Jack Steinberger - Jack Steinberger

Jack Steinberger
Jack-Steinberger-2008.JPG
Steinberger v roce 2008
narozený
Hans Jakob Steinberger

( 1921-05-25 )25. května 1921
Bad Kissingen , Německo
Zemřel 12. prosince 2020 (ve věku 99)
Ženeva , Švýcarsko
Národnost Spojené státy
Známý jako Objev mionového neutrina
Manžel / manželka Cynthia Alff; Joan Beauregard (1920-2009)
Děti 4, včetně Josepha, Neda , Julie a Johna
Ocenění Nobelova cena za fyziku (1988)
Národní medaile vědy (1988)
Matteucciho medaile (1990)
Vědecká kariéra
Pole Fyzika částic
Instituce Kalifornská univerzita, Berkeley
Columbia University
CERN
Teze Na rozmezí elektronů v mezonovém rozpadu.  (1949)
Akademičtí poradci Edward Teller
Enrico Fermi
Pozoruhodní studenti Melvin Schwartz
Eric L. Schwartz
Theodore Modis
David R. Nygren

Jack Steinberger (narozen Hans Jakob Steinberger ; 25. května 1921-12. prosince 2020) byl americký fyzik německého původu známý svou prací s neutriny , subatomickými částicemi považovanými za elementární složky hmoty. Byl držitelem Nobelovy ceny za fyziku v roce 1988 spolu s Leonem M. Ledermanem a Melvinem Schwartzem za objev mionového neutrina . Během své kariéry experimentálního částicového fyzika zastával pozice na University of California, Berkeley , Columbia University (1950–68) a CERN (1968–86). Byl také držitelem Národní medaile vědy Spojených států v roce 1988 a Matteucciho medaile z Italské akademie věd v roce 1990.

raný život a vzdělávání

Steinberger se narodil ve městě Bad Kissingen v Bavorsku v Německu 25. května 1921. Vzestup nacismu v Německu s otevřeným antisemitismem přiměl jeho rodiče Ludwiga Lazara ( kantora a učitele náboženství) a Bertu Mayovou Steinberger, aby ho poslal ze země.

Steinberger emigroval do Spojených států ve věku 13, dělat transatlantickou cestu se svým bratrem Herbertem. Židovské charity v USA zařídily, aby se o něj Barnett Farroll staral jako o nevlastní dítě. Steinberger navštěvoval střední školu New Trier Township ve Winnetce ve státě Illinois . V roce 1938 se sešel se svými rodiči a mladším bratrem.

Steinberger studoval chemické inženýrství na Armor Institute of Technology (nyní Illinois Institute of Technology ), ale odešel poté, co jeho stipendium skončilo, aby pomohlo doplnit příjem jeho rodiny. Bakalářský titul z chemie získal na Chicagské univerzitě v roce 1942. Krátce poté se připojil k Signal Corps na MIT . S pomocí GI Billa se v roce 1946 vrátil k postgraduálnímu studiu na Chicagské univerzitě , kde studoval u Edwarda Tellera a Enrica Fermiho . Jeho Ph.D. práce se týkala energetického spektra elektronů emitovaných při rozpadu mionů ; jeho výsledky ukázaly, že se jedná o rozpad na třech tělech, a naznačovaly účast dvou neutrálních částic na rozpadu (později identifikovaných jako elektronová ( ) a mionová ( ) neutrina) spíše než jedna.

Kariéra

Raný výzkum

Poté, co získal doktorát, Steinberger rok navštěvoval Institut pro pokročilé studium v Princetonu . V roce 1949 publikoval výpočet životnosti neutrálního pionu , který předpokládal studium anomálií v kvantové teorii pole.

Po Princetonu v roce 1949 odešel Steinberger do Radiační laboratoře na Kalifornské univerzitě v Berkeley , kde provedl experiment, který demonstroval produkci neutrálních pionů a jejich rozpad na páry fotonů. Tento experiment využíval synchrotron 330 MeV a nově vynalezené scintilační čítače. Navzdory tomuto a dalším úspěchům byl v roce 1950 požádán, aby opustil Radiační laboratoř v Berkeley, protože odmítl podepsat takzvanou nekomunistickou přísahu.

