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Rudolf Peierls

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Rudolph Peierls, fils d'un homme d'affaires juif, est né à Berlin, en Allemagne, le 5 juin 1907. Il a étudié la physique nucléaire auprès de Werner Heisenberg et en 1929, il a conçu la théorie des porteurs positifs pour expliquer la conductivité thermique et électrique des semi- conducteurs.

Quand Adolf Hitler a pris le pouvoir, il a déménagé en Angleterre où il a trouvé du travail pour enseigner la physique à l'Université de Birmingham et en 1939 a travaillé sur la recherche atomique avec James Chadwick et Otto Frisch. En 1940, Peierls et Frisch ont écrit un article qui expliquait comment une bombe à fission à l'uranium pouvait devenir une arme qui pouvait gagner la Seconde Guerre mondiale.

En 1943, Peierls rejoint le projet Manhattan. Aux Etats-Unis. Au cours des deux années suivantes, il a travaillé avec Robert Oppenheimer, Edward Teller, Otto Frisch, Felix Bloch, Enrico Fermi, David Bohm, James Chadwick, James Franck, Emilio Segre, Eugene Wigner, Leo Szilard et Klaus Fuchs pour développer les bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki.

Après la guerre, Peierls fut professeur de physique à l'université de Birmingham (1945-63) et à l'université d'Oxford (1963-74). Il a écrit plusieurs livres dont Les lois de la nature (1955), Surprises en physique théorique (1979) et une autobiographie, Oiseau de passage (1985). Rudolph Peierls est décédé à Oxford le 19 septembre 1995.


BIBLIOGRAPHIE

Pour les documents d'archives, voir la liste dans Dalitz (2004), à laquelle devraient être ajoutés les fichiers relatifs à Peierls dans le Public Record Office, les Archives nationales, Kew, Richmond, Surrey, TW9 4DU, et certaines sources de la collection d'histoire orale de l'AIP, américainInstitut de physique, One Physics Ellipse, College Park, Maryland 20740-3843 (http://www.aip.org/history).

UVRES DE PEIERLS

"Sur la théorie cinétique de la conduction thermique dans les cristaux." Annalen der Physik 3 (1929): 1055–1101.

"Sur la théorie des effets galvanomagnétiques." Zeitschrift für Physiks 53 (1929): 255–266.

« Sur la théorie de l'effet Hall. Physik Zeitschrift 30 (1929): 273–274.

"Sur la théorie de la conductivité électrique et thermique des métaux." Annalen der Physik 4 (1930): 121–148.

« Elektronentheorie der Metalle ». Ergebnisse der Exakten Naturwissenschaften 11 (1932): 264–322.

“Zur Theorie de Absorptionsspektren fest Körper.” Annalen der Physik 13 (1932): 905–952.

"Théorie statistique des super-réseaux avec des concentrations inégales des composants." Actes de la Société royale, Série A, 154 (1936) : 207-222.

Énergie atomique. Londres : Pingouin, 1950.

Les lois de la nature. Londres : Allen et Unwin, 1955.

La théorie quantique des solides. Oxford : Clarendon, 1955.

« Le développement de la théorie quantique. Partie 1. Formulation et interprétation. Physique contemporaine 6 (1964): 129–139.

Le mémorandum Frisch-Peierls (en deux parties): Partie I. "Sur la construction d'une "super-bombe", basée sur une réaction nucléaire en chaîne dans l'uranium." En annexe 1, La Grande-Bretagne et l'énergie atomique, 1939-1945, par M. Gowing. Londres : Macmillan, 1964. Partie II. « Les propriétés d'une « super-bombe » radioactive. » Dans Tizard, par R.W. Clark. Londres : Methuen, 1965.

« Le développement de la théorie quantique. Partie 2. Consolidation et extension. Physique contemporaine 6 (1965): 192–205. Surprises en physique théorique. Princeton, New Jersey : Princeton University Press, 1979.

Oiseau de passage. Princeton, New Jersey : Princeton University Press, 1985.

Plus de surprises en physique théorique. Princeton, New Jersey : Princeton University Press, 1991.

Histoires atomiques. Woodbury, NY : American Institute of Physics Press, 1997.

Avec R. H. Dalitz. Articles scientifiques sélectionnés de Sir Rudolf Peierls : avec commentaires. Londres : Imperial College Press, 1997. Contient une bibliographie complète, ainsi qu'une chronologie de la vie de Peierls.

AUTRES SOURCES

Clark, Ronald William. Tizard. Londres : Methuen, 1965. Dahl, Per F. La supraconductivité : ses racines historiques et son développement du mercure aux oxydes céramiques. New York : American Institute of Physics Press, 1992.

Dalitz, R.H. « Sir Rudolf Ernst Peierls. » Dans Oxford Dictionary of National Biography, édité par H.C.G. Matthew et Brian Harrison. Oxford : Oxford University Press, 2004. Contient une liste d'informations d'archives.

Edwards, S. "Rudolph E. Peierls." [sic] La physique aujourd'hui (février 1996) : 75-77.

Gowing, Marguerite. La Grande-Bretagne et l'énergie atomique, 1939-1945. Londres : Macmillan, 1964.

Hendry, Jean. La physique de Cambridge dans les années trente. Bristol, Royaume-Uni : Adam Hilger, 1984. Contient des essais écrits par des physiciens travaillant à Cambridge dans les années trente. Ceux-ci, ainsi que les introductions, incluent des commentaires sur les relations entre les mathématiques, la physique théorique et expérimentale, et les contextes institutionnels à Cambridge.

Hoddeson, Lillian, Ernest Braun, Jürgen Teichmann et al., éd. Hors du labyrinthe de cristal : chapitres de l'histoire de la physique du solide. New York : Oxford University Press, 1991

———, Paul W. Henriksen, Roger Meade, et al. Assemblage critique: Une histoire technique de Los Alamos pendant les années Oppenheimer, 1943-1945. New York : Cambridge University Press, 1993.

Kapur, P. L. "La formule de dispersion pour les réactions nucléaires." Actes de la Société royale, Série A, 166 (1938) : 277-295.


Rudolph Peierls

Rudolf Ernst Peierls est né le 5 juin 1907 à Berlin, en Allemagne. Fils d'un homme d'affaires juif, il a étudié la physique nucléaire sous la tutelle de Werner Heisenberg et Wolfgang Pauli. Ses premiers travaux sur la physique quantique ont conduit à son développement de la théorie des porteurs positifs en 1929, qui expliquait les comportements de conductivité thermique et électrique des semi-conducteurs.

Peierls a déménagé à Birmingham, en Angleterre, lorsque Adolf Hitler est arrivé au pouvoir en Allemagne. Là, il a trouvé du travail en enseignant la physique à l'Université de Birmingham, et en 1939, il a commencé à travailler sur la recherche atomique avec Otto Frisch et James Chadwick. En 1940, Peierls et Frisch ont écrit un article qui expliquait comment une bombe à fission à l'uranium pouvait devenir une arme qui pourrait gagner la Seconde Guerre mondiale. L'article de trois pages a estimé que l'énergie libérée dans une réaction nucléaire en chaîne et comment on pourrait concevoir une bombe atomique à partir d'une petite quantité d'uranium-235 fissible. Ce document a suscité l'intérêt des autorités britanniques et américaines, ce qui a finalement abouti au projet Manhattan.

Peierls a rejoint le projet Manhattan en 1943 dans le cadre de "The British Mission", étant chargé d'un petit groupe chargé d'évaluer la réaction en chaîne et son efficacité. Il en avait été exclu les premières années en raison de son origine allemande.

