Джек Штайнбергер - Википедия - Jack Steinberger

Для использования в других целях см. Штейнбергер (фамилия).

Джек Стейнбергер
Джек-Штайнбергер-2008.JPG
Штейнбергер в 2008 году
Родившийся
Ханс Якоб Штайнбергер

(1921-05-25)25 мая 1921 г.
Бад-Киссинген, Германия
Умер12 декабря 2020 г. (99 лет)
Женева, Швейцария
НациональностьСоединенные Штаты[1]
ИзвестенОткрытие мюонное нейтрино
Супруг (а)Синтия Альфф; Джоан Борегар
Дети4, включая Джозефа, Нед, Юля, и Джон
НаградыНобелевская премия по физике (1988)
Национальная медаль науки (1988)
Маттеуччи Медаль (1990)
Научная карьера
ПоляФизика элементарных частиц
УчрежденияКалифорнийский университет в Беркли
Колумбийский университет
ЦЕРН
Академические консультантыЭдвард Теллер
Энрико Ферми
Известные студентыМелвин Шварц[2]
Эрик Л. Шварц[3]
Дэвид Р. Нигрен[4]

Джек Стейнбергер (25 мая 1921 г. - 12 декабря 2020 г.)[5] был американцем немецкого происхождения физик отмечен своей работой с нейтрино, субатомные частицы считаются элементарными составляющими вещества. Он был лауреатом премии 1988 г. Нобелевская премия по физике, вместе с Леон М. Ледерман и Мелвин Шварц, за открытие мюонное нейтрино. За свою карьеру экспериментатора по физике элементарных частиц он занимал должности в Калифорнийский университет в Беркли, Колумбийский университет (1950–68), а ЦЕРН (1968–86). Он также был получателем Соединенных Штатов Национальная медаль науки в 1988 г., а Маттеуччи Медаль от Итальянская Академия Наук в 1990 г.

ранняя жизнь и образование

Ханс Якоб Штайнбергер родился в г. Бад-Киссинген в Бавария, Германия 25 мая 1921 г.[5] Подъем нацизм в Германии с его открытым антисемитизм, побудили его родители, Людвиг Лазарь ( кантор учитель религии) и Берта Мэй Штайнбергер,[6][7] отправить его из страны.[5]

Штейнбергер эмигрировал в Соединенные Штаты в возрасте 13 лет совершал трансатлантическое путешествие со своим братом Гербертом. Еврейские благотворительные организации в США договорились о том, чтобы Барнетт Фарролл заботился о нем как о приемном ребенке. Штейнбергер присутствовал Средняя школа Нью-Трир Тауншип, в Виннетка, Иллинойс.[8] Он воссоединился со своими родителями и младшим братом в 1938 году.[6]

Штейнбергер изучал химическую инженерию в Технологическом институте брони (ныне Иллинойсский технологический институт ), но ушел после того, как его стипендия закончилась, чтобы пополнить доход своей семьи.[5] Он получил степень бакалавра химии в Чикагский университет, в 1942 г.[5] Вскоре после этого он присоединился к Сигнальный корпус в Массачусетский технологический институт.[9] С помощью Г.И. Счет, он вернулся в аспирантуру Чикагский университет в 1946 г., где учился у Эдвард Теллер и Энрико Ферми.[5][6] Его докторская степень. Диссертация касалась энергетического спектра электронов, эмитируемых в мюон разлагаться; его результаты показали, что это был трехчастичный распад и предполагал участие в распаде двух нейтральных частиц (позже идентифицированных как электрон () и мюон () нейтрино), а не один.[10]

Карьера

Раннее исследование

После получения докторской степени Штайнбергер посетил Институт перспективных исследований в Принстон в течение года. В 1949 году он опубликовал расчет времени жизни нейтрального пион,[11] который предвосхитил изучение аномалий в квантовой теории поля.[12]

После Принстона в 1949 году Штайнбергер перешел в Радиационная лаборатория на Калифорнийский университет в Беркли, где он провел эксперимент, продемонстрировавший рождение нейтральных пионов и их распад на пары фотонов. В этом эксперименте использовались синхротрон на 330 МэВ и недавно изобретенные сцинтилляционные счетчики.[13] Несмотря на это и другие достижения, в 1950 году его попросили покинуть радиационную лабораторию в Беркли из-за его отказа подписать так называемую некоммунистическую присягу.[14][6]

