نيفيل موت

السير نيفيل فرانسيس موت (30 سبتمبر 1905 - 8 أغسطس 1996) فيزيائي نظري بريطاني حائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1977 لأبحاثه حول البنية الإلكترونية للأنظمة المغناطيسية وغير المنتظمة ، وخاصة أشباه الموصلات غير المتبلورة . تقاسم الجائزة مع فيليب دبليو أندرسون وجون فان فليك . وقد أجرى الثلاثة أبحاثًا ذات صلة غير مباشرة. أوضح موت وأندرسون أسباب كون المواد المغناطيسية أو غير المتبلورة فلزية في بعض الأحيان وعازلة في أحيان أخرى. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

وُلد نيفيل فرانسيس موت في 30 سبتمبر 1905 في ليدز ، إنجلترا، وهو ابن تشارلز فرانسيس موت وليليان ماري رينولدز، وحفيدة السير جون ريتشاردسون ، وحفيدة السير جون هنري بيلي، البارون الأول . كانت الآنسة رينولدز خريجة برنامج التريبوس في الرياضيات من جامعة كامبريدج، وكانت أفضل عالمة رياضيات في دفعتها. التقى والداه في مختبر كافنديش ، حيث كانا يعملان في أبحاث الفيزياء تحت إشراف جيه جيه طومسون .

نشأ نيفيل في قرية جيجلزويك في غرب يوركشاير ، حيث كان والده كبير معلمي العلوم في مدرسة جيجلزويك . وكانت والدته تُدرّس الرياضيات في المدرسة نفسها. انتقلت العائلة (بسبب عمل والده) أولًا إلى ستافوردشاير، ثم إلى تشيستر، وأخيرًا إلى ليفربول، حيث عُيّن والده مديرًا للتعليم. تلقى موت تعليمه في المنزل على يد والدته. في سن العاشرة، بدأ تعليمه النظامي في كلية كليفتون في بريستول، ^{[ 6 ]} ثم التحق بكلية سانت جون في كامبريدج ، حيث درس الرياضيات (الترايبوس ) تحت إشراف رالف فاولر . ^{[ 7 ]}

في عام ١٩٢٩، عُيّن موت محاضرًا في قسم الفيزياء بجامعة مانشستر . عاد إلى كامبريدج عام ١٩٣٠ زميلًا ومحاضرًا في كلية جونفيل وكايوس، كامبريدج ، وفي عام ١٩٣٣ انتقل إلى جامعة بريستول أستاذًا للفيزياء النظرية باسم ميلفيل ويلز. في عام ١٩٤٨، أصبح أستاذًا للفيزياء باسم هنري أوفرتون ويلز ومديرًا لمختبر هنري هربرت ويلز للفيزياء في بريستول. في عام ١٩٥٤، عُيّن أستاذًا للفيزياء باسم كافنديش في كامبريدج، وهو المنصب الذي شغله حتى عام ١٩٧١. كان له دورٌ محوري في إلغاء مشروع مسرّع الجسيمات المخطط له بسبب تكلفته الباهظة. كما شغل منصب رئيس كلية جونفيل وكايوس بين عامي ١٩٥٩ و١٩٦٦. ^{[ ٨ ]}

انصبّت أعماله المبكرة على التحليل النظري للتصادمات في الغازات، ولا سيما تصادم الإلكترون مع ذرة الهيدروجين مع انقلاب دورانه ، الأمر الذي حفّز أعمالًا لاحقة لأندريه بلاندين وجون كوندو حول تأثيرات مماثلة بين إلكترونات التوصيل ، فضلًا عن الخصائص المغناطيسية في المعادن. قاد هذا النشاط موت إلى تأليف كتابين. يقدم الكتاب الأول، الذي شارك في تحريره مع إيان سنيدون ، وصفًا بسيطًا وواضحًا لميكانيكا الكم، مع التركيز على معادلة شرودنغر في الفضاء الحقيقي . أما الكتاب الثاني فيصف التصادمات الذرية والإلكترونية في الغازات، مستخدمًا التناظر الدوراني للحالات الإلكترونية في طريقة هارتري-فوك .