Après la guerre, Peierls reprit son poste de professeur de physique à l'université de Birmingham, où il travailla jusqu'en 1963 avant de rejoindre l'université d'Oxford. Il a été fait chevalier en 1968 et il a pris sa retraite d'Oxford en 1974. Il est décédé à Oxford le 19 septembre 1995.


Peierls Rudolf A2

Cette transcription ne peut être citée, reproduite ou redistribuée en tout ou en partie par quelque moyen que ce soit, sauf avec l'autorisation écrite de l'American Institute of Physics.

Cette transcription est basée sur une interview enregistrée déposée au Center for History of Physics de l'American Institute of Physics. Les entretiens de l'AIP ont généralement été transcrits à partir d'une cassette, édités par l'intervieweur pour plus de clarté, puis retouchés par l'interviewé. Si cette entrevue est importante pour vous, vous devriez consulter les versions antérieures de la transcription ou écouter la bande originale. Pour de nombreux entretiens, l'AIP conserve des fichiers substantiels contenant des informations supplémentaires sur la personne interrogée et l'entretien lui-même. Veuillez nous contacter pour obtenir des informations sur l'accès à ces documents.

Veuillez garder à l'esprit que : 1) Ce matériel est une transcription de la parole plutôt qu'un produit littéraire 2) Une interview doit être lue en sachant que les souvenirs de différentes personnes à propos d'un événement seront souvent différents et que les souvenirs peuvent changer avec le temps pour de nombreuses raisons, y compris les expériences ultérieures, les interactions avec les autres et les sentiments d'une personne à propos d'un événement. Avis de non-responsabilité : cette transcription a été numérisée à partir d'un texte dactylographié, introduisant des erreurs d'orthographe occasionnelles. Le manuscrit original est disponible.

Citation préférée

Dans les notes de bas de page ou les notes de fin, veuillez citer les entretiens de l'AIP comme ceci :

Interview de Rudolf Peierls par John L. Heilbron le 18 juin 1963,
Bibliothèque et archives Niels Bohr, Institut américain de physique,
College Park, MD États-Unis,
www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/4815-2

Pour les citations multiples, « AIP » est l'abréviation préférée pour l'emplacement.

Résumé

Cet entretien a été réalisé dans le cadre du projet Archives for the History of Quantum Physics, qui comprend des enregistrements et des transcriptions d'entretiens d'histoire orale menés avec ca. 100 physiciens atomiques et quantiques. Les sujets discutent de leurs antécédents familiaux, de la façon dont ils se sont intéressés à la physique, de leurs études, des personnes qui les ont influencés, de leur carrière, y compris des influences sociales sur les conditions de la recherche, et de l'état de la physique atomique, nucléaire et quantique au cours de la période où ils ont travaillé. . Les discussions sur des questions scientifiques portent sur des travaux effectués entre 1900 et 1930 environ, en mettant l'accent sur la découverte et les interprétations de la mécanique quantique dans les années 1920. Sont également mentionnés : Niels Henrik David Bohr, Bragg, Louis de Broglie, Constantin Caratheodory, Frank Clive Champion, Peter Josef William Debye, Max Delbruck, Enrico Fermi, Otto Halpern, Werner Heisenberg, Friedrich Hund, Lev Davidovich Landau, Ettore Majorana, Walther Nernst, Heinrich Ott, Wolfgang Pauli, Max Planck, Robert Wichard Pohl, Arnold Sommerfeld, Albrecht Unsold, Hermann Weyl, Wilhelm Wien Universitat Berlin, Universitat Leipzig, Universitat Munchen, Université de Cambridge et Zeitschrift fur Physik.

Peierls :

Une chose dont je me souviens depuis notre entretien d'hier vient de la traduction du livre de de Broglie dont j'ai parlé. C'était au début de 29, et c'était un livre dans lequel il se réconciliait avec l'interprétation probabiliste de la mécanique quantique. Il essaie toutes sortes de choses plus compliquées en donnant une certaine réalité aux vagues et travaille tout cela avec assez de soin et arrive à la conclusion que cela ne fonctionne pas. La conclusion de tout le livre est que l'interprétation standard est vraiment juste. Bien sûr, il est revenu plus tard là-dessus. Ce qui l'a rendu intéressant, c'est qu'à cette époque, alors que j'étais vraiment étudiant depuis trois ans et demi, quelque chose comme ça, il m'a semblé parfaitement évident que c'était la bonne chose — que la conclusion à laquelle il est arrivé était la bonne une. On s'est rendu compte que de Broglie était isolé, mais on était heureux que lui-même, par des méthodes maladroites ou détournées, se soit rallié à cette vue. Je veux dire, mon propre sentiment en traduisant le livre était : « Eh bien, quelle serait ma réaction aujourd'hui ? » Dans l'ensemble, cet exercice est plutôt inutile car il est clair dès le départ que cela doit être la réponse. Mais le livre vaut la peine d'être lu simplement parce que c'est un homme très distingué, et c'est intéressant de voir comment un homme comme ça devient ce qu'il est. Vous demandiez l'attitude des gens face à ces développements à l'époque. Eh bien, certainement à ce moment-là, c'était déjà parfaitement clair pour moi, et je crois évident pour tout le monde. Je n'étais pas très original à l'époque.

Heilbron :

Parmi les étudiants, ou les personnes qui ont commencé leur formation collégiale en 25 et après, il est tout à fait raisonnable de s'attendre à une acceptation immédiate.

Peierls :

Heilbron :

Il semble un peu curieux que les personnes qui ont eu du mal à l'accepter, comme de Broglie et Schrödinger et Einstein, aient été isolées. Vous souvenez-vous d'autres personnes de l'ancienne génération qui ont eu des difficultés ?

Peierls :

Bon, il y avait plusieurs personnes qui avaient des difficultés dans le sens où elles tenaient à se convaincre que ce truc était vraiment au-dessus du bord et il n'y avait pas de difficultés cachées, comme par exemple Ehrenfest, dont nous avons parlé. Il était certainement pour les nouvelles idées, je veux dire, il ne s'y opposait en aucune façon, mais voulait juste s'assurer qu'on les comprenait vraiment. Mais être eu quelques difficultés. Il avait des questions très intéressantes. Je me souviens dans cet article qu'il a écrit sur le fait de poser quelques questions sur la mécanique quantique - je ne me souviens pas de toutes les questions maintenant sans les rechercher. Une question était « Pourquoi devons-nous faire face à une fonction d'onde complexe et comment « je » entre-t-il soudainement dans ces choses ? » Je pense que j'étais, à cette époque, enclin à être conformiste. Je n'étais pas enclin à remettre en cause les principes de base, j'y suis venu beaucoup de la fin des applications et de l'idée d'arranger les choses. Par conséquent, je pense que j'étais plus intéressé à voir comment les choses que vous saviez - des expériences ou des faits - sont sorties des principes acceptés. Il y a une grande joie à voir soudain comment résoudre une équation, ou comment décrire une situation lorsque vous voyez soudain que c'est la façon dont elle est censée être, la façon dont elle sort. L'un d'eux y est venu avec l'attitude, comme vous l'avez laissé entendre : « Eh bien, c'est ce qu'on nous enseigne, c'est la physique, et nous ne sommes pas en mesure en ce moment de remettre en question ce qui vient plus tard. » Je pense que c'était un point que je voulais ajouter. Je penserai probablement à d'autres choses au cours de celle-ci, mais continuerez-vous avec vos arguments ?

Heilbron :

À la fin de votre papier de mesure, vous faites une déclaration très intéressante selon laquelle un endroit où vous pouvez voir les difficultés est la désintégration bêta. Vous vous souvenez de cette partie ?

