되어 레이더 개발에 참여했으며, 1940년에는 과학 연구 및 기술 개발 자문 위원회의 일원이 되었다.

1944년 콕크로프트는 캐나다 원자력 프로젝트에 참여하여 몬트리올 연구소와 척 리버 연구소 소장을 맡았다.[1] 1946년 영국으로 돌아와 해러웰 연구소를 설립하고 영국의 원자력 이용을 추진했으며, AERE(Atomic Energy Research Establishment) 초대 소장이 되었다.[1]

4. 1. 레이더 개발 참여

제2차 세계 대전 중, 1938년에 헨리 티자드 경(Sir Henry Tizard)은 콕크로프트에게 영국 연안 조기 경보 레이더 기지 네트워크인 체인 홈(Chain Home)을 보여주었다. 콕크로프트는 군수부(Ministry of Supply)의 과학 연구 부차장으로 임명되어 레이더 개발에 참여했다. 1940년에는 과학 연구 및 기술 개발 자문 위원회의 일원이 되었다.

4. 2. 캐나다 원자력 프로젝트 참여

1944년 콕크로프트는 캐나다의 원자력 프로젝트에 참여하여 몬트리올 연구소와 척 리버 연구소 소장을 맡았다.[1] 1946년 영국으로 돌아와 해러웰 연구소를 설립하고 영국의 원자력 이용을 추진했으며, AERE(Atomic Energy Research Establishment) 초대 소장이 되었다.[1]

5. 전후 활동 및 말년

제2차 세계 대전 중에는 레이더 분야에서 일했고, 1944년 캐나다의 원자력 프로젝트에 참여하여 몬트리올 연구소와 척 리버 연구소 소장을 역임했다. 1960년부터 2년간 영국 물리학회 회장을 역임했다.

5. 1. 영국 원자력 연구소(AERE) 설립 및 운영

1946년 영국으로 돌아와 하웰에 원자력 연구소(AERE, Atomic Energy Research Establishment)를 설립하고 초대 소장을 역임했다.

5. 2. 처칠 칼리지 학장 및 기타 활동

1959년부터 처칠 칼리지(케임브리지 대학교) 학장, 1961년부터 오스트레일리아 국립 대학교 총장(겸임)을 역임했다.

6. 서훈

7. 수상

1946년 미국 자유 훈장(Medal of Freedom, 1945년)을 수여받았다. 왼쪽부터 윌리엄 페니, 오토 프리슈, 루돌프 파이얼스, 존 콕크로프트.


연도훈장 및 상
1938년휴즈 메달(Hughes Medal)
1944년대영 제국 훈장 3등급(CBE)
1944년러더퍼드 메달(Rutherford Medal)
1946년미국 자유 훈장(Medal of Freedom, 1945년)
1948년기사작위(Knight Bachelor)
1951년노벨 물리학상
1953년바스 훈장 2등급(KCB, 작위급 훈장)
1954년로열 메달(Royal Medal)
1955년패러데이 메달(Faraday Medal, 영국 공학 기술 학회)
1957년메리트 훈장(OM)
1961년빌헬름 엑스너 메달(Wilhelm Exner Medal)
1961년평화를 위한 원자상


참조

[1] 논문 Sir John Cockcroft, O.M., F.R.S
[2] ODNB Cockcroft, Sir John Douglas (1897–1967), physicist and engineer
[3] 논문 John Douglas Cockcroft. 1897–1967
[4] London Gazette 1918-11-05
[5] 웹사이트 On phenomena occurring in the condensation of molecular streams on surfaces http://hooke.lib.cam[...] University of Cambridge 2016-09-04
[6] 논문 On Phenomena Occurring in the Condensation of Molecular Streams on Surfaces 1928-06-01
[7] 논문 Zur Quantentheorie des Atomkernes 1928-03-01
[8] 논문 Disintegration of Lithium by Swift Protons https://www.nature.c[...] 1932-04-01
[9] 웹사이트 Award winners : Hughes Medal https://docs.google.[...] Royal Society 2016-09-04
[10] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1951 https://www.nobelpri[...] Nobel Foundation 2016-09-04
[11] 논문 Experiments with High Velocity Positive Ions. (I) Further Developments in the Method of Obtaining High Velocity Positive Ions 1932-06-01
[12] 논문 Experiments with High Velocity Positive Ions. II. The Disintegration of Elements by High Velocity Protons 1932-07-01
[13] 논문 Experiments with High Velocity Positive Ions. III. The Disintegration of Lithium, Boron, and Carbon by Heavy Hydrogen Ions 1934-05-01
[14] 논문 Experiments with High Velocity Positive Ions. IV. The Production of Induced Radioactivity by High Velocity Protons and Diplons 1935-01-01
[15] 논문 Experiments with High Velocity Positive Ions. V. Further Experiments on the Disintegration of Boron 1936-03-02
[16] 논문 Experiments with High Velocity Positive Ions. VI. The Disintegration of Carbon, Nitrogen, and Oxygen by Deuterons 1936-03-02
[17] 웹사이트 University of Cambridge https://cudl.lib.cam[...] 2022-10-12
[18] 웹사이트 The Nobel Prize https://www.nobelpri[...] 2022-10-12
[19] 웹사이트 The Nuffield Cyclotron at Birmingham http://www.np.ph.bha[...] University of Birmingham 2013-05-02
[20] 뉴스 Radar http://www.newsweek.[...] 2016-09-04
[21] London Gazette 1944-06-02
[22] 웹사이트 How it All Began in Canada – The Role of the French Scientists https://cns-snc.ca/m[...] Canadian Nuclear Society 2016-05-06
[23] 웹사이트 Early Years of Nuclear Energy Research in Canada https://www.ieee.ca/[...] 2016-05-19
[24] 웹사이트 Bruno Pontecorvo: From Rome To Dubna (personal recollections) http://www.df.unipi.[...] Università di Pisa 2016-04-15
[25] 논문 The Evolution of the Independent British Deterrent 1963-04-01
[26] 뉴스 Windscale Piles: Cockcroft's Follies avoided nuclear disaster https://www.bbc.co.u[...] BBC 2016-09-03
[27] London Gazette 1947-12-30
[28] London Gazette 1953-05-26
[29] London Gazette 1956-12-28
[30] London Gazette 1952-02-08
[31] 웹사이트 Cockcroft Building http://map.cam.ac.uk[...] University of Cambridge 2016-09-05
[32] 웹사이트 Cockcroft Institute https://www.cockcrof[...] Cockcroft Institute 2016-09-05
[33] 웹사이트 Presentation Notes: Cockcroft Building, University of Brighton http://sussex.constr[...] University of Brighton 2016-09-05
[34] 웹사이트 New £3m Megalab unveiled http://www.salford.a[...] University of Salford 2016-09-05
[35] 웹사이트 Cockcroft Building https://studentvip.c[...] 2016-09-05
[36] 웹사이트 The Papers of Sir John Cockcroft https://archivesearc[...] Churchill Archives Centre, ArchiveSearch 2021-09-30


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