g9t3tu
(n. 1920)
Fizician american de origine olandeza, laureat al premiului Nobel in
1981, impreuna cu A.L. Schawlow si K.M. Siegbahn
S-a nascut la 11 martie 1920 in Dordrecht, Olanda.
Ajuns, iri S.U.A., profesor de fizica aplicata la Universitatea Harvard,
devine cunoscut pentru cercetarile sale privind pompajul in maseri, rezonanta
magnetica nucleara, rezonanta feromagnetica. Premiul Nobel pentru fizica i s-a
atribuit in 1981 in special pentru lucrarile sale teoretice si experimentale
in domeniul opticii neliniare.
Optica neliniara este un domeniu nou, care se ocupa cu studiul propagarii luminii
in medii al caror indice de refractie nu este con-stant, ci depinde de
intensitatea fasciculului de lumina ca urmare a interactiunii dintre undele
de lumina si electronii optici ai mediului. Aceasta influenta se datoreaza oscilatiilor
componentei electrice a campului electromagnetic si, cum intensitatea
luminii este proportionala cu patratul amplitudinii vectorului camp electric
(I -I E2), expresia indicelui de refractie se poate scrie sub forma: n=n0 +cIE2+... unde o este un coeficient de proportionalitate a carui valoare este mica. Daca
lumina are o intensitate mica, o E2 este neglijabil si indicele de refractie
n no se poate considera constant (cazul opticii liniare).
Daca se utilizeaza un fascicul laser de putere, inf1uenta sa asupra indicelui
de refractie devine sesizabila si intram deja in domeniul opticii neliniare
(n este variabil). Cercetarile experimentale in acest domeniu au inceput
abia dupa aparitia laserelor de putere.
Contributia profesorului N. Bloembergen la dezvoltarea opticii neliniare consta
in studii referitoare la teoria polarizarii neliniare, lucrari teoretice
si experimentale privind fenomenele ondulatorii la granita mediilor neliniare,
studiul inf1uentei radiatiei laser asupra generarii armonicelor optice si a
difuziei combinate fortate si altele.
Arthur Leonard SCHAWLOW
(n. 1921)
Fizician american, laureat al premiului Nobel in 1981, impreuna
cu N. Bloembergen si K. M. Siegbahn
S-a nascut la Mount Vernon, statul New York, in 5 mai 1921.
A lucrat la laboratoarele Bell Telephone (1951-1961), apoi, in
1961, a devenit profesor de fizica la Universitatea Stanford din California,
unde ulterior a fost numit si director al Departamentului de fizica. A lucrat
in diverse domenii: spectroscopie optica , microunde, electronica cuantica
(lasere) si supraconductibilitate.
Impreuna cu cumnatul sau, C.H. Townes (laureat Nobel pentru fizica in
1964) a fost unul dintre inventatorii laserului.
Premiul Nobel pentru fizica i-a fost acordat pentru lucrarile sale in
domeniul spectroscopiei cu lasere, recompensand astfel activitatea sa
in domeniul constructiei si aplicatiilor laserelor.
Kai M. SIEGBAHN
(n. 1918)
Fizician suedez, laureat al premiului Nobel in 1 981, impreuna
cu N. Bloembergen si A.L. Schawlow
S-a nascut la Lund, Suedia, in 20 aprilie 1918, fiind fiul profesorului
Karl Manne Siegbahn, laureat al premiului Nobel pentru fizica in 1924.
Djn 1951 a fost profesor la Scoala regala de tehnologie din Stockholm (Institutul
politehnic) apoi la Universitatea Uppsala (1954), unde a predat fizica atomica
si moleculara si a pus la punct aparatul ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical
Analy-sis), care perinite analiza fina a suprafetei unui material cu ajutorul
radiatiilor X.