Штайнбергер принял должность преподавателя в Колумбийский университет в 1950 году. мезон луч на Nevis Labs предоставил инструмент для нескольких важных экспериментов. Измерения сечения образования пионов на различных ядерных мишенях показали, что пион имеет нечетную четность.[15] Прямое измерение производства пионов на жидкий водород target, то не обычный инструмент, при условии, что данные необходимы, чтобы показать, что пион имеет нулевой спин. На этой же мишени наблюдали относительно редкий распад нейтральных пионов на фотон, электрон и позитрон. В аналогичном эксперименте измерялась разность масс заряженных и нейтральных пионов на основе угловой корреляции между нейтральными пионами, образующимися, когда отрицательный пион захватывается протоном в ядре водорода.[16] В других важных экспериментах изучалась угловая корреляция между электрон-позитронными парами в распадах нейтральных пионов и был установлен редкий распад заряженного пиона на электрон и нейтрино; последнее требовало использования жидкого водорода пузырьковая камера.[17]

Исследования странных частиц

В 1954–1955 годах Штейнбергер внес свой вклад в развитие пузырьковая камера с конструкцией 15 см устройства для использования с Космотрон в Брукхейвенская национальная лаборатория. В эксперименте использовался пионный пучок для создания пар адроны с странные кварки чтобы выяснить загадочные свойства образования и распада этих частиц.[18] В 1956 году он использовал 30-сантиметровую камеру с тремя камерами, чтобы обнаружить нейтральный Сигма гиперон и измерить его массу.[19] Это наблюдение было важным для подтверждения существования симметрии аромата SU (3), которая предполагает существование странного кварка.[20]

Важная характеристика слабое взаимодействие это нарушение симметрия четности. Эта характеристика была установлена ​​путем измерения спинов и четностей многих гипероны. Стейнбергер и его сотрудники выполнили несколько таких измерений, используя большие (75 см) пузырьковые камеры с жидким водородом и разделенные пучки адронов в Брукхейвене.[21] Одним из примеров является измерение распределения инвариантной массы электрон-позитронных пар, образовавшихся при распаде Сигма-нулевые гипероны к Лямбда-нулевые гипероны.[22]

Нейтрино и слабый нейтральный ток

В 1960-х годах акцент в изучении слабого взаимодействия сместился со странных частиц на нейтрино. Леон Ледерман, Штейнбергер и Шварц построил большие искровые камеры на Nevis Labs и в 1961 году подверг их воздействию нейтрино, образующихся вместе с мюонами при распаде заряженных пионов и каонов. Они использовали Синхротрон с переменным градиентом (AGS) в Брукхейвене и получил ряд убедительных событий, в которых рождались мюоны, но не электроны.[23] Этот результат, за который они получили Нобелевскую премию в 1988 году, доказал существование типа нейтрино, связанного с мюоном, отличного от нейтрино, образующегося при бета-распаде.[24]

Исследование нарушения CP

В Нарушение CP (зарядовое сопряжение и паритет ) была установлена ​​в системе нейтральных каонов в 1964 году. Стейнбергер признал, что феноменологический параметр эпсилон (ε), который количественно определяет степень нарушения CP, может быть измерен в явлениях интерференции (см. нарушение CP). В сотрудничестве с Карло Руббиа, он провел эксперимент, находясь в творческом отпуске в ЦЕРН в течение 1965 г., который убедительно продемонстрировал ожидаемый эффект интерференции, а также точно измерил разницу в массах короткоживущих и долгоживущих нейтральных каонов.[25][26][требуется сторонний источник ]

Вернувшись в Соединенные Штаты, Стейнбергер провел эксперимент в Брукхейвене, чтобы наблюдать нарушение CP в полулептонных распадах нейтральных каонов. Асимметрия заряда напрямую связана с параметром эпсилон, который, таким образом, был точно измерен.[27] Этот эксперимент также позволил вывести фазу эпсилон и подтвердил, что CPT хорошая симметрия природы.[28]

ЦЕРН

В 1968 году Штейнбергер покинул Колумбийский университет и занял должность директора отдела в ЦЕРН.[29] Он построил там эксперимент с использованием многопроволочных пропорциональных камер (MWPC ), недавно изобретенный Жорж Чарпак.[30] MWPC, дополненные микроэлектронными усилителями, позволяли записывать гораздо большие выборки событий. Несколько результатов для нейтральных каонов были получены и опубликованы в начале 1970-х годов, включая наблюдение редкого распада нейтрального каона на пару мюонов, временную зависимость асимметрии полулептонных распадов и более точное измерение разность масс нейтральных каонов. Открылась новая эра в экспериментальной технике.[31]