لكن بحلول منتصف ثلاثينيات القرن العشرين، اتسعت اهتمامات موت لتشمل المواد الصلبة، مما أدى إلى تأليف كتابين آخرين كان لهما أثر كبير على تطور هذا المجال في السنوات التي سبقت الحرب العالمية الثانية وتلتها . ففي عام 1936، قدم كتاب "نظرية خواص المعادن والسبائك" (بالاشتراك مع هـ. جونز) إطارًا مبسطًا أدى إلى تقدم سريع.

يُفسر مفهوم إلكترونات التكافؤ شبه الحرة في السبائك المعدنية الاستقرار الخاص لأطوار هيوم-روثري، إذا ما تشتتت كرة فيرمي لإلكترون التكافؤ sp ، المُعامل كإلكترون حر، بفعل حدود منطقة بريلوين للبنية الذرية. كما يُفسر وصف الشوائب في المعادن بتقريب توماس-فيرمي سبب عدم تفاعل هذه الشوائب على المدى البعيد. وأخيرًا، يُفسر عدم تمركز إلكترونات التكافؤ d في المعادن الانتقالية وسبائكها إمكانية التعبير عن العزوم المغناطيسية للذرات ككسور من مغنيتونات بور ، مما يؤدي إلى اقتران مغناطيسي حديدي أو مضاد للحديد على المدى القريب. وقد عززت هذه المساهمة الأخيرة، التي قُدمت في المؤتمر الدولي الأول للمغناطيسية، الذي عُقد في ستراسبورغ في مايو 1939، وجهات نظر مماثلة دافع عنها آنذاك في فرنسا لويس نيل، الحائز على جائزة نوبل لاحقًا . في عام ١٩٤٩، اقترح موت على جاك فريدل استخدام المنهج الذي طوره بالتعاون مع مارفي لوصف أكثر دقة لحجب المجال الكهربائي للشوائب في المعدن، مما يؤدي إلى تذبذبات الشحنة المميزة طويلة المدى. كما استخدم فريدل مفهوم المستوى المقيد الافتراضي، الذي طُوّر في ذلك الكتاب، لوصف حالة لا يكون فيها الجهد الذري المدروس قويًا بما يكفي لإنشاء مستوى مقيد (حقيقي) ذي تناظر e ≠ o. وقد طوّر طلابه في أورساي في الغالب نتائج هذه الملاحظات على المناهج الأكثر دقة للتماسك في معادن rp وd.

أما الكتاب الثاني، الذي شارك في تأليفه رونالد ويلفريد جورني بعنوان "في الكيمياء الفيزيائية للمواد الصلبة" ، فكان أكثر شمولاً. تناول الكتاب بشكل خاص أكسدة المعادن عند درجات الحرارة المنخفضة، حيث وصف نمو طبقة الأكسيد بأنه ناتج عن المجال الكهربائي المتولد بين المعدن وأيونات الأكسجين الممتصة، والذي قد يدفع أيونات المعدن أو الأكسجين عبر طبقة الأكسيد غير المنتظمة. كما حلل الكتاب التفاعلات الفوتوغرافية في مركبات الفضة الأيونية من حيث ترسيب أيونات الفضة في تجمعات معدنية.

كان لهذا المجال الثاني أثر مباشر وطويل الأمد على النشاط البحثي لجون (جاك) ميتشل. تشمل إنجازات موت شرحه النظري لتأثير الضوء على مستحلب التصوير الفوتوغرافي (انظر الصورة الكامنة ). إلى جانب تشجيعه لأبحاث جديدة في هذا المجال (لا سيما من قبل ج. بينارد ونيكولاس كابريرا )، كان عمله على الأكسدة أساس مفهوم فجوة النطاق الناتجة في أشباه الموصلات عن طريق تدرجات توزيع شوائب المانح والمستقبل .

خلال الحرب العالمية الثانية ، انضم موت إلى "خلية الجيش" لباحثي الرادار . وكُلِّف بمهمة تشغيل رادار الجيش GL Mk. II في ظل وجود مشاكل معايرة خطيرة تسببت في تغير القياسات أثناء تتبع الهوائي للأهداف. وقد حلّ هذه المشكلة بتصميم شبكة سلكية معدنية كبيرة بُنيت حول أجهزة الرادار لتوفير سطح مرجعي مستوٍ للغاية. ^{[ 9 ]}