Steinberger přijal místo fakulty na Kolumbijské univerzitě v roce 1950. Nově zřízený mezonový paprsek v Nevis Labs poskytl nástroj pro několik důležitých experimentů. Měření produkčního průřezu pionů na různých jaderných cílech ukázalo, že pion má lichou paritu. Přímé měření produkce pionů na cíli kapalného vodíku , tehdy ne běžném nástroji, poskytlo data potřebná k prokázání, že pion má spinovou nulu. Stejný cíl byl použit k pozorování relativně vzácného rozpadu neutrálních pionů na foton, elektron a pozitron . Související experiment měřil hmotnostní rozdíl mezi nabitými a neutrálními piony na základě úhlové korelace mezi neutrálními piony produkovanými, když je negativní pion zachycen protonem v jádru vodíku. Další důležité experimenty studovaly úhlovou korelaci mezi páry elektron -pozitron v rozpadech neutrálních pionů a stanovily vzácný rozpad nabitého pionu na elektron a neutrin; posledně jmenované vyžadovalo použití bublinové komory kapalina-vodík .

Vyšetřování podivných částic

V letech 1954–1955 přispěl Steinberger k vývoji bublinové komory výstavbou 15 cm zařízení pro použití s Cosmotronem v Brookhaven National Laboratory . Experiment použil pionový paprsek k výrobě párů hadronů s podivnými kvarky k objasnění záhadné produkce a rozpadových vlastností těchto částic. V roce 1956 použil 30 cm komoru vybavenou třemi kamerami, aby objevil neutrální hyperon Sigma a změřil její hmotnost. Toto pozorování bylo důležité pro potvrzení existence symetrie chuti SU (3), která předpokládá existenci podivného kvarku.

Důležitou charakteristikou slabé interakce je porušení paritní symetrie . Tato charakteristika byla stanovena měřením otočení a parit mnoha hyperonů . Steinberger a jeho spolupracovníci přispěli několika takovými měřeními pomocí velkých (75 cm) bublinových komor kapalina-vodík a oddělených paprskových paprsků v Brookhavenu. Jedním z příkladů je měření invariantní distribuce hmotnosti párů elektronů a pozitronů produkovaných rozpadem sigma-nulových hyperonů na lambda-nulové hyperony .

Neutrina a slabý neutrální proud

V šedesátých letech se důraz při studiu slabé interakce přesunul z podivných částic na neutrina. Leon Lederman, Steinberger a Schwartz postavili v Nevis Labs velké jiskřivé komory a v roce 1961 je vystavili neutrinům produkovaným ve spojení s miony při rozpadech nabitých pionů a kaonů. V Brookhavenu použili Alternating Gradient Synchrotron (AGS) a získali řadu přesvědčivých událostí, při nichž se vyráběly miony, ale žádné elektrony. Tento výsledek, za který obdrželi Nobelovu cenu v roce 1988, prokázal existenci typu neutrina spojeného s mionem, odlišného od neutrina produkovaného beta rozpadem.

Studie porušení CP

CP narušení ( náboj konjugace a parita ) byla založena v neutrálním Kaon systému v roce 1964. Steinberger uznává, že fenomenologickým parametr epsilon ( ε ), který kvantifikuje stupeň narušení CP lze měřit v interferenčních jevů (viz narušení CP). Ve spolupráci s Carlem Rubbiem provedl během sabbatical v CERNu v roce 1965 experiment, který silně prokázal očekávaný interferenční efekt, a také přesně změřil rozdíl v hmotnosti neutrálních kaonových hmot s krátkou a dlouhou životností.

Po návratu do Spojených států provedl Steinberger v Brookhavenu experiment, aby pozoroval narušení CP v semileptonických rozpadech neutrálních kaonů. Asymetrie náboje se vztahuje přímo k parametru epsilon, který byl tím měřen přesně. Tento experiment také umožnil odpočet fáze epsilon a potvrdil, že CPT je dobrá symetrie přírody.

CERN

V roce 1968 Steinberger opustil Kolumbijskou univerzitu a přijal místo ředitele katedry v CERNu . Zkonstruoval tam experiment s využitím vícevodičových proporcionálních komor ( MWPC ), které nedávno vynalezl Georges Charpak . MWPC, doplněné mikroelektronickými zesilovači, umožňovaly zaznamenávat mnohem větší vzorky událostí. Na počátku 70. let bylo získáno a publikováno několik výsledků pro neutrální kaony, včetně pozorování vzácného rozpadu neutrálního kaonu na mionový pár, časové závislosti asymetrie pro semileptonové rozpady a přesnějšího měření hmotnostní rozdíl neutrálního kaonu. Byla otevřena nová éra experimentální techniky.

Tyto nové techniky se ukázaly jako klíčové pro první ukázku přímého narušení CP . NA31 experiment v CERNu byl postaven na počátku 1980 pomocí CERN SPS 400 GeV proton synchrotron . Stejně jako banky MWPC a hadronový kalorimetr představoval elektromagnetický kalorimetr s kapalným argonem s výjimečným prostorovým a energetickým rozlišením. NA31 ukázal, že přímé narušení CP je skutečné.

