Томас, Люэлин: биография
Другим достижением Томаса за время нахождения в Копенгагене стало объяснение величины расщепления линий тонкой структуры спектров за счёт так называемой прецессии Томаса — релятивистской поправки к спин-орбитальному взаимодействию, которая возникает вследствие некоммутативности сложения скоростей и которую необходимо учитывать при рассмотрении движения частицы со спином (электрона) вокруг ядра. Гипотеза спина, предложенная незадолго до этого Гаудсмитом и Уленбеком, вызывала сомнения, поскольку давала величину расщепления линий в атоме водорода, которая в два раза превышала наблюдаемую на опыте. Учёт релятивистских эффектов объяснил появление в формуле коэффициента 1 / 2 {\displaystyle 1/2} , часто называемого фактором Томаса, и тем самым позволил получить согласующуюся с экспериментальными данными тонкую структуру линий и их расщепление в аномальном эффекте Зеемана. Позже, в 1926 году, Томас рассмотрел общую задачу о движении вращающегося электрона во внешнем электромагнитном поле и получил уравнения, которые были переоткрыты в 1959 году и известны под названием уравнений Баргмана — Мишеля — Телегди (Bargmann-Michel-Telegdi equation). Эти соотношения нашли применение для объяснения эффектов спиновой поляризации в электрон-позитронных накопительных кольцах и в экспериментах с мюонами. Статья Томаса «Движение вращающегося электрона» (англ. The Motion of the Spinning Electron, 1926) сыграла решающую роль в принятии представлений о спине и убедила в его существовании даже такого скептика, как Вольфганг Паули.
По возвращении в Кембридж Томас был избран членом (fellow) Тринити-колледжа, в 1927 году защитил докторскую диссертацию, а ещё год спустя получил степень магистра искусств.
Университет штата Огайо (1929—1946)
В 1929 году по рекомендации Фаулера Томас получил место доцента (assistant professor) в Университете штата Огайо, а в 1936 году он занял должность полного профессора физики. Здесь он преподавал ряд курсов по различным разделам физики, астрофизики и астрономии. В это время его научные интересы охватывали широкий круг тем: атомная и ядерная физика, астрофизика, квантовая теория сложных молекул и твёрдых тел, физика ускорителей, квантовая теория поля, динамика газов и жидкостей, вычислительная математика. Так, в 1930 году он написал пионерскую статью, посвящённую радиационной вязкости, то есть излучению электромагнитных волн движущимися потоками вещества, например, в окрестностях звёзд. В другой важной работе, написанной в 1935 году, Томас рассмотрел проблему взаимодействия между нуклонами и приложил свои результаты к описанию структуры ядра трития. В 1938 году он показал, что при определённой конфигурации магнитного поля, предполагающей периодическую зависимость от азимутального угла, орбиты заряженных частиц в циклотроне оказываются устойчивыми и изохронными. Этот результат лёг в основу идеи изохронного циклотрона, устройства, которое нашло широкое применение в ядерной физике и медицине.
Во время Второй мировой войны, в 1943—1945 годах, Томас работал на Абердинском испытательном полигоне, в Лаборатории баллистики (Ballistic Research Laboratory). Здесь он занимался военными исследованиями в области баллистики и физики взрыва, написал несколько внутренних отчётов и статью, посвящённую ударным волнам. Среди его коллег были Грегори Брейт, Субраманьян Чандрасекар и Эдвин Хаббл. После войны Томас продолжал сотрудничество с этой лабораторией и состол членом её научного комитета. Учебный 1945/46 год стал последним, который он провёл в университете штата Огайо.
Колумбийский университет и IBM (1946—1968)
В 1946 году по рекомендации Исидора Раби и Джона фон Неймана Томас был приглашён на работу в только что организованную при Колумбийском университете Лабораторию научных вычислений имени Томаса Дж. Уотсона (Watson Scientific Computing Laboratory), которая финансировалась корпорацией IBM. В соответствии с условиями работы в компании, он занял должность «техника» (technician) и занимался проблемами применения вычислительных машин для научных исследований, а также читал в университете лекции по методам численного решения дифференциальных уравнений. Ещё в 1946 году Томас первым выдвинул идею памяти на магнитных сердечниках, позже разработал принципы хранения информации при помощи электромагнитной линии задержки, предложил метод решения систем линейных уравнений, известный как алгоритм Томаса, одним из первых использовал компьютерные методы для решения ряда физических задач (например, нахождения методом итерации волновых функций системы трёх квантовых частиц, решения задач гидродинамики, теории упругости, вычисления распределения электронной плотности в атомах). Роль Томаса в осуществлении в лаборатории различных программ и исследований была столь велика, что её директор Уоллес Эккерт как-то заметил: «Вероятно, на схеме организационной структуры должна быть отдельная ячейка с именем Томаса». Кроме того, в 1950 году он получил место профессора на физическом факультете университета, где читал лекции по общей теории относительности, теории групп, квантовой механике, магнитогидродинамике. Его работы в области физики в этот период были посвящены изучению динамики релятивистских частиц, гидродинамике, вычислению распределения заряда в сложных атомах и т.д. Благодаря разносторонности и глубине знаний Томас получил на физическом факультете известность как «мудрец со 116-й улицы» (the sage of 116th Street).
