जीवन कोई चमत्कार नहीं है। यह एक प्राकृतिक घटना है, और जहाँ कहीं एक ऐसा ग्रह है जिसकी परिस्थितियाँ पृथ्वी की परिस्थितियों को दोहराती हैं, वहाँ इसके प्रकट होने की अपेक्षा की जा सकती है।
Harold Clayton Urey एक अमेरिकी भौतिक रसायनविद् थे जिनके समस्थानिकों पर अग्रणी कार्य ने उन्हें ड्यूटेरियम की खोज के लिए 1934 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार दिलाया। उन्होंने परमाणु बम के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, साथ ही गैर-जीवित पदार्थ से जैविक जीवन के विकास पर सिद्धांतों में योगदान दिया।
Walkerton, Indiana में जन्म लेने वाले Urey ने University of California, Berkeley में Gilbert N. Lewis के अंतर्गत ऊष्मप्रवैगिकी का अध्ययन किया। 1923 में अपनी PhD प्राप्त करने के बाद, उन्हें American-Scandinavian Foundation द्वारा Copenhagen में Niels Bohr Institute में अध्ययन के लिए एक छात्रवृत्ति दी गई। वह Johns Hopkins University में एक अनुसंधान सहयोगी थे, फिर Columbia University में रसायन विज्ञान के सहायक प्रोफेसर बने। 1931 में, वह समस्थानिकों के अलगाव के साथ काम करना शुरू किया जिससे ड्यूटेरियम की खोज हुई।
द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, Urey ने समस्थानिक अलगाव के अपने ज्ञान को यूरेनियम समृद्धि की समस्या की ओर मोड़ दिया। उन्होंने Columbia University में स्थित समूह का नेतृत्व किया जिसने गैसीय विसरण का उपयोग करके समस्थानिक अलगाव विकसित किया। यह विधि सफलतापूर्वक विकसित की गई, और युद्ध के बाद की प्रारंभिक अवधि में यह एकमात्र विधि बन गई। युद्ध के बाद, Urey Institute for Nuclear Studies में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर बने, और बाद में University of Chicago में Ryerson प्रोफेसर बने।
Urey ने अनुमान लगाया कि प्रारंभिक पृथ्वी का वायुमंडल अमोनिया, मीथेन और हाइड्रोजन से बना था। उनके Chicago के स्नातक छात्रों में से एक Stanley L. Miller थे, जिन्होंने Miller–Urey प्रयोग में दिखाया कि यदि इस तरह के मिश्रण को विद्युत स्पर्श और जल के संपर्क में लाया जाए, तो यह अमीनो एसिड का उत्पादन कर सकता है, जो आमतौर पर जीवन के निर्माण खंड माने जाते हैं। ऑक्सीजन के समस्थानिकों के साथ काम ने पैलियोजलवायु अनुसंधान के नए क्षेत्र की शुरुआत की। 1958 में, वह नए University of California, San Diego UCSD में एक बड़े प्रोफेसर के रूप में एक पद स्वीकार करते हैं, जहाँ वह विज्ञान संकाय बनाने में मदद करते हैं। वह UCSD के रसायन विज्ञान स्कूल के संस्थापक सदस्यों में से एक थे, जिसे 1960 में बनाया गया था। वह अंतरिक्ष विज्ञान में तेजी से रुचि लेने लगे, और जब Apollo 11 चंद्रमा से चट्टान के नमूने लाया, Urey ने उनकी जांच Lunar Receiving Laboratory में की। चंद्र अंतरिक्ष यात्री Harrison Schmitt ने कहा कि Urey एक तरफा चंद्र मिशन के लिए स्वेच्छासेवक के रूप में उनके पास पहुँचे, कहा "मैं जाऊँगा, और मुझे परवाह नहीं है कि मैं वापस न आऊँ।"
प्रारंभिक जीवन
Harold Clayton Urey का जन्म 29 अप्रैल 1893 को Walkerton, Indiana में हुआ था, Samuel Clayton Urey के बेटे के रूप में, जो एक स्कूल शिक्षक और Church of the Brethren में एक पादरी थे, और उनकी पत्नी Cora Rebecca née Reinoehl। उनके एक छोटे भाई Clarence और एक छोटी बहन Martha थीं। जब Samuel को तपेदिक की गंभीर बीमारी हुई, तो परिवार Glendora, California चला गया, इस आशा में कि जलवायु उनके स्वास्थ्य में सुधार लाएगी। जब यह स्पष्ट हो गया कि वह मर जाएंगे, तो परिवार Indiana लौट गया और Cora की विधवा माँ के साथ रहने लगे। जब Harold Urey छह साल का था तब Samuel की मृत्यु हो गई।
Urey को एक Amish प्राथमिक विद्यालय में शिक्षित किया गया, जहाँ से वह 14 साल की उम्र में स्नातक हुए। फिर उन्होंने Kendallville, Indiana में हाई स्कूल में भाग लिया। 1911 में स्नातक होने के बाद, उन्होंने Earlham College से एक शिक्षक का प्रमाणपत्र प्राप्त किया, और Indiana में एक छोटी स्कूल की हवेली में पढ़ाया। वह बाद में Montana चले गए, जहाँ उनकी माँ तब रह रही थीं, और वह वहाँ पढ़ाना जारी रखते रहे।