Эти новые методы оказались решающими для первой демонстрации прямого CP-нарушение. В NA31 эксперимент в CERN был построен в начале 1980-х с использованием CERN Протонный синхротрон SPS 400 ГэВ. Помимо банков MWPC и адронного калориметра, в нем использовался жидкий аргон электромагнитный калориметр с исключительным пространственным и энергетическим разрешением. NA31 показал, что прямое CP-нарушение реально.[32]

Штейнбергер работал над АЛЕФ эксперимент на Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP), где он выступал в качестве представителя эксперимента.[33] Одним из первых достижений эксперимента ALEPH было точное измерение количества семейств лептоны и кварки в Стандартная модель путем измерения распада Z-бозон.[34]

Он ушел из ЦЕРНа в 1986 году и стал профессором Scuola Normale Superiore di Pisa в Италии.[6] Он продолжал сотрудничать с лабораторией ЦЕРН, когда ему было за 90.[35][5]

Нобелевская премия

Steinberger был награжден Нобелевская премия по физике в 1988 г. «за метод нейтринного пучка и демонстрацию дублетной структуры лептонов через открытие мюонного нейтрино».[36] Он разделил приз с Леон М. Ледерман и Мелвин Шварц; на момент исследования все три экспериментатора находились на Колумбийский университет.[37]

В эксперименте использовалась плата за пион лучи, генерируемые синхротроном с переменным градиентом на Брукхейвенская национальная лаборатория. Пионы распались до мюоны которые были обнаружены перед стальной стеной; то нейтрино были обнаружены в искровых камерах, установленных за стеной. Совпадение мюонов и нейтрино продемонстрировало, что второй вид нейтрино был создан в связи с мюонами. Последующие эксперименты показали, что это нейтрино отличается от нейтрино первого рода (электронного). Штайнбергер, Ледерман и Шварц опубликовали свои работы в Письма с физическими проверками в 1962 г.[23]

Он вручил свою Нобелевскую медаль Средняя школа Нью-Трира в Виннетка, Иллинойс (США), где он был выпускником.[38]

Он также был награжден Национальная медаль науки в 1988 году тогдашним президентом США Рональд Рейган[5] и был получателем Маттеуччи Медаль в 1990 году из Итальянская Академия Наук.[39]

Избранные публикации

Личная жизнь

Первый брак Штейнбергера с Джоан Борегар закончился разводом, после которого он женился на своей бывшей студентке и биологе Синтии Альфф.[40][6] У него было четверо детей, по два от каждого брака.[40] Его сын Нед Штайнбергер является основателем одноименная компания для безголовых гитар и басов, а его дочь Юлия Штайнбергер экономист-эколог Университет Лозанны.[41] Как атеист и гуманист, Штейнбергер был лауреатом гуманистической Международная академия гуманизма.[42][43] По его собственным словам, он любил теннис, альпинизм и парусный спорт.[6]