Premiul Nobel pentru fizica i-a fost atribuit pentru succesele sale in
domeniul spectroscopiei electronice. Spectroscopia electronica se ocupa cu analiza
‚iilor f3 emise in urma unor procese nucleare (dezintegrare f3 etc.)
si formate din electroni rapizi, precum si a radiatiilor 3 formate din electronii
scosi din norul electronic al atomului.
Experimental s-a constatat ca exista un spectru f3 continuu peste care se suprapune
un spectru 3 discontinuu (de linii). Generarea spectrului de linii se explica
prin interactiunea nucleului radioactiv cu norul electronic al atomului. Mai
exact, in urma dezintegrarii, nucleul — ramas in stare excitata
— trece pe un nivel energetic inferior, fie prin emisia unui foton ‘y
care preia diferenta de energie, fie prin emisia unui electron de conversie
din norul electronic al atomului. Masurarea intensitatii liniilor f3 permite
calcularea energiilor corespunzatoare tranzitiilor nucleare si obtinerea unor
informatii foarte importante privind procesele nucleare. Spectroscopia f3 permite
cunoasterea mai profunda a proprietatilor nucleului atomic. K.M. Siegbahn are
meritul de a fi realizat si perfectionat spectrometrele 3 utilizate astazi in
laboratoarele de cercetari nucleare din intreaga lume.
Kenneth G. WILSON
(n. 1936)
Fizician teoretician american, laureat al premiului Nobel pentru fizica in
anul
1982.
S-a nascut la Waltham (Massachusetts, S.U.A.) in 8 iunie 1936, fiind fiul
unui chimist celebru, colaborator al lui L. C. Pauling (laureat al premiului
Nobel pentru chimie in 1954 si al premiului Nobel pentru pace in
1962).
A studiat la Universitatea Harvard si s-a specializat in fizica particulelor
elementare la Institutul de tehnologie din California (Caltech), unde si-a sustinut
teza de doctorat la care a lucrat sub indrumarea cunoscutului fizician
teoretician Murray Gell-Mann (creatorul teoriei quarkurilor — premiul
Nobel pentru fizica in 1969).
Dupa obtinerea doctoratului a lucrat la Centrul international pentru cercetari
nucleare (CERN) de la Geneva, Elvetia.
In 1963, cand se afla deja la Geneva, a elaborat o lucrare —
bazata pe analiza dimensio-nala — in care a incercat sa explice
interactiunile la mica distanta in campurile cuantice, dar si-a
dat seama ca solutia propusa de el nu este multumitoare.
In 1971, dupa intoarcerea in S.U.A., la Universitatea Cornell, K.
Wilson are ideea de a aplica o metoda utilizata in fizica cuantica, numita
metoda grupului de renormalizare, la studierea starilor critice si a transformarilor
de faza care le insotesc. O asemenea stare critica apare in cursul
transformarii de faza lichid-vapori, cand temperatura amestecului (sistemul
lichid + vapori) atinge o valoare numita temperatura critica, deasupra careia
substanta poate exista numai in faza gazoasa. Starii critice ii
corespunde, pe izotermele lui Andrews, un punct critic caracterizat printr-o
presiune critica, o temperatura critica si un volum critic.
Asemenea stari critice se intalnesc si in alte situatii: in
tranzitia de la ordine la dezordine in aliaje, in trecerea de la
starea magnetica ordonata (feromagnetism) la starea magnetica dezordonata (paramagnetism)
la atingerea temperaturii numite punct Curie, in trecerea unui fluid din
starea normala in starea de supraf1uiditate (punctul 2I.) etc.
K. Wilson a reusit sa creeze o teorie unitara care include rezultatele anterioare
obtinute de Heisenberg, Landau si altii si care descrie comportarea tuturor
acestor sisteme diferite aflate in stare critica. E1 a calculat parametrii
specifici ai acestor stari, ajungand la rezultate in concordanta
cu cele obtinute pe cale experimentala. De asemenea, pe baza aceleiasi teorii,
el a reusit sa explice efectul Kondo (anomalia variatiei rezistivitatii datorita
impuritatilor magnetice).