خلال الحرب، عمل موت على دور التشوه اللدن في تطور شقوق الكسر. وعندما عاد إلى بريستول بعد الحرب، مكّنه لقاؤه بتشارلز فرانك وتوظيفه له من تحقيق تقدم كبير في دراسة الانخلاعات ، بمساعدة آخرين مثل فرانك نابارو وآلان كوتريل . وأصبحت بريستول مركزًا بحثيًا هامًا في هذا المجال، لا سيما في أواخر أربعينيات القرن العشرين. ورغم أن إسهامات موت المبكرة في هذا المجال كانت محدودة نوعًا ما، لا سيما فيما يتعلق بتصليد السبائك مع نابارو، ودراسة طوبولوجيا شبكة الانخلاعات التي تخفض ثوابت المرونة الظاهرية للبلورة، فلا شك أن حماس موت كان له دورٌ في الخطوات الرئيسية الثلاث التي أحرزها فرانك في نمو البلورات واللدونة، ولاحقًا في كامبريدج، بيتر هيرش في المجهر الإلكتروني للأغشية الرقيقة .

في الوقت نفسه، أولى موت اهتمامًا كبيرًا بالترابطات الإلكترونية ودورها المحتمل في مركبات فيروي، مثل أكاسيد النيكل، التي يمكن أن تتحول من فلزات إلى عوازل غير فلزية في ظل ظروف فيزيائية مختلفة - وهذا ما يُعرف بانتقال موت . وقد سُمّي مصطلح عازل موت باسمه، وكذلك كثيرات حدود موت التي ابتكرها.

كان موت متزوجًا من روث إليانور هوردر، وله ابنتان، إليزابيث وأليس. كانت أليس مربية عملت مع كلاوس موزر، وتزوجت من عالم الرياضيات مايك كرامبين، الذي كان أستاذًا للرياضيات في الجامعة المفتوحة . تقاعد نيفيل موت ليعيش بالقرب من عائلة كرامبين في أسبيلي غايز ، ميلتون كينز ، حيث توفي في 8 أغسطس 1996 عن عمر يناهز 90 عامًا. نُشرت سيرته الذاتية، " حياة في العلم" ، عام 1986 من قِبل دار تايلور وفرانسيس للنشر . ^{[ 10 ]} كان جدّه الأكبر هو السير جون ريتشاردسون، مستكشف القطب الشمالي. ^{[ 11 ]}

أعاد إن. إف. موت إحياء مجلة "فيلوسوفيكال ماغازين" القديمة وحوّلها إلى منشور حيويّ يتمحور أساسًا حول مجال فيزياء الحالة الصلبة، الذي كان آنذاك مجالًا جديدًا، جاذبًا بذلك كتّابًا وقراءً واهتمامًا عامًا واسع النطاق. بعد تلقّي ورقة بحثية حول العيوب النقطية في البلورات بقلم فريدريك سيتز ، والتي كانت طويلة جدًا بالنسبة للمجلة، قرر موت إنشاء منشور جديد بعنوان " أدفانسز إن فيزيكس" ( Advances in Physics) لنشر مثل هذه الأوراق البحثية الاستعراضية. ولا يزال كلا المنشورين نشطين حتى عام 2017.

• NF Mott، "ميكانيكا الموجة لمسارات أشعة ألفا"، وقائع الجمعية الملكية (1929) A126 ، ص  79-84، doi : 10.1098/rspa.1929.0205 . (أعيد طبعه كقسم I-6 من نظرية الكم والقياس ، JA Wheeler و WH Zurek، (1983) برينستون).
• إن إف موت، التحولات بين المعدن والعازل ، الطبعة الثانية (تايلور وفرانسيس، لندن، 1990). رقم ISBN 0-85066-783-6، ISBN 978-0-85066-783-7
• إن إف موت، حياة في العلم (تايلور وفرانسيس، لندن، 1986). رقم ISBN 0-85066-333-4، ISBN 978-0-85066-333-4
• NF Mott, H. Jones, The Theory of Properties of Metals and Alloys , (Dover Publications Inc., New York, 1958)
• برايان بيبارد ، نيفيل فرانسيس موت ، فيزياء اليوم ، مارس 1997، ص  95 و 96: (pdf) .

• الوسائط المتعلقة بنيفيل فرانسيس موت على ويكيميديا ​​كومنز
• اقتباسات متعلقة بنيفيل موت على موقع ويكي الاقتباسات
• نيفيل موت على موقع Nobelprize.org، بما في ذلك محاضرة نوبل، 8 ديسمبر 1977، الإلكترونات في الزجاج