Ирвинг Ленгмюр и физика плазмы¶

Ирвинг Ленгмюр (1881–1957) — американский физик и химик, лауреат Нобелевской премии по химии (1932), один из основоположников физики поверхностных явлений и физики плазмы. Наибольшую известность как основоположник физики плазмы ему принесли работы 1920-х годов, в которых он ввёл сам термин «плазма» для ионизированного газа и заложил основы его описания.

¶Биография

Ирвинг Ленгмюр родился 31 января 1881 года в Бруклине (Нью-Йорк). Окончил Школу инженерных и прикладных наук Колумбийского университета, затем изучал физическую химию в Гёттингенском университете, где в 1906 году получил докторскую степень под руководством Вальтера Нернста. С 1909 года и до конца жизни работал в исследовательской лаборатории компании General Electric в Скенектади, с 1932 года — её директором. Умер 16 августа 1957 года.

¶Вклад в физику плазмы

В 1920-х годах Ленгмюр, исследуя газовые разряды и явления термоэлектронной эмиссии, впервые применил термин «плазма» к области ионизированного газа в газоразрядной трубке. Он предложил рассматривать плазму как особое состояние вещества, содержащее свободные электроны и ионы, и разработал методы её диагностики.

Ключевым инструментом стала зондовая диагностика (метод Ленгмюра): в плазму вводится небольшой электрод-зонд, измеряется зависимость тока от приложенного напряжения, и по вольт-амперной характеристике определяются концентрация и энергия заряженных частиц. Этот метод до сих пор остаётся одним из базовых в экспериментальной физике плазмы.

Ленгмюр описал экранирование электрического поля в плазме — явление, названное дэбаевским экранированием (по имени Петера Дебая, с которым Ленгмюр сотрудничал в описании плазмы). Характерный масштаб, на котором поле отдельного заряда экранируется коллективным действием окружающих частиц, получил название дэбаевской длины. Ленгмюр также ввёл представление о плазменных колебаниях — коллективных колебаниях электронов относительно ионов с характерной частотой, названной ленгмюровской частотой.

¶Значение и применение

Работы Ленгмюра заложили теоретическую базу для последующего развития физики плазмы — раздела, охватывающего управляемый термоядерный синтез, астрофизику (звёзды, солнечный ветер, межзвёздная среда), газовые лазеры, ионосферные и космические исследования, плазменные технологии обработки материалов.

Помимо физики плазмы, Ленгмюр внёс крупный вклад в химию поверхностных явлений: теория адсорбции (изотерма Ленгмюра), концепция мономолекулярных плёнок, работы по строению атома и химической связи. Именно эти исследования были отмечены Нобелевской премией 1932 года.

¶Наследие

Именем Ленгмюра названы ленгмюровская частота, ленгмюровские волны, зонд Ленгмюра, изотерма Ленгмюра, плёнки Ленгмюра — Блоджетт. Американское физическое общество учредило премию Ирвинга Ленгмюра за достижения в химической физике. Его работы превратили изучение ионизированного газа из разрозненных наблюдений в самостоятельную научную дисциплину.