Peierls :

Heilbron :

Eh bien, c'est assez curieux, et la raison pour laquelle cela m'intéressait, c'est que c'était à l'époque du neutrino, n'est-ce pas ?

Peierls :

Je pense que ça doit être avant le neutrino.

Heilbron :

Avant, mais il est difficile de fixer une date pour le neutrino, alors que le concept était un peu plus officiellement proposé. Je me demande si vous pouvez vous rappeler quelque chose à ce sujet - des discussions à ce sujet avec Pauli?

Peierls :

Eh bien, c'était une époque où je pense que tout le monde était certainement conscient du fait que la décroissance bêta était une difficulté. Les preuves sont venues bien sûr progressivement. Tout d'abord, il était clair que l'énergie ne semblait pas être conservée, puis des expériences ultérieures ont suggéré que l'extrémité supérieure du spectre était l'énergie correcte pour équilibrer les choses, en d'autres termes que dans le processus, l'énergie semblait toujours être perdue. Par conséquent, les gens ont commencé à penser « Eh bien, est-il possible en principe qu'il y ait un manque unilatéral de conservation de l'énergie ? » Et je pense que personne n'était particulièrement heureux et enthousiaste à propos de cette idée. Cependant, il a été sérieusement discuté de la manière, par exemple, que la possibilité d'une violation de la parité a d'abord été discutée, avant qu'elle ne soit effectivement établie. Encore une fois, les gens n'étaient pas très contents au début, mais ont dit : « Eh bien, nous devons être prêts à tout. » C'était dans ce genre d'esprit. Maintenant, je ne me souviens pas exactement de ce que nous avons dit à ce sujet, je l'ai probablement mentionné comme l'un des endroits où la théorie était en difficulté, et cela montre à quel point on peut se tromper avec de telles remarques.

Heilbron :

Il semble que Bohr était prêt à abandonner la conservation de l'énergie sans grand scrupule.

Peierls :

Eh bien, c'était un peu plus tôt dans l'article de Bohr-Kramers-Slater.

Heilbron :

Mais encore une fois, à la fin des années vingt et dans les années trente, il était prêt, presque anxieux, dirait-on, d'abandonner les économies d'énergie. Mais à Zurich, j'imagine que ce ne serait pas le cas.

Peierls :

Eh bien, je pense qu'on était toujours prêt à admettre cette possibilité, mais on n'aimait certainement pas beaucoup... JIH : D'où Landau a-t-il obtenu sa grande familiarité avec tous les problèmes actuels de la physique ? Il n'avait étudié qu'à Leningrad, n'est-ce pas ?

Peierls :

Oui. Eh bien, c'est bien sûr un homme remarquable qui peut saisir des idées extrêmement rapidement, et la plupart de ces idées, j'imagine, sont venues directement de livres et de revues. Frenkel était l'un des professeurs là-bas, qui était un homme très intelligent et qui a sans aucun doute beaucoup aidé Landau. Et il y avait Fock, il y avait des gens bien là-bas. Et là, il a sans aucun doute reçu sa formation de base. Puis il a commencé à se lire, et il fait partie de ceux qui ne liront jamais un journal en détail. Il y jettera un coup d'œil pour voir ce que l'homme essaie de faire, puis s'assiéra et reproduira les résultats à sa manière.

Heilbron :

Fermi, je comprends, fonctionnerait de cette façon aussi.

Peierls :

Heilbron :

Mais il avait une certaine dose d'iconoclasme qui devait être quelque peu différente de l'approche de l'école allemande.

Peierls :

Oh oui. Particulièrement à l'époque où il était jeune, il avait des opinions très extrêmes sur tout, pas seulement sur la physique. Je pense que l'un de mes souvenirs préférés est l'occasion où, au cours d'une discussion, un nom est apparu que Landau n'avait jamais entendu auparavant, un physicien. Alors il a dit: "Eh bien, qui est-ce, et où est-il, et quel âge a-t-il?" Quelqu'un a dit: "Oh, il a 28 ans, ou quelque chose." Et Landau dit : « Quoi, si jeune et déjà si inconnu ? Vous demandiez dans vos notes sur Rome et Fermi. Eh bien, je ne pense pas avoir travaillé très directement avec Fermi, sauf de façon mineure car à cette époque, la plupart des gens à Rome travaillaient sur certaines caractéristiques des spectres atomiques. Il y avait certaines choses qui n'avaient pas encore été réglées, et c'était le moment de les clarifier. Et tout le monde travaillait sur des solutions numériques de l'équation de Schrödinger pour un électron externe d'un atome en utilisant le potentiel de Thomas-Fermi ou quelque chose du genre. Il m'a semblé que ce serait utile une fois dans un tel endroit de participer à ce qui se passait, et j'ai demandé si je pouvais faire un travail comme ça aussi. En conséquence, je me suis assis à une petite machine à calculer de bureau pour résoudre l'équation d'un cas particulier, que j'ai maintenant oublié. Mais c'était une expérience assez précieuse parce que je n'avais aucune pratique dans les solutions numériques d'équations différentielles et cela m'a montré à quel point c'était facile.

Bien sûr, c'est vrai, je pense que partout dans la formation formelle que les méthodes numériques sont négligées, les gens peuvent résoudre des équations différentielles par des développements en série et par des intégrales de contour et par des transformations élégantes, mais ils ne réalisent pas à quel point c'est facile au dos d'une enveloppe juste exécuter une solution numérique. Très souvent, ce faisant, vous voyez quelque chose dans sa structure qui vous conduit ensuite à une solution analytique ou approximative. Bien sûr, maintenant, les gens sont conscients des méthodes numériques par ordinateur, mais, encore une fois, je pense que l'attitude commune est que soit vous pouvez résoudre une équation sous forme fermée, soit vous la placez sur un ordinateur électronique. Et très souvent, il est plus rapide de le résoudre à la main - si vous voulez une solution pour un cas - que de mettre la main sur un ordinateur et d'écrire un programme, cela a également tendance à être oublié. Certes, néanmoins, on a énormément profité de Fermi en raison de la simplicité de son attitude et de la manière dont il pouvait dans presque tous les cas obtenir une réponse quantitative simple à un problème sans aucune méthode savante. En fait, il avait une série de livres dont vous avez sans doute entendu parler, où il avait écrit toutes ses pensées et tous les arguments. Généralement, lorsqu'un problème survenait, il sortait un livre et se tournait vers une page particulière et c'était là que sur une page était écrit l'argument. Très intéressant.

Heilbron :

Vous veniez de décrire certaines des particularités de l'école de Rome.

Peierls :

Oh oui. J'ai certainement reçu beaucoup d'idées utiles de clarification de Fermi et des autres personnes, y compris Wick et Majorana, qui sont décédées peu de temps après cela. Rasetti —. Il y avait un bon groupe là-bas.

Heilbron :

Majorana était un garçon très intelligent, n'est-ce pas ?

Peierls :

Oui. Il était un peu étrange et se retirait, il était sicilien, et il s'est ensuite perdu dans un ferry traversant la Sicile. Il n'a jamais été clair s'il s'agissait d'un accident ou d'un suicide.

Heilbron :

Mais il n'a pas beaucoup publié ?

Peierls :

Non non. Eh bien, néanmoins, il a fait sa réputation sur deux choses importantes. L'un, la nature d'échange des forces nucléaires, où il a essentiellement corrigé un oubli dans les idées de Heisenberg, puis l'autre était la théorie des neutrinos.

Heilbron :

C'était à peu près à l'époque où le groupe de Rome passait à la physique nucléaire ?

Peierls :

Oui. Ils préparaient alors des plans pour se procurer de l'équipement et ainsi de suite. Il se peut qu'ils aient déjà eu quelques petites expériences en cours, mais Fermi n'était pas aussi personnellement impliqué dans celles-ci qu'il l'était plus tard.