Pentru teoria sa privind fenomenele critice, Kenneth G. Wilson a primit premiul
Nobel pentru fizica in 1982.
Subrahmanyan CHANDRASEKHAR
(1910-1995)
Astrofizician american de origine indiana, laureat al premiului Nobel pentrufizica
in 1983, impreuna cu WA. Fowler
S-a nascut 1a 19 octombrie 1910 la Lahore, India.
A fost profesor Ia Universitatea din Chicago, S.U.A.
Initial specialist in hidrodinamica si termodinamica, el a aplicat metodele
utilizate in aceste domenii la studiul comportarii materiei stelare si
a turbulentelor care insotesc miscarea acesteia. Este cunoscut si pentru
alte lucrari de astronomie teoretica: studiul polarizarii luminii planetelor, teoria cosinogonica si mai cu seama, cercetarile privind radiatia
stelara. E1 a stabilit existenta unei mase stelare limita de aproximativ 1,4
ori masa Soarelui — nurnita astazi „masa Chandrasekhar” —
in functie de care se produce evolutia ulterioara a unei stele ajunse
in faza de giganta rosie. Tot el a dat o explicatie a formarii asa-numitelor
„gauri negre” din Univers.
A decedat la Chicago, S.U.A., in 21 august 1995, avand varsta
de 85 de ani.
William Alfred FOWLER
(1911- 1995)
Astrofizician american, laureat al premiului Nobel pentrufizica in 1983,
impreuna cu fizicianul de origine indiana S. Chandrasekhar
S-a nascut la 9 august 1911 in Pittsburgh, S.U.A.
Dupa urcarea diferitelor trepte ale ierarhiei universitare, devine profesor
la Institutul de tehnologie din California. Desi specializat in fizica
nucleara, el se orienteaza, la inceputul anilor ‘50, spre astrofizica,
in dezvoltarea careia a avut o contributie majora in problema nucleosintezei
stelare.
A decedat in 14 martie 1995 la Pasadena (California, S.U.A.).
Contributiile lui W Fowler si S. Chandrasekhar la dezvoltarea astrofizicii stelare,
pentru care cei doi savanti au primit premiul Nobel pentru fizica in 1983,
se refera la elaborarea unei teorii coerente care explica intr-un mod
plauzibil nasterea si evolutia stelelor.
W Fowler, in colaborare cu E Hoyle, a analizat din punct de vedere teoretic
procesele fizice care au loc in nuc1eul stelelor, iar Chandrasekhar a
elaborat teoria cosmogonica privind evolutia acestora. Conform teoriei lor,
o stea se formeaza din nori de materie interstelara in urma unui proces
de contractie (condensare) datorat fortelor gravitationale care actioneaza injurul
unui nucleu dens, existent anterior. Ca urmasre a cresterii temperaturii la
valori de ordinul milioanelor de grade, se declanseaza reactii nucleare de fuziune
care au ca rezultat transformarea hidrogenului in heliu. De la un moment
dat, masa radiatiilor emise echilibreaza contractia gravitationala si steaua
devine stabila pentru o perioada lunga de timp, de ordinul miliardelor de ani.
Datorita scaderii rezervei de hidrogen, radiatiile scad si ele treptat in
intensitate, contractia gravitationala reincepe, temperatura nucleului
stelei creste din nou pana la o valoare care determina declansarea unor
noi reactii termonucleare de fuziune a nucleelor de heliu, care se transforma
in nuclee de carbon. Ca urmare a degajarii de energie, steaua se dilata,
ajungand la dimensiuni enorme — proces care duce, in acelasi
timp, la racirea suprafetei stelei, astfel incat ea se transforma
intr-o giganta rosie, stare in care ramane cateva milioane
de ani.