Urey ने 1914 की शरद ऋतु में Missoula में University of Montana में प्रवेश किया। पूर्वी विश्वविद्यालयों के विपरीत, University of Montana छात्रों और शिक्षकों दोनों में सह-शिक्षात्मक था। वहाँ Urey ने 1917 में प्राणीविज्ञान में Bachelor of Science BS की डिग्री प्राप्त की।
उस वर्ष संयुक्त राज्य अमेरिका के प्रथम विश्व युद्ध में प्रवेश के परिणामस्वरूप, युद्ध प्रयास का समर्थन करने के लिए मजबूत दबाव था। Urey को एक धार्मिक संप्रदाय में पाला गया था जो युद्ध का विरोध करता था। उनके एक प्रोफेसर ने सुझाव दिया कि वह एक रसायनविद् के रूप में काम करके युद्धकालीन प्रयास का समर्थन करें। Urey ने Philadelphia में Barrett Chemical Company के साथ एक नौकरी ली, TNT बनाते हुए, सेना के सैनिक के रूप में शामिल होने के बजाय। युद्ध के बाद, वह University of Montana में रसायन विज्ञान में एक प्रशिक्षक के रूप में लौट आए।
एक अकादमिक कैरियर के लिए डॉक्टरेट की आवश्यकता थी, इसलिए 1921 में Urey ने University of California, Berkeley में एक PhD कार्यक्रम में नामांकन किया, जहाँ उन्होंने Gilbert N. Lewis के अंतर्गत ऊष्मप्रवैगिकी का अध्ययन किया। उनका प्रारंभिक थीसिस सीजियम वाष्प के आयनीकरण पर था। उन्हें कठिनाइयों का सामना करना पड़ा, और Meghnad Saha ने इसी विषय पर एक बेहतर पत्र प्रकाशित किया। Urey ने फिर एक आदर्श गैस के आयनीकरण राज्यों पर अपना थीसिस लिखा, जिसे बाद में Astrophysical Journal में प्रकाशित किया गया। 1923 में अपनी PhD प्राप्त करने के बाद, Urey को American-Scandinavian Foundation द्वारा Copenhagen में Niels Bohr Institute में अध्ययन के लिए एक छात्रवृत्ति दी गई, जहाँ वह Werner Heisenberg, Hans Kramers, Wolfgang Pauli, Georg von Hevesy, और John Slater से मिले। अपने प्रवास के अंत में, वह Germany गए, जहाँ उन्होंने Albert Einstein और James Franck से मिले।
संयुक्त राज्य अमेरिका लौटने पर, Urey को Harvard University के लिए एक National Research Council छात्रवृत्ति की पेशकश मिली, और Johns Hopkins University में एक अनुसंधान सहयोगी होने के लिए भी एक पेशकश मिली। उन्होंने बाद वाली को चुना। नौकरी शुरू करने से पहले, वह Seattle, Washington गए, अपनी माँ से मिलने के लिए। रास्ते में, वह Everett, Washington रुक गए, जहाँ वह Kate Daum नामक एक महिला को जानते थे। Kate ने Urey को अपनी बहन Frieda से परिचित कराया। Urey और Frieda जल्द ही सगाई हो गईं। उन्हें 1926 में उसके पिता के घर में Lawrence, Kansas में विवाह किया गया। दंपति के चार बच्चे थे: Gertrude Bessie Elisabeth, जन्म 1927; Frieda Rebecca, जन्म 1929; Mary Alice, जन्म 1934; और John Clayton Urey, जन्म 1939।
Johns Hopkins में, Urey और Arthur Ruark ने Atoms, Quanta and Molecules 1930 लिखा, जो क्वांटम यांत्रिकी और इसके परमाणु और आणविक प्रणालियों पर अनुप्रयोग पर पहले अंग्रेजी पाठों में से एक था। 1929 में, Urey Columbia University में रसायन विज्ञान के सहायक प्रोफेसर बने, जहाँ उनके सहकर्मियों में Rudolph Schoenheimer, David Rittenberg, और T. I. Taylor शामिल थे।
ड्यूटेरियम
1920 के दशक में, William Giauque और Herrick L. Johnston ने ऑक्सीजन के स्थिर समस्थानिकों की खोज की। उस समय समस्थानिकों को अच्छी तरह से समझा नहीं जाता था; James Chadwick 1932 तक न्यूट्रॉन की खोज नहीं करते। उन्हें वर्गीकृत करने के लिए दो प्रणालियाँ उपयोग में थीं, रासायनिक और भौतिक गुणों पर आधारित। बाद वाली mass spectrograph का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। चूंकि यह ज्ञात था कि ऑक्सीजन का परमाणु वजन हाइड्रोजन से लगभग 16 गुना भारी था, Raymond Birge और Donald Menzel ने परिकल्पना की कि हाइड्रोजन के भी एक से अधिक समस्थानिक थे। दोनों विधियों के परिणामों के बीच के अंतर के आधार पर, उन्होंने भविष्यवाणी की कि 4,500 में से केवल एक हाइड्रोजन परमाणु भारी समस्थानिक था।
