Harold Urey — Nobelpalkittu fysikaalinen kemisti ja elämän synnyn tutkija
Harold Urey — Nobel-palkittu fysikaalinen kemisti, isotooppitutkija ja elämän synnyn tutkija; vaikutus atomipommin kehitykseen ja teoriat orgaanisen elämän synnystä.
Harold Clayton Urey (29. huhtikuuta 1893 – 5. tammikuuta 1981) oli yhdysvaltalainen fysikaalinen kemisti. Hänen uraauurtava työnsä isotooppien parissa toi hänelle Nobelin kemianpalkinnon vuonna 1934. Hänellä oli merkittävä rooli atomipommin kehittämisessä, ja hänellä oli ajatuksia orgaanisen elämän kehittymisestä elottomasta aineesta.
Keskeiset löydöt ja tutkimusalueet
Ureyn tunnetuin tieteellinen saavutus on deuteriumin eli raskaan vedyn löytäminen vuonna 1931, mikä oli käännekohta isotooppikemian kehityksessä. Hänen työnsä isotooppien erotuksen, spektrianalyysin ja massaspektrometrin sovellusten parissa avasi laajoja mahdollisuuksia sekä peruskemian että soveltavan tutkimuksen aloille.
Isotoopit ja paleokemia
Urey kehitti teoreettisia ja käytännön menetelmiä isotooppien hyödyntämiseksi luonnontieteissä. Erityisesti hän edisti hapen isotooppien tutkimusta, joka mahdollisti menneiden ilmasto- ja lämpötilasuhteiden paikantamisen kiviaineksesta ja fossiileista. Tällä alalla hän loi pohjaa modernille paleoklimatologialle ja geokemialle.
Rooli sodanaikaisessa tutkimuksessa
Toisen maailmansodan aikana Urey osallistui Yhdysvaltojen ydinaseohjelmaan ja antoi asiantuntemustaan isotooppien erotteluun ja muiden fysikaalisten ongelmien ratkaisemiseen, jotka liittyivät atomipommin kehittämiseen. Myöhemmin hän seurasi ja kommentoi ydinteknologian ja ydinaseiden vaikutuksia yhteiskuntaan.
Elämän alkuperän tutkimus
Urey oli yksi niistä tutkijoista, jotka 1920–1950-luvuilla pohtivat, miten orgaaniset molekyylit olisivat voineet syntyä elottomasta aineesta. Hän esitti hypoteeseja varhaisen Maan ilmakehästä ja sen kemiallisesta koostumuksesta, jotka kannustivat laboratorio-kokeiluja. Näistä ideoista syntyi tunnettu Miller–Urey-kokeilu, jossa Stanley Miller osoitti, että yksinkertaisista kaasuista ja sähköpurkauksesta voi muodostua aminohappoja — kokeilu, joka perustui osittain Ureyn ehdotuksiin.
Vaikutus ja perintö
- Deuteriumin löytö ja sen merkitys isotooppitutkimukselle.
- Isotooppigeokemian menetelmien kehittäminen (esim. hapen isotooppien käyttö paleolämpötilojen arvioinnissa).
- Kansallinen tutkimusvaikuttaja sodanaikaisten projektien yhteydessä.
- Varhaisen elämän kemian teorioiden muokkaaja ja innostaja, jonka vaikutus näkyy edelleen alkubiokemian tutkimuksessa.
Harold Ureyn työ vaikutti merkittävästi sekä fysiikalisen kemian perustutkimukseen että useiden käytännön sovellusten syntyyn. Hänen tieteellinen perintönsä näkyy isotooppitutkimuksen, planeettatieteen ja elämän alkuperän tutkimuksen nykyisissä suuntauksissa.
Elämäkerta
Urey suoritti eläintieteen tutkinnon Montanan yliopistossa ja väitteli kemian tohtoriksi opiskelemalla termodynamiikkaa Gilbert N. Lewisin johdolla Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä.
Berkeleyssä Urey sai vaikutteita fyysikko Raymond T. Birgen työstä, ja pian hän liittyi Kööpenhaminaan Niels Bohrin kanssa työskentelemään atomin rakenteen parissa teoreettisen fysiikan instituutissa.
Palattuaan Yhdysvaltoihin vuosina 1924-1928 hän opetti Johns Hopkinsin yliopistossa "Associate in Chemistry" -nimisenä ja sitten Columbian yliopistossa, jossa hän kokosi ryhmän apulaisia. Hän kirjoitti (yhdessä Arthur Ruarkin kanssa) teoksen Atoms, quanta and molecules, joka on yksi ensimmäisistä englanninkielisistä kvanttimekaniikkaa ja sen sovelluksia atomi- ja molekyylijärjestelmiin käsittelevistä teksteistä.
Hän löysi deuteriumin eristämällä sen tislaamalla toistuvasti nestemäistä vetyä. Vuonna 1931 hän ja hänen työtoverinsa osoittivat raskaan veden olemassaolon. Urey sai tästä työstään Nobelin kemianpalkinnon vuonna 1934.