Heilbron :

Diriez-vous qu'il y avait une sorte de sentiment général, ailleurs aussi, qu'on avait atteint les limites de n'importe lequel des problèmes plus anciens, et qu'il était essentiel de cultiver un nouveau territoire ? Y a-t-il eu un changement général de champs ?

Peierls :

Non. Non, il y avait encore beaucoup à faire, mais, bien sûr, il y avait un nouveau domaine qui s'ouvrait et qui était passionnant. Ce n'était bien sûr que l'époque où la radioactivité artificielle avait été découverte, et où commençaient les expériences qui menaient à la découverte du neutron. Fermi a toujours eu une attitude un peu particulière à cet égard. Je pense qu'il a estimé que le groupe parisien, les Joliot, aurait vraiment dû voir l'existence du neutron à partir de leurs expériences qui ont été signalées plus tard par Chadwick. J'avais l'impression qu'il savait ce que signifiaient les expériences, mais qu'il n'avait pas pris le temps de les publier, ou qu'il devait le laisser aux expérimentateurs. Je ne sais pas ce n'est qu'une intuition. Mais cela m'amène à un autre souvenir amusant. Il y avait l'une des conférences régulières à Copenhague - je pense que c'était juste avant la découverte du neutron, c'était peut-être la conférence de 32 ou 31, je ne sais pas. Le point intéressant était qu'il y avait un sentiment général parmi certaines personnes là-bas, pas tout le monde, que la physique était presque terminée. Cela semble ridicule avec le recul, mais si vous le regardez du point de vue de l'époque, pratiquement tous les mystères s'étaient maintenant résolus, presque tous. Tout ce qui nous dérangeait à propos de l'atome, des molécules et des solides, etc., s'était soudainement mis en place à cause du développement de la mécanique quantique.

Je veux dire, il y avait des choses compliquées comme, par exemple, la supraconductivité, qui étaient complètement inintelligibles mais on comprenait, je pense à juste titre, que cela était en principe contenu dans les équations connues mais était tout simplement trop compliqué pour voir à travers. Les vraies exceptions étaient les problèmes relativistes parce que l'on avait des problèmes avec l'équation de Dirac sur les états d'énergie négative, qui n'étaient pas complètement compris. On avait des problèmes avec l'électrodynamique, et puis on ne pouvait rien dire sur les noyaux en particulier les noyaux étaient alors encore constitués de protons et d'électrons et on n'avait aucune idée de comment les électrons pouvaient arriver à rester à l'intérieur du noyau. De plus, il n'y avait alors dans la nature que deux constantes sans dimension : la constante de structure fine et le rapport de masse proton/électron. Ils n'étaient pas si éloignés l'un de l'autre que l'on connaissait l'équation d'Eddington qui les reliait, bien que personne ne croie à son argument. Pourtant, quoi que vous pensiez de l'argument, il y avait une équation quadratique qui reliait la constante de structure fine au rapport de masse, ce qui pourrait être juste - ou quelque chose comme ça pourrait être juste. Il était alors naturel de penser, tout d'abord, qu'il manquait une étape qui résoudrait les difficultés de la théorie électromagnétique, ou de toutes les théories relativistes de l'électron — ces deux semblaient liées. Et il était plausible que cela ne soit possible que pour une valeur particulière de la constante de structure fine et cela lorsque vous l'aurez compris.

Alors vous comprendriez aussi la masse du proton et vous comprendriez aussi comment les électrons se sont retrouvés dans les noyaux parce que c'était évidemment un problème relativiste. Maintenant, je ne dis pas que c'était l'opinion commune, je ne pense pas que je la partageais vraiment, je ne pense pas que Niels Bohr, par exemple, aurait jamais eu de telles illusions. Je ne me souviens pas que cette déclaration ait été exprimée en sa présence, mais il y a eu en quelque sorte pendant le déjeuner ou parfois des discussions assez sérieuses sur ce que nous ferions une fois la physique terminée. Par fini, on entendait la structure de base bien sûr, il y a toutes les applications. La majorité des gens ont dit que ce serait le moment de se tourner vers la biologie. Une seule personne a vraiment pris cela au sérieux et s'est tournée vers la biologie, et c'était Max Delbruck, qui était certainement présent à ces discussions.

Heilbron :

On pensait donc que les difficultés en suspens avaient des solutions imminentes, ou étaient susceptibles d'être bientôt écartées ?

Peierls :

Jusque-là, les choses avaient évolué si vite qu'il semblait difficile de croire que si vous aviez résolu tous les problèmes sauf un, le dernier prendrait beaucoup de temps. Maintenant, c'était bien sûr très naïf car il était difficile de croire qu'un seul pas résolvait immédiatement tous les problèmes liés aux noyaux. Mais ensuite, il n'y avait pas de problèmes concernant les noyaux essentiellement parce que si peu de choses étaient connues, je veux dire, il n'y avait aucune preuve quantitative à expliquer.

Heilbron :

Peierls :

Certainement pas cela, mais je veux dire les niveaux nucléaires et quelque chose comme ça était... Oh, il y avait une fine structure de rayons alpha où il fallait prendre différents niveaux nucléaires, mais sinon la spectroscopie nucléaire n'existait pas.

Heilbron :

Quand diriez-vous que cette attitude a changé ? Quand a-t-on reconnu qu'on était loin de toute solution ? En limitant simplement la conversation à l'électrodynamique quantique, quand diriez-vous que les gens étaient convaincus qu'il y avait des problèmes fondamentaux qui n'allaient pas être résolus très rapidement ou facilement ?

Peierls :

Eh bien, l'idée que l'électrodynamique quantique était très difficile, je pense, s'est développée progressivement au fur et à mesure que le temps passait et tous les efforts pour contourner les difficultés ont échoué, ce qui a fait réaliser que c'était vraiment un problème difficile. Mais plus généralement, bien sûr, la découverte du neutron qui a suivi peu de temps après a immédiatement mis en évidence que la physique était plus riche que ce que nous avions vu auparavant. Puis bien sûr, peu de temps après, sont venus à la fois les travaux sur les interactions des neutrons avec les noyaux et les niveaux de résonance, etc., ainsi que la désintégration artificielle qui a immédiatement commencé à faire apparaître les niveaux nucléaires. Un nouveau champ s'est ouvert où il est alors devenu évident qu'il y avait beaucoup à faire et à comprendre. D'une part, dès que vous connaissez le neutron, il est tout à fait clair que vous devez avoir de nouveaux types de forces qui maintiennent les noyaux ensemble. Je pense que probablement les gens qui y avaient réfléchi sérieusement l'ont toujours réalisé, mais pas de manière très quantitative. Je pense qu'alors on a juste oublié cette idée de la physique en cours.

Heilbron :

Y a-t-il eu des difficultés à accepter le neutron lui-même ?

Peierls :

Heilbron :

Vous avez tout de suite considéré les preuves comme convaincantes et il n'y a pas eu d'autres difficultés ?

Peierls :

Eh bien, je veux dire avec n'importe quel morceau de découverte expérimentale, il y a une période de discussion pour savoir si les expériences sont vraiment concluantes et ainsi de suite. Mais il n'y avait certainement aucune difficulté théorique, il n'y avait aucune raison pour qu'il n'y ait pas de neutron.

Heilbron :

Non, sauf qu'on ne les avait pas trouvés avant c'est toujours une raison partielle.