Dupa epuizarea combustibilului nuclear, datorita fortelor gravitationale se
produce o prabusire gravitationala (colaps gravitational) si evolutia stelei
— in functie de masa ei — intra intr-o noua faza, explicata
de S. Chandrasekhar: daca masa stelei este mai mica decat de aproximativ
1,4 ori masa Soarelui, invelisul exterior al gigantei rosii (anvelopa)
se destrama intr-o nebuloasa planetara, iar restul stelei — incluzand
nucleul acesteia —se contracta, formandu-se o pitica alba. Aceasta
este o stea de dimensiuni mici, in care densitatea materiei atinge valori
de ordinul a 1011 kg/m3, iar temperatura de la suprafata ei depaseste 50 000
K, ceea ce explica culoarea ei alba. Prin racire, pitica alba se transforma
treptat intr-o pitica neagra -. un corp ceresc lipsit de lumina proprie
si deci invizibil.
Daca masa stelei este mai mare decat de 1,4 ori masa Soarelui , giganta
rosie explodeaza si astfel se naste o supernova, producandu-se o degajare
fantastica de energie, luminozitatea stelei creste de milioane de ori pentru
o perioada foarte scurta de timp (cateva zile). In urma exploziei,
straturile exterioare sunt expulzate in spatiul interstelar, iar materia
din zona centralase contracta, transformandu-se intr-o stea neutronica,
numita astfel pentru ca, datorita contractiei foarte puternice, densitatea materiei
atinge valori de ordinul a 10II kg/m3, incat protonii fuzioneaza
cu electronii, transformandu-se in neutroni.
O stea neutronica este de dimensiuni mici, raza ei fiind de cativa kilometri,
dar ea concentreaza o cantitate imensa de materie, masa ei fiind aproximativ
de 2 ori mai mare decat masa Soarelui.
Daca masa gigantei rosii depaseste de 10 ori masa Soarelui, atunci dupa explozia
ei iau nastere zone in care — datorita fortelor gravitationale foarte
puternice, exercitate de resturile de materie stelara — se absoarbe totul,
inclusiv radiatiile luminoase, astfel ca nimic nu scapa in exterior, aceste
zone fiind numite gauri negre (in engleza „black holes”).
Carlo RUBBIA
(n. 1934)
Fizician experimentator italian, laureat al premiului Nobel in 1984,
impreuna cu fizicianul olandez Simon Van der Meer
S-a nascut la Gorizia, Italia, in 1934.
A fost sustinator si realizator al ideii lui Simon Van der Meer de a transforma
camera de acccelerare a unui accelerator conventional intr-un inel in
care sa se produca ciocniri frontale proton-antiproton (inel de coliziune) pentru
a obtine noi particule la energii foarte mari. In acest scop, impreuna
cu colaboratorii lui, a amenajat acceleratorul de protoni de 400 GeV ( Super
Proton Syncrotron) de la CERN, Geneva, reusind ca, dupa efectuarea unor experimente
dificile, de lunga durata, sa demonstreze experimental (1983) existenta bosonilor
.
Simon VAN DER MEER
(n. 1925)
Fizician olandez, laureat al premiului Nobel in 1984. pe care l-a obtinut
impreuna cu fizicianul italian Carlo Rubbia
S-a nascut la La Haye, Olanda, in 1925.
A inventat si a experimentat in 1972 o metoda de obtinere a unui fascicul
de antiprotoni suficient de intens pentru a putea fi mentinut intr-un
inel de coliziune, ceea ce i-a permis mai tarziu lui Carlo Rubbia si echipei
pe care a condus-o sa realizeze experimentele de coliziune proton-antiproton,
efectuate la CERN, Geneva, in 1983, care au condus la descoperirea bosonilor
.