1931 में, Urey ने इसे खोजने का प्रयास किया। Urey और George Murphy ने Balmer series से गणना की कि भारी समस्थानिक के पास 1.1 से 1.8 ångströms 1.1×10−10 से 1.8×10−10 मीटर तक redshifted पंक्तियाँ होनी चाहिए। Urey के पास एक 21-foot 6.4 m grating spectrograph तक पहुँच थी, एक संवेदनशील उपकरण जो हाल ही में Columbia में स्थापित किया गया था और Balmer series को हल करने में सक्षम था। 1 Å प्रति मिलीमीटर के विभेदन के साथ, मशीन लगभग 1 मिलीमीटर का अंतर पैदा करनी चाहिए थी। हालांकि, चूंकि 4,500 में से केवल एक परमाणु भारी था, spectrograph पर पंक्ति बहुत कमजोर थी। इसलिए Urey ने अपने परिणामों को प्रकाशित करने में देरी करने का फैसला किया जब तक कि वह अधिक निश्चित साक्ष्य न प्राप्त कर लें कि यह भारी हाइड्रोजन था।
Urey और Murphy ने Debye model से गणना की कि भारी समस्थानिक का क्वथनांक हल्के वाले की तुलना में थोड़ा अधिक होगा। तरल हाइड्रोजन को सावधानीपूर्वक गर्म करके, 5 लीटर तरल हाइड्रोजन को 1 मिलीलीटर तक आसवित किया जा सकता था, जो भारी समस्थानिक में 100 से 200 गुना समृद्ध होगा। पाँच लीटर तरल हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए, वह Washington, D.C. में National Bureau of Standards में cryogenics प्रयोगशाला में गए, जहाँ उन्हें Ferdinand Brickwedde की मदद मिली, जिन्हें Urey Johns Hopkins में जानते थे।
Brickwedde द्वारा भेजा गया पहला नमूना 20 K −253.2 °C; −423.7 °F पर 1 standard atmosphere 100 kPa के दबाव पर वाष्पित किया गया था। उनके आश्चर्य के लिए, इसने समृद्धि का कोई सबूत नहीं दिखाया। Brickwedde ने फिर एक दूसरा नमूना तैयार किया जो 14 K −259.1 °C; −434.5 °F पर 53 mmHg 7.1 kPa के दबाव पर वाष्पित किया गया था। इस नमूने पर, भारी हाइड्रोजन के लिए Balmer पंक्तियाँ सात गुना अधिक तीव्र थीं। भारी हाइड्रोजन की खोज की घोषणा करने वाला पत्र, बाद में ड्यूटेरियम नाम दिया गया, 1932 में Urey, Murphy, और Brickwedde द्वारा संयुक्त रूप से प्रकाशित किया गया था। Urey को 1934 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार दिया गया "भारी हाइड्रोजन की खोज के लिए"। उन्होंने Stockholm में समारोह में भाग लेने से इंकार कर दिया, ताकि वह अपनी बेटी Mary Alice के जन्म पर मौजूद रह सकें।
Bureau of Standards से Edward W. Washburn के साथ काम करते हुए, Urey ने बाद में विषम नमूने का कारण खोजा। Brickwedde की हाइड्रोजन को पानी से विद्युत अपघटन द्वारा अलग किया गया था, जिससे एक क्षीण नमूना प्राप्त हुआ। इसके अलावा, Francis William Aston ने अब रिपोर्ट की कि हाइड्रोजन के परमाणु वजन के लिए उनका गणना मूल्य गलत था, जिससे Birge और Menzel की मूल तर्क को अमान्य कर दिया। ड्यूटेरियम की खोज हालांकि कायम रहीं।
Urey और Washburn ने शुद्ध भारी पानी बनाने के लिए विद्युत अपघटन का उपयोग करने का प्रयास किया। उनकी तकनीक ध्वनि थी, लेकिन वे 1933 में Lewis द्वारा इसमें पराजित हुए, जिनके पास University of California के संसाधन थे। Born–Oppenheimer approximation का उपयोग करके, Urey और David Rittenberg ने हाइड्रोजन और ड्यूटेरियम युक्त गैसों के गुणों की गणना की। उन्होंने इसे कार्बन, नाइट्रोजन, और ऑक्सीजन के यौगिकों को समृद्ध करने के लिए विस्तारित किया। इनका उपयोग जैव रसायन में tracers के रूप में किया जा सकता था, जिससे रासायनिक प्रतिक्रियाओं की जांच करने का एक बिल्कुल नया तरीका सामने आया। उन्होंने 1932 में Journal of Chemical Physics की स्थापना की, और इसके पहले संपादक थे, 1940 तक उस भूमिका में सेवा करते हुए।
Columbia में, Urey ने University Federation for Democracy and Intellectual Freedom की अध्यक्षता की। उन्होंने Atlanticist Clarence Streit के विश्व के प्रमुख लोकतंत्रों के संघीय संघ के प्रस्ताव का