Peierls :

Non, mais avec les neutrons, je pense qu'on a tout de suite compris qu'avec les techniques conventionnelles de l'époque, ils étaient très difficiles à détecter. Il était donc beaucoup moins surprenant que le neutron ait échappé à la découverte que celui du positron. En fait à propos du positron il y a un bon point. Il y avait un physicien alors je pense à Cambridge, Champion, qui enquêtait sur les désintégrations bêta avec une chambre à brouillard. Il a pris des milliers de photographies de traces de rayons bêta dans une chambre à brouillard, parfois avec et parfois sans champ magnétique. Il a utilisé diverses sources, dont certaines donnent des positons et d'autres non. Il n'avait pas d'émetteurs de positons réels, mais parfois vous avez une désintégration mixte, ou parfois vous avez un positon secondaire grâce à la création d'une paire par des rayons gamma, et ainsi de suite. Et il se trouve qu'il n'a jamais eu de champ magnétique avec aucune source contenant des positons. Je veux dire, beaucoup de ses morceaux doivent en fait être des positrons. Presque n'importe quelle source vous donne, si l'énergie est suffisamment élevée, des positons, mais bien sûr si vous voyez une ou deux pistes de la mauvaise courbure, alors vous pensez qu'il y a des particules secondaires allant dans l'autre sens. Il a dû se sentir plutôt mal après la découverte du positron car s'il avait eu un champ magnétique, à la bonne occasion, il en aurait vu beaucoup, bien avant qu'ils ne soient découverts.

Heilbron :

Ce travail a-t-il été effectué au début des années trente, vous en souvenez-vous ?

Peierls :

Heilbron :

Donc, ce travail était en cours juste au moment où vous êtes arrivé à Cambridge – c'étaient presque les dernières expériences.

Peierls :

Oui, je ne voyais pas grand-chose du côté expérimental à l'époque, mais je connaissais Blackett que j'avais rencontré auparavant, et bien sûr il avait parfaitement raison dans ce travail.

Heilbron :

La situation à Cambridge était-elle très différente de ce qu'elle avait été à Borne, ou en Allemagne était-elle peut-être plus décontractée ?

Peierls :

Beaucoup plus décontracté et, eh bien, c'était aussi l'été et il n'y avait pas beaucoup d'activités organisées, même s'il y en avait au début. Le travail théorique à Cambridge a toujours été, jusqu'à tout récemment, entravé par le fait qu'il n'y avait pas de département au sens physique du terme, il n'y avait pas d'endroit où les théoriciens pouvaient normalement être trouvés. Ils travaillaient généralement dans les collèges. Eh bien, vous pouvez toujours aller voir quelqu'un dans un collège si vous voulez vraiment le voir, mais cela demande de la motivation, d'autant plus que vous n'êtes pas sûr de le trouver là-bas. C'est très différent d'avoir beaucoup de gens dans des pièces adjacentes et de les croiser cinq fois par jour. Je me souviens de ma première expérience en venant au Cavendish. J'y étais arrivé et je voulais faire appel à Fowler, qui était mon contact officiel. Je connaissais à peu près l'aile du bâtiment et l'étage où il se trouverait, et je me suis retrouvé dans un couloir avec plein de portes sans aucune étiquette et personne autour. J'ai donc erré dans le couloir en essayant de trouver le courage de frapper à l'une de ces portes. J'ai trouvé une porte qui semblait un peu moins voyante, ou moins importante que les autres, et j'ai pensé que je pourrais y trouver une sorte de secrétaire aigre ou quelque chose pour donner des conseils. Alors j'ai frappé à la porte et je suis entré, et il s'est avéré que c'était le bureau de Rutherford Rutherford n'était pas là, je me serais senti mal autrement. Puis finalement je suis allé voir quelqu'un pour me dire où Fowler pouvait être trouvé.

Heilbron :

Enfin, j'ai pensé que si vous le vouliez, ce serait très intéressant si vous pouviez peut-être faire quelques remarques en rapport avec vos propres travaux sur la théorie des métaux et de l'état solide, au moins jusqu'au début des années trente. J'ai une bibliographie partielle qui peut être utile.

Peierls :

Eh bien, nous avons déjà mentionné l'effet Hall et les petites choses. Ensuite, le seul article sur la conductance thermique des cristaux qui était ma thèse. J'ai trouvé cela extrêmement amusant parce que c'est un domaine qui est remarquable en ce que si vous faites l'une des approximations plausibles et évidentes, quelque chose ne va pas et vous obtenez un non-sens complet. Je veux dire qu'il faut vraiment, pour avoir une idée approximative de ce qui se passe, inclure un grand nombre de faits qui, à première vue, semblent sans importance. Par conséquent, tous les traitements précédents qui avaient essayé d'idéaliser le problème, d'une manière ou d'une autre, ont mal tourné. Starting with the theory of Debye for example, who in his usual, nice, way of approaching a subject, had said, “Well, the finite conductivity of a crystal is due to the fact that you don’t have linear equations you have un-harmonic effects, and therefore waves interfere with and influence each other. Now we can picture this as simply due to the density fluctuations. If a wave travels through a medium where the density is not the normal one, that is, has a different refractive index, we can observe the dependence of the compressibility, of the sound velocity, on density. Therefore if you can work out the density fluctuations you get the right answer.” He did that, and he got a finite answer for the thermal conductivity, although one knows from other arguments that in the continuum model he uses the thermal conductivity should still be infinite.

The reason for that is that he put in formulae for static refractive index, whereas, of course, the density fluctuations caused by the lattice vibrations are in the form of waves which run with the same velocity, or approximately the same velocity, as the wave they’re trying to scatter. Therefore a static description is of course complete nonsense. And so it goes. This you see had nothing to do with the fundamental problems of the time, except in so far as it was important to check that the theory was now ready to account for the things that could not previously be handled. I learned in particular from this work the importance of what one might call momentum conservation in the collisions of the phonons with each other, so that you may get a kind of drift set up in a phonon system which would tend to persist in spite of collisions. I realized that this could or would be of importance also in electric conductivity of metals, and proceeded to look into that. This had not been taken account of in the work of Bloch. I thought at the time that this was a dominant effect probably under all circumstances later one learned that it was important only at rather low temperatures. It has recently become of interest in connection with the so-called phonon drift in very peculiar experiments on thermoelectric effects at low temperatures, where one sees that this phenomenon really exists and is important, but not as generally important as I at first assumed. Also, similarly, the main point of the thermal conductivity in crystals, my Ph.D. thesis, was to predict that in a pure crystal at low temperatures the thermal conductivity should rise exponentially as the temperature goes down. This is true, but it was discovered only in the 50’s.

Heilbron:

Were there any attempts to discover it before?

Peierls:

No, I don’t think so. Well, first of all this was experimentally a difficult problem. That’s one reason another reason was I think my paper wasn’t very easy to read and nobody believed it. Also, I probably overestimated the temperature at which this should start. I mean, I had the impression that if you just went down to liquid air or something you should see the beginning of this — actually you have to go to liquid helium temperatures. There was one other thing I’ve mentioned that everybody previously got the treatment of this problem wrong. Well, I still made some quite serious omissions, a most important one being that I was talking about a pure crystal, not realizing that pure for this purpose meant also consisting of a pure isotope. If you have an isotopic mixture, then of course the random difference in the masses of the atoms, which is important for the lattice vibrations, of course, causes an irregularity which is quite enough to give you thermal resistance. This was of course something one shouldn’t have overlooked. It was pointed out by Pomeranchuk that this was an effect, but again it wasn’t noticed, and it was only when the Oxford people did experiments and noticed that some substances gave the exponential rise and others didn’t that it dawned on them that the substances which did were those which consisted of practically only one isotope. Then it was clear what was going on.

Heilbron:

Those were the experiments in the 50’s?