Existenta bosonilor W si Z0 fusese prezisa cu multi ani mai inainte de
teoreticienii S. Glashow, A. Saiam si S. Weinberg, toti trei laureati ai premiului
Nobel in 1979 pentru crearea teoriei unificate a interactiunii electromagnetice
si a interactiunii slabe. Conform acestei teorii, bosonii trebuia sa fie niste
particule foarte grele, a caror masa sa corespunda unei energii de 81 GeV pentru
bosonii W respectiv 93 GeV pentru bosonii Z0. Pentru obtinerea lor era necesara
realizarea unor reactii nucleare in care sa se elibereze o energie corespunzatoare
masei acestor particule. Obtinerea unor particule accelerate la o asemenea energie
(in jurul valorii de100 GeV) a fost posibila numai prin ciocnirile frontale
proton-antiproton, produse in inelul acceleratorului SPS la CERN, Geneva,
special amenajat in acest scop de C. Rubbia si colaboratorii lui. Dificultatea
realizarii experimentului a constat in obtinerea unui fascicul de antiprotoni
stabil si suficient de intens, problema a carei solutie fusese gasita anterior
de S. Van der Meer, care a pus la punct tehnica numita „racire stocastica”
a antiprotonului.
La reusita acestor experitnente complexe si diflcile au contribuit mii de oaineni,
iar prelucrarea datelor a necesitat, de asemenea, un volum urias de munca. Pentru
a ne da seama de dtmensturnle efortului depus pentru ducerea la bun sfarsit
a acestui program de cercetare, este suflcient sa retinem ca la un miliard de
ciocniri proton-antiproton se produc, in medie, doar 30 de bosoni WI,
tot atatia bosoni W si circa 10 bosoni Z0, in rest rezultand
o ploaie de alte particule. Deoarece bosonii W si Z se dezintegreaza dupa un
timp foarte scurt (1025 s), aparitia lor poate fi conflrmata numai prin urmarirea
particulelor e + (pozitron) si e— (electron) de mare energie, rezultate
prin dezintegrarea lor. A fost necesara rea1izarea catorva zeci de miliarde
de coliziuni proton-antiproton pentru ca flzicienii experimentatori sa ajunga
la rezultate concludente, care sa probeze existenta bosonilor W si Z0, confirmand
astfel teoria unificata a interactiunii electromagnetice si a interactiunii
slabe.
Pentru activitatea lor stiintiflca, ce a dus la demonstrarea, pe ca1e experimentala,
a existentei bosonilor W si Z0, fizicienii C. Rubbia si S. Van Der Meer au primit
impreuna premiul Nobel pentru flzica in 1984.
Klaus von KLITZING
(n. 1943)
Fizician experimentator german, laureat al premiului Nobel in ) 985
S-a nascut in 1943 la Schroda (astazi Sroda Wielkopolska, in Polonia).
Si-a inceput studiile superioare la Universitatea tehnica din Braunschweig
si le-a continuat, in 1972, la Universitatea Wiirzburg. Dupa un stagiu
la Universitatea din Oxford, Anglia, a obtinut titlul de doctor in fizica
in 1978, apoi, obtinand o bursa Heisenberg —si-a continuat
cercetarile experimentale la Universitatea Wiirzburg. A observat prima data
efectul Hall cuantic in timpul unui stagiu efectuat la Laboratorul de
campuri magnetice intense a1 CNRS, de la Grenoble, Franta, in 1980.
Intors la Wiirzburg, face masuratori mai precise asupra acestui fenomen,
masuratori pe care le continua in laboratoarele Universitatii tehnice
din Munchen — unde, pentru oscurta perioada, a fost profesor asociat —
si apoi la Institutul „Max Planck” pentru fizica solidului, din
Stuttgart, al carui director devine.
Pentru a intelege in ce consta descoperirea facuta de Klaus von
Klitzing este necesar sa cunoastem in ce consta efectul Ha11 clasic —
fenomen descoperit in 1880 de fizicianul american cu acelasi nume. Daca
o lamela conductoare sau semiconductoare (proba de materia1), parcursa de un
curent electric longitudinal cu intensitatea I, este plasata intr-un camp
magnetic transversa1 de inductie B , atunci intre fetele opuse ale acesteia
(M si N) apare o tensiune electrica numita tensiune Ha11.
