رودولف ارنست پیرلز (Rudolf Ernst Peierls) یکی از فیزیکدانان نظری برجسته قرن بیستم و از چهره‌های محوری در تاریخ انرژی هسته‌ای بود. او که زاده آلمان بود، به بریتانیا پناهنده شد و نقش تعیین‌کننده‌ای در آغاز برنامه سلاح‌های هسته‌ای این کشور و همچنین پروژه منهتن ایفا کرد. با این حال، زندگی حرفه‌ای او بسیار فراتر از ساخت بمب بود و شامل مشارکت‌های بنیادین در فیزیک نظری و تلاش‌های خستگی‌ناپذیر بعدی برای خلع سلاح هسته‌ای می‌شد.
زندگی‌نامه: از برلین تا بیرمنگام
رودولف پیرلز در ۵ ژوئن ۱۹۰۷ در برلین، در خانواده‌ای یهودی اما کاملاً جذب‌شده در جامعه آلمان، به دنیا آمد. پدرش مدیر یک کارخانه کابل‌سازی بود. او پس از گذراندن دوران دبیرستان، ابتدا به تشویق والدینش به جای مهندسی، فیزیک را در دانشگاه برلین آغاز کرد. سپس برای تحصیل نزد آرنولد زومرفلد، یکی از بزرگترین معلمان فیزیک نظری آن زمان، به مونیخ رفت و در نهایت مدرک دکترای خود را در سال ۱۹۲۹ تحت نظارت ورنر هایزنبرگ در لایپزیگ دریافت کرد.
او در سال‌های بعد به عنوان دستیار ولفگانگ پائولی در زوریخ فعالیت کرد و با نبوغ‌های فیزیک آن دوران مانند نیلز بور و انریکو فرمی همکاری داشت. با روی کار آمدن آدولف هیتلر در سال ۱۹۳۳، پیرلز که اصالت یهودی داشت، تصمیم گرفت به آلمان بازنگردد و در بریتانیا بماند. او ابتدا در منچستر و کمبریج مشغول به کار شد تا اینکه در سال ۱۹۳۷، به عنوان استاد ریاضیات کاربردی (که در واقع همان فیزیک نظری بود) در دانشگاه بیرمنگام منصوب شد. این جایگاه، پایگاهی امن و دائمی برای او فراهم کرد.
دستاوردهای علمی در فیزیک نظری
پیرلز پیش از شهرت هسته‌ای خود، سهم عمده‌ای در شاخه‌های مختلف فیزیک نظری، به‌ویژه فیزیک ماده چگال و فیزیک هسته‌ای داشت. برخی از مهم‌ترین مفاهیمی که او معرفی یا در توسعه آن‌ها نقش داشت عبارتند از:
پدیده Umklapp (برخورد چرخشی): او این مفهوم را در مطالعه رسانایی گرمایی در شبکه‌های بلوری کشف و نام‌گذاری کرد.
نظریه «حفره‌ها» در نیمه‌رساناها: پیرلز از پیشگامان مفهوم حفره به عنوان حامل بار مثبت در نیمه‌رساناها بود.
نظریه تشدید هسته‌ای کاپور-پیرلز: او همراه با یک دانشجوی هندی، فرمول پراکندگی برای واکنش‌های هسته‌ای را توسعه داد.
رابطه بور-پیرلز-پلاچک: این مقاله که به دلیل شروع جنگ منتشر نشد، به یکی از پرارجاع‌ترین مقالات منتشرنشده تاریخ فیزیک تبدیل شد.
نظریه پتانسیل پیرلز-نابارو: این مفهوم در فیزیک مواد، به توضیح نیروی لازم برای حرکت نابجایی‌ها در شبکه بلوری می‌پردازد.
نقطه عطف: یادداشت فرایش-پیرلز (۱۹۴۰)
مهم‌ترین سهم پیرلز در تاریخ، نگارش یادداشتی کوتاه اما سرنوشت‌ساز با همکاری اتو فرایش، فیزیکدان اتریشی و همکارش در بیرمنگام، در مارس ۱۹۴۰ بود. تا پیش از آن، تصور عمومی بر این بود که ساخت بمب اتمی به دلیل نیاز به مقادیر بسیار زیاد اورانیوم، غیرعملی است. اما پیرلز و فرایش با محاسبات دقیق نشان دادند که یک جرم بحرانی از ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۵، در حد چند کیلوگرم (آن‌ها تخمین زدند کمتر از ۱ کیلوگرم)، می‌تواند یک واکنش زنجیره‌ای خودپایدار ایجاد کند و منجر به انفجاری عظیم شود.