Peierls:

Heilbron:

Peierls:

Then this paper about metals [Paper No. 6] where I try to follow similar ideas. There I made the mistake of writing too many things into the same paper, because it really contains a lot of quite disconnected things, or independent things. I had always been bothered by the fact that for the whole picture one had, at the time, of the band structure — I think the word band structure wasn’t used yet — it was important that you should have energy levels which were separated by gaps, and in which, at the top, again, the velocity went to zero as it does at the bottom. Now this came out very easily from the Bloch picture of tightly bound electrons, where you just make the approximation that the state of the system is almost that of separated atoms which just interact slightly. But it was not clear now that would come out on the opposite limits starting from free electrons. Then I suddenly saw, and that was a great pleasure, that if you took free electrons and you put in a periodic potential, allowing, in the ordinary way, for the scattering of the electrons by that potential, these gaps would arise no matter how weak the potential. Only if the potential was weak the gap would be small, but the fact that it was there and that the velocity then at the highest level in the band was a standing wave, comes out.

Now that’s today a very elementary argument, but I think I was the first to point that out, and it was then picked up by Brillouin, and that satisfied me that I could see what was going on. And Brillouin then discussed the three dimensional case and came out with the Brillouin zones. But this was hidden away and Brillouin had noticed it. I believe today I would write that as a separate paper and not hide it away in. a paper on transport problems. Paper No. 7 we have discussed No. 8 was essentially I think some corrections to paper No. 6 where I had noticed —. No. 9 was a lecture at a conference and a discussion really about what one could say about magneto-resistance, which then also was a problem, because what Sommerfeld had got out of his simple theory was wrong in order of magnitude. This was rather embarrassing because I thought I had an explanation and therefore gave a lecture at the conference. By the time the conference started I had realized that in the model I was then trying everything again canceled out and was in effect as small as Sommerfeld had it. But still I had announced the lecture, and well, I gave just a general review of the situation, and then in the paper No. 11 I had really seen what was going on. Paper No. 10 we have discussed. 12 was just a little point.

Eugene Guth was then in Zurich and was interested in solving the Fermi-Thomas model for a positive and negative ion. You can’t do it for a negative ion — that’s of course wrong — but certainly for a positive ion. There is then a question of what boundary conditions you have to assume and what happens there. This is one of the typical things I got annoyed with there were some errors I saw him make, and so we started on this. And we thought we got it right. No. 13 is probably that famous paper where I had an argument with A. H. Wilson. He had come out with a paper saying the whole Bloch theory was nonsense and my papers too. Then I got interested in. optical properties of solids, and No. 15 was essentially my Habilitations schrift. Here the concept of excitons I think comes up for the first time. I didn’t use the word excitons that was used by Frenkel.

Heilbron:

I noticed that you contributed to the first volume of the ‘Phys. Zeits.’ of the Soviet Union, and I was curious as to how that journal got started. Did they ask for contributions to their early volumes? Do you remember how that came about?

Peierls:

I don’t remember. I think that — now let’s see — that was in ‘32. I think that must have been during a visit there. Let’s see, ray recollection is that’s it’s probably quite a short paper and might have been just the basis of a talk given at a conference. Maybe it’s part of a talk. I was then visiting the Soviet Union several times. The first time in 1930 when I went to a conference there in Odessa — I think I went largely on the invitation of Frenkel who had been interested in my work on the Hall effect. Then I was invited the next year — that was presumably in ‘31 — to spend two months in Leningrad giving lectures on the theory of solids as it then was, and that’s when I got married also. Now this was published in ‘32, so it probably was written during one of those visits. I think it’s essentially a summary of the results of the paper No. 15. Well, I don’t know how far we should go on with that. Then come two papers on diamagnetism which are really extensions of Landau’s idea of electron diamagnetism in which I was very interested. Particularly the second one shows how one gets the de Haas-van Alphen effect out, which has now become a very interesting tool for studying metals. It seemed a complete mystery at that time.

Heilbron:

Was there much interest in this work of yours at Rome?

Peierls:

No. There was a polite interest, but I essentially worked on this by myself. I don’t know whether you would like for me to go over the rest. It’s really getting away from the fundamental period.


Obituary: Sir Rudolf Peierls

Rudolf Ernst Peierls, physicist: born Berlin 5 June 1907 Assistant, Federal Institute of Technology, Zurich 1929-32 Rockefeller Fellow 1932- 33 Honorary Research Fellow, Manchester University 1933-35 Assistant in Research, Royal Society Mond Laboratory 1935-37 Professor of Mathematical Physics, Birmingham University 1937-63 FRS 1945 CBE 1946 Wykeham Professor of Physics, Oxford University 1963-74 Fellow, New College, Oxford 1963- 74 (Emeritus) Kt 1968 Professor of Physics (part-time) University of Washington, Seattle 1974-77 married 1931 Eugenia Kannegiesser (died 1986 one son, three daughters) died Oxford 19 September 1995.

A question gave Rudolf Peierls his place in history. He was so brilliant and so thoughtful he would certainly have found his way there by another route, but that question was enough. It was asked in Birmingham in early 1940 by Otto Frisch, one of the discoverers of nuclear fission, and it concerned certain properties of the element uranium. The answer, ultimately, was the atomic bomb.

Peierls, like Frisch, was a refugee from Hitler, a physicist, and concerned about the implications of the latest discoveries about uranium. By the spring of 1940, the prevailing scientific view was that a uranium bomb was impossible, because it would be too enormous, too unwieldy to be useful.

What if, Frisch asked, you did not use ordinary uranium? What if you used a refined lump of the rare type known as U-235? Would that be more practical?

Peierls had already developed a mathematical formula model for a calculation of this kind and the two set to work. They found that the "critical size" of the uranium weapon could be measured in pounds, not tons. This was something that could be dropped from an aeroplane.

Could enough U-235 be made? Between them they determined that it could. Their discovery set in motion the British atomic effort, code-named first Maud and then Tube Alloys, which in turn provided the vital stimulus for the American Manhattan Project. The bomb dropped on Hiroshima used U-235, as Frisch and Peierls had suggested. The bomb dropped on Nagasaki, which used plutonium and followed a quite different design, also owed a great deal to Rudolf Peierls.

The nuclear age had many fathers, and Peierls's place among them is beyond dispute. To those inclined to think this a dubious distinction, Peierls's later life offered an answer. From 1945 to within a few weeks of his death on Tuesday, he was among the most intelligent, informed and dynamic critics of nuclear weapons and the nuclear arms race.

Peierls was born in Berlin in 1907, the son of an engineering factory manager. Although his father's forebears were Jewish and his mother a Roman Catholic, he was baptised a Protestant. "My father," Rudolf wrote much later, "thought this would allow us to make our own choices when we grew up." This pragmatism, and the innocent spirit of subversion that went with it, were to rub off on the boy.

His pre-war career in science made him the embodiment of the old international physics of discovery, open exchange and free debate. He toured Europe, studying in almost every significant centre of research - Berlin, Munich, Leipzig, Zurich, Odessa, Leningrad, Rome, Cambridge, Manchester - and befriending all the "greats" of the period. On his travels he married a Russian physicist, Genia Kannegiesser.

He abandoned Germany just before Hitler took power and settled in Britain, becoming a professor at Birmingham in 1937. When he and Frisch had their conversation that day in 1940, Peierls was still not a British citizen but an "enemy alien", although this was very soon put right.

The "Frisch-Peierls Memorandum", setting out their findings, was the first practical blueprint for the atomic bomb. Central to its argument was the warning, which the writers were well qualified to issue, that German physicists were sufficiently able to think of this too, and that Hitler might already be working on the bomb.