Он умер 12 декабря 2020 г. в своем доме в г. Женева. Ему было 99 лет.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вайль, Мартин. «Джек Стейнбергер, лауреат Нобелевской премии по физике, умер в возрасте 99 лет». Вашингтон Пост. ISSN  0190-8286. Получено 17 декабря, 2020.
  2. ^ "ВДОХНОВЛЯТЬ". inspirehep.net. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  3. ^ «Эрик Л. Шварц - AI Profile». www.aminer.org. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  4. ^ "Дэвид Роберт Нигрен | Изучите Техасский университет в Арлингтоне". Техасский университет в Арлингтоне. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  5. ^ а б c d е ж грамм час Мартин, Дуглас (16 декабря 2020 г.). «Джек Стейнбергер, лауреат Нобелевской премии по физике, умер в возрасте 99 лет». Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  6. ^ а б c d е ж грамм "Джек Штайнбергер - Биографический". www.nobelprize.org. В архиве с оригинала на 1 сентября 2020 г.. Получено 16 декабря, 2020.
  7. ^ МакМюррей, Эмили Дж .; Косек, Джейн Келли; Валад, Роджер М. (1995). Выдающиеся ученые двадцатого века: S-Z. Гейл Исследования. ISBN  978-0-8103-9185-7. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 16 декабря, 2020.
  8. ^ Chattopadhyay, Swapan; Ликкен, Джозеф Д. (13 октября 2017 г.). Фермилаб, 50 лет. World Scientific. ISBN  978-981-322-747-7.
  9. ^ "Физик, лауреат Нобелевской премии Джек Стейнбергер". freepressonline.com. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  10. ^ Штейнбергер, Дж. (1 октября 2013 г.). «Два эксперимента с космическими лучами в 40-х годах, один из них - моя кандидатская диссертация». Nuclear Physics B - Proceedings Supplements. Материалы IV Международной конференции по физике элементарных частиц и фундаментальной физике в космосе. 243–244: 25–30. Bibcode:2013НуФС.243 ... 25С. Дои:10.1016 / j.nuclphysbps.2013.09.018. ISSN  0920-5632. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  11. ^ Дж. Штейнбергер (1949). «Об использовании полей вычитания и временах жизни некоторых типов распадов мезонов». Физический обзор. 76 (8): 1180. Bibcode:1949ПхРв ... 76.1180С. Дои:10.1103 / PhysRev.76.1180. Архивировано из оригинал 10 декабря 2012 г.
  12. ^ «КХД, с самого начала до его упорно нерешенные проблемы» (PDF). Международный журнал современной физики A. 34 (32): 1930015–432. 2019. arXiv:1910.13891. Bibcode:2019IJMPA..3430015D. Дои:10.1142 / S0217751X19300151. S2CID  204961417. Получено 16 декабря, 2020. | first1 = отсутствующий | last1 = (помощь)
  13. ^ Дж. Штейнбергер; В. К. Х. Панофски; Дж. Стеллер (1950). "Доказательства рождения нейтральных мезонов фотонами". Физический обзор. 78 (6): 802. Bibcode:1950PhRv ... 78..802S. Дои:10.1103 / PhysRev.78.802. Архивировано из оригинал 15 декабря 2012 г.
  14. ^ а б Мартин, Дуглас (16 декабря 2020 г.). «Джек Стейнбергер, лауреат Нобелевской премии по физике, умер в возрасте 99 лет». Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 16 декабря, 2020.
  15. ^ К. Чедестер; П. Айзекс; А. Сакс; Дж. Штейнбергер (1951). «Полные сечения π-мезонов на протонах и некоторых других ядрах». Физический обзор. 82 (6): 958. Bibcode:1951ФРВ ... 82..958С. Дои:10.1103 / PhysRev.82.958. Архивировано из оригинал 12 декабря 2012 г.
  16. ^ В. Чинковский; Дж. Штейнбергер (1954). «Разность масс нейтральных и отрицательных π-мезонов». Физический обзор. 93 (3): 586. Bibcode:1954ПхРв ... 93..586С. Дои:10.1103 / PhysRev.93.586.
  17. ^ Г. Импедулия; Р. Плано; А. Проделл; Н. Самиос; М. Шварц; Дж. Штейнбергер (1958). «β-распад пиона». Письма с физическими проверками. 1 (7): 249. Bibcode:1958ПхРвЛ ... 1..249И. Дои:10.1103 / PhysRevLett.1.249.
  18. ^ Р. Бадде; М. Кретьен; Дж. Лейтнер; Н.П. Самиос; М. Шварц; Дж. Стейнбергер (1956). «Свойства тяжелых нестабильных частиц, производимых 1,3 БэВ π− мезоны ». Физический обзор. 103 (6): 1827. Bibcode:1956ПхРв..103.1827Б. Дои:10.1103 / PhysRev.103.1827.
  19. ^ Р. Плано; Н. Самиос; М. Шварц; Дж. Штейнбергер (1957). "Демонстрация существования Σ0 гиперон и измерение его массы ». Il Nuovo Cimento. 5 (1): 216. Bibcode:1957NCim .... 5..216P. Дои:10.1007 / BF02812828. S2CID  118504283.
  20. ^ Георгий, Ховард (8 января 2008 г.). "Ароматизатор SU (3) Симметрии в физике частиц". Физика сегодня. 41 (4): 29–37. Дои:10.1063/1.881148. ISSN  0031-9228. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  21. ^ Ф. Эйслер, Р. Плано, А. Проделл, Н. Самиос, М. Шварц, Дж. Стейнбергер, П. Басси, В. Борелли, Г. Пуппи, Г. Танака, П. Волошек, В. Зоболи, М. Конверси, П. Францини, И. Маннелли, Р. Сантанджело, В. Сильвестрини, Д. А. Глейзер, К. Грейвс, М. Л. Перл Демонстрация несохранения четности при распаде гиперона..Phys. Ред. 108, 1353 - Опубликовано 1 декабря 1957 г.