Efectul Hall cuantic se produce la temperaturi foartejoase, intr-un camp
magnetic foarte intens (10-15 T) si in conditiile in care proba
de material (lama semiconductoare) este foarte subtire. Atunci, rezistenta Hall
are valoare cuantificata.
Descoperirea efectului HaIl cuantic a reprezentat un succes al fizicii experimentale,
desi explicarea lui in acel moment nu era cunoscuta. Pentru descoperirea
efectului Hall cuantic, Klaus von Klitzing a primit premiul Nobel pentru fizica
in anul 1985.
Gerd BINNIG
(n. 1947)
Fizician german, laureat al premiului Nobel in 1 986, impreuna cu
Heinrich Rohrer si Ernst Ruska
S-a nascut la Frankfurt, Germania, in anul 1947.
Este diplomat al Universitatii din Frankfurt din 1978 si in acelasi an
intra ca cercetator la laboratoarele I.B.M. din Zurich. Aici concepe, impreuna
cu H. Rohrer, primul microscop electronic cu baleiaj folosind efectul tunel,
microscop care permite obtinerea imaginii tridimensionale a unei suprafete Ia
scara atomica — realizare pentru care cei doi au primit premiul Nobel
pentru fizica in 1986, impreuna cu E. Ruska, inventatorul primului
microscop electronic.
Heinrich ROHRER
(n. 1933)
Fizician elverian, laureat al premiului Nobel in 1986, impreuna
cu G. Binnig Ii E. Ruska
S-a nascut in 9 iunie 1933 in orasul Buchs din Elvetia.
Diplomat al Institutului federal de tehnologie din Ziirich (1960), el intra
in 1963 ca cercetator la laboratoarele I.B.M. din acelasi oras. H. Rohrer
— impreuna cu G. Binnig, care lucra la acelasi centru de cercetari
din 1978 — a conceput si realizat in 1981 primul microscop electronic
cu baleiaj, bazat pe efectul tunel, realizare pentru care ambii au fost recompensati
cu premiul Nobel pentru fizica in 1986, impreuna cu Ernst Ruska.
Ernst RUSKA
(1906-1988)
Fizician german, laureat al premiului Nobel in 1986, impreund cu
G. Binnig Ii H. Rohrer
S-a nascut in 25 decembrie 1906, la Heidelberg, Germania.
A absolvit Institutul Politehnic din Miinchen, dupa care si-a sustinut teza
de doctorat la Berlin, in 1933. In perioada 1940-1955 a lucrat ca
cercetator stiintific la firma Siemens. Din anul 1955 a fost directorul Institutului
de microscopie electronica „Fritz Haber”, iar din 1959 a fost numit
profesor la catedra de optica electronica si microelectronica a Institutului
Politehnic din Berlinul de Vest.
A murit la Berlin, la 30 mai 1988, in varsta de 81 de ani si cinci
luni, dupa aproximativ doi ani de la inmanarea premiului Nobel pentru
fizica.
Ernst Ruska este considerat astazi parintele microscopului electronic. Este
interesant faptul ca Ii-a inceput cercetarile care 1-au condus in
final la realizarea microscopului electronic fara sa cunoasca in prealabil
teoria lui de Broglie si nici rezultatele experimentului efectuat de Davisson
si Germer, care puneau in evidenta proprietatile ondulatorii ale electronilor.