Soon the bomb work transferred to the United States, and here Peierls made two distinct contributions. First, he advised on the complex technology required for separating U-235 from natural uranium. Then he moved to Los Alamos, the famous laboratory established in the New Mexico mountains under Robert Oppenheimer to design and manufacture the finished bombs.

At Los Alamos, this little man with bottle-end spectacles and a pipe clamped between his teeth became a popular fixture. His wife joined him, and their little house - one of the few with a bathroom - became something of a social salon. Peierls led the small but distinguished British team and was also in charge of an important theoretical research group known as the hydrodynamics group. This was remarkable in itself - not only was he neither American nor British, he was a German.

But Oppenheimer worked by merit alone and Peierls combined scientific ability of the first order with unusual gifts of managerial and political judgement. He was patient and kind, yet practical and quick-thinking. Progress reports he wrote to the British scientific mission in Washington were so thorough and yet so succinct that the US military authorities began to ask for their own copies.

Peierls's scientific contribution, particularly to the plutonium bomb which became the model for early post-war nuclear weapons, was considerable. A number of patents (subsequently to prove meaningless) were taken out in his name and they betray his extraordinary versatility, relating as they do to several quite distinct aspects of the design. He saw the first weapon tested at Alamogordo, New Mexico, in July 1945.

If Peierls later campaigned against nuclear weapons, this was not the result of guilt, or of some Damascene conversion. His views before and after 1945 were remarkably consistent. At first, he believed, it was necessary to build a bomb in case Hitler was doing so too. When the Germans surrendered, he continued because there was a bloody war going on in Asia which the bomb might shorten. The decision to drop it on a city may have been wrong, he believed, as its power could have been demonstrated in other ways. To drop it on two was "unnecessary". But he was certain that neither decision should or could have been made by scientists such as himself.

That he thought deeply about these issues from the start can be seen from the 1940 Memorandum, which included the observation that "the bomb could probably not be used without killing large numbers of civilians, and this may make it unsuitable as a weapon for use by this country".

After the war, Peierls was president of the Atomic Scientists' Association, pressing in vain for a better understanding of nuclear issues both among politicians and the general public, and campaigning for some form of international control of nuclear weapons as a means of forestalling the Cold War.

More recently he was involved in Pugwash, the East-West scientific forum for disarmament, and he was among the many distinguished scientists publicly to express opposition to Star Wars. As recently as this spring, he was one of the authors of a Pugwash pamphlet, Does Britain Need Nuclear Weapons? The answer was no.

In 1963 he moved to Oxford, as Wykeham Professor, where he worked until his retirement in 1974. He loved Britain, praising the "reasonableness" of its people and their gift for rubbing along with one another despite differences. This gift, he admitted to me in a conversation in March, was less evident now than it was in the 1930s.

His affection for this country was tested more than once down the years. During the war, Peierls recruited to the bomb project the German-born physicist Klaus Fuchs, who later turned out to have been a Soviet spy. No one was more stunned when Fuchs was unmasked in 1950. The connection, his own family link with Russia and his activities in the Atomic Scientists' Association led to suggestions in the press that his loyalty was in doubt. On each occasion, he took care courteously to rebut the claim, and in 1979 he successfully sued the author of a book containing a similar implication.

Genia Peierls used to classify scientists as either "golfers", pursuing a lone quest for a known goal, or "tennis players", whose strengths are brought out in exchanges with others. It was no accident that "Rudi" was drawn into the making of the atomic bomb by a question, for he was the tennis player par excellence. He avoided specialising in any field of physics, and his gift was to spot flaws or openings in the work of others and then to turn them into new ideas.

Aside from his research, which he continued to pursue well after retirement, his principal pleasure was to foster the careers of others, a task which both he and his wife pursued with devotion and pleasure.

It is said that he once overheard another scientist saying: "Did you know that two of Rudi's former students are now lords?" The professor observed: "I have had more than 200 research students. I cannot be blamed if one or two go to the bad."

Rudolf Peierls's life has ended in the 50th year of the nuclear weapons age. He re- mained to the last a patient, lucid and generous spokesman for the bomb-makers and also for that remarkable generation of scientists who taught him or worked beside him in the golden years before the bomb.


Rudolf Peierls

Peierls entstammt einer großbürgerlichen assimilierten jüdischen Berliner Familie. Er studierte Physik an der Friedrich-Wilhelms-Universität in Berlin, ab 1926 an der Universität München bei Arnold Sommerfeld und 1928 bei Werner Heisenberg in Leipzig, wo er promovierte. 1929 war er Assistent bei Wolfgang Pauli in Zürich. Hier und in Leipzig entstanden heute klassische Arbeiten von Peierls zur Festkörperphysik, teilweise in Zusammenarbeit mit Felix Bloch, der ebenfalls bei Heisenberg in Leipzig mitarbeitete.

Nach Abschluss des Studiums arbeitete Peierls zunächst auf verschiedenen Gebieten der Festkörperphysik und Halbleiterphysik, wobei er die neuen Ideen der sich entwickelnden Quantenmechanik auf diese Fragestellungen anwandte. Er beschrieb erstmals den Umklappprozess und veröffentlichte fundamentale Arbeiten über das Verhalten von Elektronen in Metallen, wobei er auch die Loch-Leitung positiver Ladungsträger in Halbleitern entdeckte. Viele seiner damaligen Ideen flossen in den „Festkörper-Kanon“ ein oder wurden sogar später wiederentdeckt (wie die Brillouin-Zone). Zusammen mit Niels Bohr und Georg Placzek formulierte er 1939 das optische Theorem (Bohr-Peierls-Placzek-Theorem). Neben Kernreaktionen beschäftigten ihn auch andere Bereiche der Kernphysik wie kollektive Anregungen in Kernen und Quantenfeldtheorie.

Zum Zeitpunkt der Machtergreifung 1933 befand er sich gerade als Rockefeller-Stipendiat in Cambridge und beschloss, angesichts der politischen Ereignisse nicht mehr nach Deutschland zurückzukehren. Zunächst arbeitete er zusammen mit anderen Emigranten (u. a. Hans Bethe) unter Lawrence Bragg in Manchester [1] bei James Chadwick an Problemen aus der statistischen Thermodynamik von Legierungen. Er wurde dabei durch einen Hilfsfonds für deutsche Flüchtlinge unterstützt. Später nahm er eine Stelle in Cambridge an und arbeitete über Supraleitung, Supraflüssigkeiten und an Problemen der Kernphysik. 1937 erhielt er eine Professur an der Universität Birmingham, wo er im Laufe der folgenden Jahrzehnte eine eigene Schule der theoretischen Physik aufbaute.

Besorgt über die scheinbaren Fortschritte der Atomforschung in Deutschland und über die Möglichkeit des Baus einer Atombombe in Hitlers Deutschland verfasste er 1940 zusammen mit dem österreichischen Emigranten Otto Frisch, einem Pionier der Kernspaltung, der ebenfalls in Birmingham arbeitete, das später so genannte Frisch-Peierls-Memorandum, in dem eindringlich vor einem Atombombenbau im nationalsozialistischen Deutschland gewarnt und zur verstärkten Forschung in Hinsicht auf die Konstruktion einer britischen Atombombe aufgefordert wurde. Als kritische Masse für eine Bombe aus Uran-235 gaben sie 1 kg an, weit unterhalb der sonst damals kursierenden Schätzungen. Sie zeigten damit insbesondere, dass der Bau einer Atombombe prinzipiell im Bereich des damals Möglichen lag. Über den MAUD-Bericht gelangte ihr Memorandum auch 1941 in die USA, wo es Einfluss auf den Beginn des Manhattan-Projekts hatte, an dem Peierls ab 1943 mitarbeitete, nachdem er die britische Staatsbürgerschaft erhalten hatte (von Arbeiten z. B. am kriegswichtigen britischen Radar war er wie Frisch zuvor ausgeschlossen gewesen, weil er kein britischer Staatsbürger war). Dass er auch den später als sowjetischen Spion enttarnten Klaus Fuchs mit zum Manhattan-Projekt brachte, machte ihn später bei offiziellen Stellen in den USA verdächtig. [2]

Nach dem Krieg war er wieder an der Universität Birmingham und ab 1963 an der Universität Oxford, und war gleichzeitig Berater des britischen Atomprogramms in Harwell, setzte sich aber auch früh für Abrüstung ein und war aktiv in der Pugwash-Bewegung. 1974 ging er in den Ruhestand, hielt aber noch drei Jahre Vorlesungen an der University of Washington.