  22. ^ К. Альф-Штайнбергер; и другие. (1963). Отчет о Сиенской конференции 1963 года: 205. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  23. ^ а б Г. Дэнби; Ж.-М. Гайяр; К. Гулианос; Л. М. Ледерман; Н. Б. Мистри; М. Шварц; Дж. Штайнбергер (1962). «Наблюдение за реакциями нейтрино высоких энергий и существованием двух видов нейтрино». Письма с физическими проверками. 9 (1): 36. Bibcode:1962ПхРвЛ ... 9 ... 36Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.9.36. Архивировано из оригинал 5 декабря 2012 г.
  24. ^ «Нобелевская премия по физике 1988 г.». NobelPrize.org. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  25. ^ К. Альф-Штайнбергер; и другие. (1966). "KS и KL интерференция в π+π− режим распада, CP-инвариантность и KS−KL разница масс ». Письма по физике. 20 (2): 207. Bibcode:1966ФЛ .... 20..207А. Дои:10.1016/0031-9163(66)90937-1.
  26. ^ К. Альф-Штайнбергер; и другие. (1966). "Дальнейшие следствия вмешательства KS и KL в π+π− режимы распада ». Письма по физике. 21 (5): 595. Bibcode:1966ФЛ .... 21..595А. Дои:10.1016/0031-9163(66)91312-6.
  27. ^ С. Беннетт; Д. Нигрен; Х. Зааль; Дж. Штейнбергер; Дж. Сазерленд (1967). «Измерение зарядовой асимметрии в распаде
    K0
    L     →
    π±
    +
    е∓
    + ν ". Письма с физическими проверками. 19 (17): 993. Bibcode:1967PhRvL..19..993B. Дои:10.1103 / PhysRevLett.19.993.
  28. ^ Сигел, Итан. «Это единственная симметрия, которой Вселенная никогда не должна нарушать». Forbes. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  29. ^ "С днем ​​рождения, Джек Штайнбергер". ЦЕРН. Получено 17 декабря, 2020.
  30. ^ "Статья Чарпака 1968 г. о многопроволочных пропорциональных счетчиках | ЦЕРН". home.cern. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  31. ^ Саули, Фабио (12 мая 2004 г.). «От пузырьковых камер к электронным системам: 25 лет эволюции детекторов частиц в ЦЕРНе (1979–2004 гг.)» (PDF). Европейская организация ядерных исследований. В архиве (PDF) с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 16 декабря, 2020.
  32. ^ Х. Буркхардт; и другие. (1988). «Первое свидетельство прямого нарушения CP». Письма по физике B. 206 (1): 169. Bibcode:1988ФЛБ..206..169Б. Дои:10.1016/0370-2693(88)91282-8.
  33. ^ "CERN Accelerators - Jack Steinberger". ЦЕРН. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  34. ^ Д. Декамп; и другие. (1989). «Точное определение числа семейств с легкими нейтрино и парциальных ширин Z-бозона». Письма по физике B. 235 (3–4): 399. Дои:10.1016 / 0370-2693 (90) 91984-Дж. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 12 июля, 2019.
  35. ^ "Джек Штайнбергер (1921-2020)". ЦЕРН. Получено 18 декабря, 2020.
  36. ^ Энтони, Катарина (11 июля 2011 г.). «В разговоре с лауреатом Нобелевской премии Джеком Стейнбергером». Бюллетень ЦЕРН (28–29).
  37. ^ «Нобелевская премия по физике 1988 г.». NobelPrize.org. В архиве из оригинала 17 июня 2018 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  38. ^ "ЗНАМЕНИТОСТИ ХОДИЛИ ПО ЭТИМ ЗАЛАМ СЛАВЫ - Chicago Tribune". webcache.googleusercontent.com. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  39. ^ "Медалья Маттеуччи - Академия XL" (на итальянском). В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 17 декабря, 2020.
  40. ^ а б "Вашингтон Пост - некролог Джека Стейнбергера". Вашингтон Пост. В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 16 декабря, 2020.
  41. ^ "Physik-Nobelpreisträger Jack Steinberger ist gestorben". inFranken.de (на немецком). В архиве с оригинала 17 декабря 2020 г.. Получено 15 декабря, 2020.
  42. ^ Международная академия гуманизма В архиве 24 апреля 2008 г. Wayback Machine на сайте Совета светского гуманизма. Проверено 18 октября 2007 г. Часть этой информации также находится на Международный гуманистический и этический союз В архиве 18 апреля 2012 г. Wayback Machine интернет сайт
  43. ^ Иштва ́н Харгиттай, Магдольна Харгиттай (2006). Кандидат наук VI: Больше разговоров с известными учеными. Imperial College Press. п. 749. ISBN  9781860948855. Джек Штайнбергер: «После моего последнего посещения синагоги я стал немного антиеврейским, но мой атеизм не обязательно отрицает религию».

внешняя ссылка