این یادداشت ۱۰ صفحه‌ای نه تنها امکان‌پذیری فنی ساخت بمب را اثبات کرد، بلکه به طور بی‌سابقه‌ای به پیامدهای اخلاقی و سیاسی آن نیز پرداخت و بحث درباره اخلاقیات استفاده از چنین سلاحی را پیش کشید. این سند مستقیماً توجه دولت بریتانیا را جلب کرد و منجر به تشکیل کمیته مشورتی فنی (که بعداً به کمیته MAUD معروف شد) گردید. گزارش نهایی کمیته MAUD نیز به نوبه خود یکی از محرک‌های اصلی برای آغاز پروژه منهتن آمریکا بود.
نقش در پروژه‌های Tube Alloys و منهتن
پیرلز به عنوان یک «بیگانه دشمن» در ابتدا از کار بر روی پروژه هسته‌ای محروم بود، اما پس از دریافت تابعیت بریتانیا در سال ۱۹۴۰، به عضویت کمیته فنی MAUD درآمد. با ادغام تلاش‌های بریتانیا (با نام رمز Tube Alloys) در پروژه منهتن در سال ۱۹۴۳، پیرلز به عنوان یکی از اعضای کلیدی هیئت بریتانیایی به آمریکا رفت.
او در آزمایشگاه ملی لس آلاموس، ریاست گروه ایمپلژن (T-1) را بر عهده گرفت. ایمپلژن، روشی برای انفجار هسته از بیرون به داخل با استفاده از لنزهای انفجاری بود که برای بمب پلوتونیومی «فَت من» (Fat Man) ضروری بود. پیرلز و تیمش نقشی حیاتی در حل پیچیده‌ترین مسائل فنی این روش ایفا کردند. او در فوریه ۱۹۴۴ به لس آلاموس رسید و جانشین جیمز چادویک به عنوان رئیس هیئت بریتانیا شد. پس از آن، او همچنین در استخدام کلاوس فوکس، جاسوس اتحاد جماهیر شوروی، در پروژه Tube Alloys نقش داشت؛ موضوعی که بعداً باعث قرار گرفتن پیرلز تحت سوءظن در سال ۱۹۵۰ شد.
فعالیت‌های پس از جنگ و میراث
پس از جنگ، پیرلز به دانشگاه بیرمنگام بازگشت و تا سال ۱۹۶۳ در آنجا ماند و یک مکتب نظری درجه یک در فیزیک پایه‌گذاری کرد. سپس به عنوان استاد فیزیک وایکام (Wykeham Professor) به دانشگاه آکسفورد رفت و تا بازنشستگی در سال ۱۹۷۴ در آنجا فعالیت کرد.
او که از نقش خود در ساخت سلاح‌های هسته‌ای آگاه بود، بقیه عمر خود را وقف کنترل تسلیحات و خلع سلاح هسته‌ای کرد. او رئیس انجمن دانشمندان اتمی بریتانیا بود، در هیئت تحریریه «بولتن دانشمندان اتمی» فعالیت می‌کرد و از سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۷۴ ریاست جنبش پاگواش (Pugwash) را بر عهده داشت؛ سازمانی که برای گفت‌وگو میان دانشمندان شرق و غرب و کاهش تنش‌های هسته‌ای تلاش می‌کرد.
پیرلز جوایز و افتخارات متعددی دریافت کرد، از جمله عضویت در انجمن سلطنتی (۱۹۴۵)، نشان کاپلی (۱۹۸۶) و لقب شوالیه (۱۹۶۸). او در سال ۱۹۹۵ در سن ۸۸ سالگی درگذشت. مرکز فیزیک نظری دانشگاه آکسفورد امروزه به افتخار او «مرکز فیزیک نظری رودولف پیرلز» نام‌گذاری شده است.