Steinberger pracoval na experimentu ALEPH na Large Electron – Positron Collider (LEP), kde působil jako mluvčí experimentu. Mezi počáteční úspěchy experimentu ALEPH patřilo přesné měření počtu rodin leptonů a kvarků ve standardním modelu prostřednictvím měření rozpadů Z bosonu .

V roce 1986 odešel do důchodu z CERNu a stal se profesorem na Scuola Normale Superiore di Pisa v Itálii. Pokračoval ve svém spojení s laboratoří CERN prostřednictvím svých návštěv do svých 90. let.

Nobelova cena

Steinbergerovi byla v roce 1988 udělena Nobelova cena za fyziku „za metodu neutrinového paprsku a demonstraci dubletové struktury leptonů objevem muonového neutrina“. O cenu se podělil s Leonem M. Ledermanem a Melvinem Schwartzem ; v době výzkumu byli všichni tři experimentátoři na Kolumbijské univerzitě .

Experiment používal paprsky nabitých pionů generované synchrotronem se střídavým gradientem v Brookhaven National Laboratory . Piony se rozpadly na miony, které byly detekovány před ocelovou zdí; se neutrin byly detekovány v jiskrové komory instalované za stěnou. Shoda mionů a neutrin ukázala, že ve spojení s miony byl vytvořen druhý druh neutrina. Následné experimenty ukázaly, že toto neutrino je odlišné od prvního druhu (elektronového typu). Steinberger, Lederman a Schwartz publikovali svou práci v časopise Physical Review Letters v roce 1962.

Své Nobelovy medaile dal New Trier High School ve Winnetce ve státě Illinois (USA), jehož byl absolventem.

Byl také oceněn Národní medailí za vědu v roce 1988, tehdejším americkým prezidentem Ronaldem Reaganem a byl příjemcem Matteucciho medaile v roce 1990 z Italské akademie věd .

Vybrané publikace

  • Steinberger, J. & AS Bishop. „Detekce uměle vyrobených fotomesonů s čítači“ , Radiation Laboratory, University of California-Berkeley, United States Department of Energy (prostřednictvím předchůdce agentury Atomic Energy Commission ), (8. března 1950).
  • Steinberger, J., WKH Panofsky & J. Steller. „Důkazy pro produkci neutrálních mezonů fotony“ , Radiation Laboratory, University of California-Berkeley, United States Department of Energy (prostřednictvím předchůdce agentury Atomic Energy Commission ), (duben 1950).
  • Panofsky, WKH, J. Steinberger a J. Steller. „Další výsledky o produkci neutrálních mezonů fotony“ , Radiation Laboratory, University of California-Berkeley, United States Department of Energy (prostřednictvím předchůdce agentury Atomic Energy Commission ), (1. října 1950).
  • Steinberger, J. „Experimental Survey of Strange Particle Decays“ , Columbia University, Nevis Laboratories, United States Department of Energy (prostřednictvím předchůdce agentury Atomic Energy Commission ), (červen 1964).
  • Steinberger, J. (2005). Učení o částicích: 50 privilegovaných let . Berlín: Springer. ISBN 3-540-21329-5. OCLC  56654442 .

Osobní život

Steinbergerovo první manželství s Joan Beauregard skončilo rozvodem, poté se oženil se svou bývalou studentkou a biologkou Cynthií Alff. Měl čtyři děti, dvě z každého jeho manželství. Jeho syn Ned Steinberger je zakladatelem stejnojmenné společnosti pro bezhlavé kytary a basy a jeho dcera Julia Steinberger je ekologickou ekonomkou na univerzitě v Lausanne . Jako ateista a humanista byl Steinberger laureátem humanismu v Mezinárodní akademii humanismu . Podle jeho vlastních slov je známý tím, že si užíval tenis, horolezectví a plachtění.

V 80. letech Steinberger obnovil vztahy se svým rodným městem Bad Kissingen. Od té doby často navštěvoval Bad Kissingen. Škola, kterou tam navštěvoval, se v roce 2001 jmenovala Jack-Steinberger-Gymnasium . V roce 2006 byl Steinberger jmenován čestným občanem Bad Kissingen. "V Bad Kissingenu se cítím vítán. Toto je moje rodné město a já jsem tam vyrostl. Cítím se teď znovu jako Němec," řekl v roce 2013 bavorské vysílací společnosti Bayerischer Rundfunk .

Zemřel 12. prosince 2020 ve svém domě v Ženevě . Bylo mu 99 let.

Viz také

Reference

externí odkazy