Peierls war seit 1931 mit der russischen Physikerin Jewgenija Nikolajewna Kannegiesser (1908–1986), einer Cousine Leonid Kannegiessers, verheiratet und hatte mit ihr drei Töchter und einen Sohn. Er lernte seine Frau auf einer Konferenz 1930 in Odessa kennen und heiratete sie bei einem Aufenthalt in Leningrad ein Jahr später.

1945 wurde er als Mitglied („Fellow“) in die Royal Society gewählt, die ihm 1959 die Royal Medal und 1986 die Copley-Medaille verlieh. 1946 wurde er mit als Commander of the Order of the British Empire ausgezeichnet, 1968 wurde er zum Knight Bachelor geschlagen. [3] 1962 erhielt er die Lorentz-Medaille, 1963 die Max-Planck-Medaille und 1980 den Enrico-Fermi-Preis. 1962 wurde er in die American Academy of Arts and Sciences gewählt, 1970 in die National Academy of Sciences, 1981 zum Mitglied der Leopoldina [4] und 1984 zum auswärtigen Mitglied der Académie des sciences.


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Students:
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NomL'écoleAnnéeDescendants
Bell, JohnUniversity of Birmingham1956
Boya Balet, LuisUniversitat de Barcelona196472
Brenner, SheilaUniversity of Birmingham19544
Flowers, BrianUniversity of Birmingham1953
Hoyle, FredUniversity of Cambridge 259
MacDowell, SamuelUniversity of Birmingham19581
Preston, MelvinUniversity of Birmingham19491
Ravenhall, DavidUniversity of Birmingham19501
Reading, JohnUniversity of Birmingham19641
Salpeter, EdwinUniversity of Birmingham194823
Scheffler, BernhardUniversity of Oxford19701
Swiatecki, WladyslawUniversity of Birmingham19502

According to our current on-line database, Rudolf Peierls has 12 students and 377 descendants.
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North Dakota State University
P. O. Box 6050
Fargo, North Dakota 58108-6050


Selected Scientific Papers of Sir Rudolf Peierls

This book is a collection of the major scientific papers of Sir Rudolf Peierls (1907–95), including the Peierls–Frisch Memoranda of 1940 on the feasibility, and the predicted human effects, of an atomic bomb made of uranium-235. His papers range widely in topic. They include much on the fundamentals of solid state physics, the thermal and electric conductivity of materials as a function of temperature T (especially T→0), the interpretation of the de Haas–van Alphen effect observed for a metal in a magnetic field, and the basics of transport theory. Many are on problems in statistical mechanics, including his constructive paper demonstrating the existence of a phase transition for Ising's model for a two-dimensional ferromagnet. In nuclear physics, they include the first calculations (with Bethe) on the photo-disintegration of the deuteron (made in response to a challenge by Chadwick), the Kapur–Peierls theory of resonance phenomena in nuclear reactions, the Bohr–Peierls–Placzek continuum model for complex nuclei (which first explained the narrow resonances observed for low energy neutrons incident on very heavy nuclei), and the Peierls–Thouless variational approach to collective phenomena in nuclei. Several of Peierls's wartime papers, now declassified, are here published for the first time.

Brief commentaries on most of the papers in this book were added by Peierls, to indicate subsequent developments and their relationship with other work, or to correct errors found later on. A complete bibliography of his writings is given as an appendix.

  • Theory of the Hall Effect
  • Kinetic Theory of Thermal Conduction in Crystals: Theory of Electric and Thermal Conductivity of Metals
  • Theory of the Diamagnetism of Conduction Electrons
  • Quantum Theory of the Diplon (Deuteron)
  • Ising's Model of Ferromagnetism
  • Dispersion Formula for Nuclear Reactions
  • Critical Conditions for Neutron Multiplication
  • The Peierls–Frisch Memorandum of 1940
  • Commutation Laws of Relativistic Field Theory
  • Field Equations in Functional Form
  • Collective Model of Nuclear Motion
  • Two-Stage Model of Fermi Interactions
  • Complex Eigenvalues in Scattering Theory
  • Resonance States and Their Uses
  • Momentum and Pseudomomentum of Light and Sound
  • Broken Symmetries
  • and other papers
FRONT MATTER
  • PREFACE
  • CHRONOLOGY OF THE LIFE OF SIR RUDOLF ERNST PEIERLS
  • CONTENU
  • Acknowledgements
On the Theory of Galvano-magnetic Effects

It will be shown that one can derive from Bloch's calculations qualitatively correct conclusions about the galvano-magnetic effects: in particular, both signs are obtained for the Hall effect, which the Sommerfeld Theory had not been able to produce, and the order of magnitude of the changes in resistance is obtained…

On the Theory of The Hall Effect

The phenonmenon of the Hall effect is largely analogous to the deflection of cathode rays in a magnetic field, except that in some metals it produces a sign that is different from what is expected. An explanation of this paradox was impossible as long as the electrons were visualised as freely-moving in the metal, for then the analogy to cathode rays would be literally true…

On the Existence of Stationary States

The conditions for the existence of stationary states are established for a special type of potential functions, such as they exist in connexion with problems arising from the formation of molecules. Among other results, it is found that there always exist stationary solutions for a simple potential “well”, although this is not necessarily so in the presence of short-range repulsive forces.


Oral history interview with Rudolf Ernst Peierls, 1969 August 11 to 13.

Individual letters are regularly acquired, usually by purchase, to complement holdings of personal papers and institutional archives within the Special Collections Department.The letters are added to either a general sequence of autograph letters (described here) or one of a small number of separate sequences of autograph letters devoted to a particular individual. Reference: University of Birmingham, Guide to Special Collections Archives and Manuscripts (http://www.is.b.

Chadwick, James, 1891-1974

Chadwick (1891-1974) was Lyon Jones Professor of Physics, University of Liverpool, 1935-1948. From the description of Papers, ca. 1921-1974. (Unknown). WorldCat record id: 78411798 From the description of Conversation with A. W. Merrison, 1968. (Unknown). WorldCat record id: 79016747 Physicist (1891-1974). From the description of Papers, 1940-1974. (Unknown). WorldCat record id: 78630825 Died 1974. From the description of Oral histor.

University of Cambridge.

Harvard University celebrated its 250th anniversary in 1886. Many institutions of higher education, governments, and individuals sent greetings and congratulations to commemorate the occasion. This seal accompanied greetings from the University of Cambridge, England, to the university in Cambridge, Massachusetts. From the description of Sigillum coe cancellarii mror et scholariu Universitat Cantebrigie, 1886. (Harvard University). WorldCat record id: 228509847 The University.

Frisch, Otto Robert, 1904-

Died 1979. From the description of Oral history interview with Otto Robert Frisch, 1967 May 3. (Unknown). WorldCat record id: 83622710 From the description of Oral history interview with Otto Robert Frisch, 1963 May 8. (Unknown). WorldCat record id: 79789841 .


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