Toisen maailmansodan aikana Ureyn ryhmä Columbian yliopistossa työskenteli useiden tutkimusohjelmien parissa, jotka edistivät Manhattan-projektia atomipommin kehittämiseksi Yhdysvaltoja varten. Tärkeimpänä he kehittivät kaasudiffuusiomenetelmän uraani-235:n erottamiseksi uraani-238:sta. Syksyllä 1941 Urey johti yhdessä G.B. Pegramin kanssa diplomaattista valtuuskuntaa Englantiin, jonka tarkoituksena oli luoda yhteistyötä atomipommin kehittämiseksi.
Isaac Asimov, joka opiskeli tuolloin Columbian yliopistossa, muistaa Ureyn valittaneen, ehkä liiankin voimakkaasti, kuinka tuskainen hän oli siitä, ettei voinut tehdä mitään sotaponnistelujen hyväksi. Asimov huomautti viattomasti, että ehkä Columbian yliopistossa säilytetyllä rikastetulla uraanilla saattoi olla jotain tekemistä sotatoimien kanssa. Urey punastui ja vaihtoi puheenaihetta. Urey oli ollut huolissaan Saksan atomipommista työskennellessään uraanin erottelun parissa Columbian yliopistossa sodan aikana, ja nyt hän viittasi vaarallisimpaan tilanteeseen, jonka ihmiskunta on koskaan kohdannut koko historian aikana.
Sodan jälkeen Ureysta tuli kemian professori Institute for Nuclear Studies -instituutissa, sitten Ryersonin kemian professori Chicagon yliopistossa ennen siirtymistään Kalifornian yliopistoon San Diegoon. UCSD:n rakennus nimettiin hänen kunniakseen 1960-luvun alussa aikana, jolloin lähes kaikilla muilla rakennuksilla kuin opiskelija-asuntoloilla oli vain yleisnimiä. Rakennuksen nimi on itse asiassa "Frieda and Harold Urey Hall". Urey olisi hylännyt kunnianosoituksen, sillä hän inhosi rakennuksen arkkitehtuuria, mutta koska sillä kunnioitettiin myös hänen vaimoaan, hän hyväksyi sen.
Myöhemmässä elämässään Urey auttoi kehittämään "kosmokemian" alaa, ja hänen katsotaan keksineen termin. Hänen happi-18:aa koskeva työnsä johti siihen, että hän kehitti teorioita kemiallisten alkuaineiden runsaudesta maapallolla sekä niiden runsaudesta ja kehittymisestä tähdissä. Tämä työ kuului paleoklimatologisen tutkimuksen uranuurtajiin. Urey tiivisti työnsä kirjassa The planets: their origin and development (1952). Urey arveli, että maapallon varhainen ilmakehä koostui todennäköisesti ammoniakista, metaanista ja vedystä; eräs hänen chicagolaisista jatko-opiskelijoistaan, Stanley L. Miller, osoitti, että jos tällainen seos altistetaan sähkökipinöille ja vedelle, se voi vuorovaikuttaa keskenään tuottaen aminohappoja, joita kutsutaan yleisesti "elämän rakennusaineiksi" (ks. Miller-Ureyn koe).
Urey kuoli La Jollassa, Kaliforniassa, ja hänet on haudattu Fairfieldin hautausmaalle DeKalb Countyssa, Indianassa. Työskennellessään Columbian yliopistossa Urey asui New Jerseyn Leoniassa.
Julkaisut
- Urey H.C.; Grosse A V. & G. Walden. "Production of D{Sub 2}O for use in the fission of Uranium", Columbia University, Manhattan Project, (23. kesäkuuta 1941).
- Urey H.C. "Investigation of the photochemical method for Uranium isotope separation", Columbia University - Division of War Research, Manhattan Project, (10. heinäkuuta 1943).
- Urey H.C., Lowenstam H.A., Epstein S. ja McKinney C.R. (1951). "Englannin, Tanskan ja Kaakkois-Yhdysvaltojen ylemmän liitukauden paleolämpötilojen ja lämpötilojen mittaaminen". Geological Society of America Bulletin. 62: 299. doi:10.1130/0016-7606(1951)62[399:MOPATO]2.0.CO;2.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- Suess H.E. & H.C. Urey. Abundances of the elements, Columbia University - Department of Chemistry and Institute of Nuclear Medicine, United States Geological Survey, (13. heinäkuuta 1955).
- Urey H.C. Tutkimus deuteriumin ja muiden isotooppien luonnollisesta runsaudesta luonnossa. Loppuraportti 30. syyskuuta 1958 päättyneeltä ajanjaksolta, Chicagon yliopisto, Yhdysvaltain energiaministeriö (edeltäjänsä Atomienergiakomission kautta), (31. lokakuuta 1959).
Etsiä