Friedrich Hund – tysk fysiker bakom Hunds regel och kvanttunneleffekten

Friedrich Hund — tysk fysiker bakom Hunds regel och kvanttunneleffekten. Upptäck hans liv och banbrytande forskning om atom- och molekylstruktur.

Friedrich Hund (4 februari 1896–31 mars 1997) var en tysk fysiker från Karlsruhe, känd för sitt arbete med atomer och molekyler. Han arbetade vid universiteten i Rostock, Leipzig, Jena, Frankfurt am Main och Göttingen och var medlem av International Academy of Quantum Molecular Science.

Han hade publicerat mer än 250 artiklar och essäer och bidragit till kvantteorin om atomens struktur och molekylspektrens struktur. Hunds regel har fått sitt namn efter honom och 1926 upptäckte han den senare så kallade tunneleffekten.

Biografi i korthet

Friedrich Hund föddes i Karlsruhe 1896 och blev en av de ledande teoretiska fysikerna under 1900-talet. Efter sina universitetsstudier gjorde han karriär inom akademin och innehade professorstjänster vid flera tyska universitet. Under sin långa livstid, som sträckte sig över mer än ett sekel, fortsatte han att publicera forskningsartiklar och påverka utvecklingen av kvantmekanik och kvantkemisk teori.

Vetenskapliga bidrag

Hunds arbeten omfattar flera viktiga områden inom teoretisk kemi och fysik. Bland hans mest kända bidrag finns:

• Hunds regler — en uppsättning riktlinjer som används för att bestämma grundtillståndets elektronkonfiguration och termmultiplicitet i atomer och fria joner. I korthet säger reglerna att man för ett givet elektronkonfiguration:
  • maximera totalt spin (S) för att få lägst energi (högsta multiplicitet),
  • vid lika spin maximera total orbital moment (L),
  • för bestämning av total vinkelfrekvens (J) beroende på om skalet är mindre än eller större än halvfullt, så gäller olika prioriteringar (lägst J för mindre än halvfullt, högst J för mer än halvfullt) — detta är viktigt för spektralanalys och termsymboler.
• Kvanttunneleffekten — Hund var tidigt ute med att identifiera att kvantmekaniska partiklar kan penetrera barriärer som klassiskt är otillgängliga, en effekt som idag kallas kvanttunnling eller tunneling. Han beskrev hur denna effekt leder till energiuppdelning i system med dubbelbrunnspotentialer, vilket får tydliga konsekvenser för molekylspektrum och kemiska processer.
• Molekylär spektroskopi och kopplingsfall — Hund bidrog till den teoretiska beskrivningen av molekylära energitillstånd och införandet av olika "Hunds fall" (Hund's cases), en klassificering som används för att beskriva hur elektroniskt spin och orbitalrörelse parar ihop i diatomiska molekyler. Dessa begrepp är fortfarande centrala i tolkningen av molekylära spektra.

Påverkan och tillämpningar

Hunds teoretiska insikter har haft lång räckvidd. Hunds regler används dagligen inom kvantkemi, kemiundervisning och spektroskopi för att förutsäga elektronkonfigurationer och spektrallinjer. Upptäckten och beskrivningen av kvanttunneleffekten är grundläggande för många moderna teknologier — från tunnelströmsfenomen i halvledare och tunnel-dioder till tekniker som scanning tunneling microscopy och kvantbitar där tunnling påverkar dynamiken i små system.

Arv

Genom mer än 250 publikationer och en lång akademisk karriär bidrog Friedrich Hund starkt till att etablera kvantmekaniska metoder i atom- och molekylfysiken. Hans arbete lade grunden för mycket av den teoretiska ram som används i dagens kvantkemi och spektroskopi, och hans namn lever kvar i begrepp som Hunds regel och Hunds fall. Hunds forskning fortsätter att refereras och undervisas, och hans idéer är centrala för förståelsen av elektroniska strukturer och kvantmekaniska barriärfenomen.

Friedrich Hund dog 1997, 101 år gammal; hans vetenskapliga eftermäle lever kvar genom de begrepp och metoder han utvecklade.

Hans liv

Hund arbetade med välkända fysiker som Schrödinger, Dirac, Heisenberg, Max Born och Walter Bothe. Vid den tiden var han Borns assistent och arbetade med kvantmekanik.

Efter studier i matematik, fysik och geografi i Marburg och Göttingen arbetade han som privatlektor i teoretisk fysik i Göttingen 1925, professor i Rostock 1927, professor i Leipzig 1929, Jena 1946, Frankfurt/Main 1951 och sedan 1957 återigen i Göttingen. Dessutom vistades han i Köpenhamn (1926) med Niels Bohr och föreläste om atomen vid Harvard University, Cambridge, Massachusetts 1928.

I samband med hans 100-årsdag publiceras boken: Friedrich Hund: Geschichte der physikalischen Begriffe (Heidelberg, Berlin, Oxford), Spektrum, Akademie Verlag 1996, ISBN 3-8274-0083-X. En recension skrevs också av Werner Kutzelnigg.

Friedrich Hund blev hedersmedborgare i Jena och en gata i Jena uppkallades efter honom. Sedan juni 2004 har en del av den nya byggnaden för fysikinstitutionen fått adressen Friedrich-Hund-Platz 1. Samma namn valdes för institutet för teoretisk fysik vid universitetet i Göttingen.

 
Robert Mulliken + Friedrich Hund Chicago 1929  

Frågor och svar

F: Vem var Friedrich Hund?

F: Var arbetade han?

F: Vilka bidrag gav han till kvantteorin?

F: Vad är Hunds regel?

F: När upptäckte han tunneleffekten?

F: Var Friedrich Hund medlem i några vetenskapliga sällskap?

Sök med bokstav