La inceput, fiind proaspat inginer (1928), s-a ocupat de rezolvarea unor
probleme de optica electronica privind foca1izarea fasciculului de electroni
iritr-un tub catodic, in vederea ameliorarii performantelor osciloscopului
catodic. Mai intai a experimentat utilizarea lentilelor electrostatice
* Cu ajutorul unor mecanisme foarte precise, varful metalic este plimbat
deasupra probei in plan orizontal de la stanga la dreapta (in
lungul axei Ox), dupa care sare la randul urmator (printr-o mica deplasare
in lungul axei Oy) asa cum, de exemplu, citim o pagina de carte. si apoi, urmarind sa obtina rezuitate mai bune, a construit si utilizat lentile
electrornagnetice. Deoarece fasciculele de electroni, la trecerea prin aceste
lentile electronice, se comporta ase-manator cu fasciculele de lumina ia trecerea
lor prin lentile optice, lui E. Ruska i-a venit ideea de a incerca sa
reaiizeze un rnicroscop in care in locul fasciculeior de lumina
sa utilizeze un fascicui de electroni, iarin locul lentiielor optice obisnuite
sa foloseasca lentile electromagnetice. Conversia imaginii eiectronice in
imagine optica se realizeaza prin proiectia ei pe un ecran fluorescent. Primele
incercari, facute in colaborare cu Max Kroil, au avut ca rezultat
construirea unui modei rudimentar (1931), capabil sa obtina o imagine marita
de 16 ori a unei grile metalice. Doi ani mai tarziu, in 1933, E.
Ruska a reusit sa construiasca un microscop electronic cu o putere de marire
de 12 000 de ori si cu o rezolutie de 55 A — performante net superioare
microscopului optic. Puterea de marire superioara a microscopuiui electronic
se explica prin faptui ca iungimea de unda a electroniior este de cateva
mii de ori mai mica decat lungimea de unda a luminii, ceea ce face posibila
cresterea puterii de rezolutie la o valoare in jur de 2 A.
Aparatul construit de Ruska, la fei ca si rnicroscoapele electronice actuale,
era format dintr-un tun electronic care genereaza fasciculul de eiectroni, o
lentiia (sau sistem de Ientile) condensor — cu ajutorul careia fasciculul
de electroni este proiectat pe proba de examinat —‚ lentiia (sau
sistemui de lentile) obiectiv, ientila de pr oiectie si o incinta vidata in
care se introduce proba*. In plus, orice microscop electronic mai este echipat
cu o instaiatie de vid inait si cu un genera-tor de inaita tensiune
pentru accelerarea eiectronilor.
Eforturile depuse de Ruska si de colaboratorii lui au condus la construirea
de catre firma Siemens a primului microscop electronic de serie in 1953.
Microscoapele electronice obisnuite actuale au o putere de marire de circa 100
000 de ori, iar cele mai perfectionate ating o putere de marire de 1 milion
de ori. Cu ajutorul microscopuiui electronic s-au facut descoperiri importante
in studiui structurii metalelor, genetica, inframicrobiologie etc.
Ca o recunoastere tarzie a meriteior sale privind inventarea microscopului
electronic si pentru munca depusa pentru perfectionarea acestuia pe parcursui
mai muitor decenii, Ernst Ruska a fost rasplatit cu premiul Nobei pentru
fizica in 1986, cand el avea aproape 80 de ani.
Johannes Georg BEDNORZ
(n. 1950)
Fizician german, laureat al premiului Nobel in 1 987,
impreuna cu fizicianul elvetian K. A. Muller
J. G. Bednorz s-a nascut ia Neuenkirchen, Germania, in 1950.
Dupa absolvirea Universitatii din Munster, in 1976, a intrat, in
1982, ca cercetator la Laboratoarele I.B.M. din Zurich, unde si-a pregatit doctoratul
sub indrumarea lui K.A. Mi11er. Impreuna au descoperit noi materiaie
cu proprietati supraconductoare, descoperire pentru care au primit premiul Nobel
pentru fizica in 1987.
Karl Alexander MULLER
(n. 1927)
Fizician elverian, laureat al premiului Nobel in 1987,impreuna
cu fizicianul german J.G. Bednorz.
Karl Alexander Mtiller s-a nascut la Bale, Elvetia, in 1927.
Dupa obtinerea diplomei universitare la Institutul federal de tehnologie din
Zurich, in 1958, a inceput, in 1963, cercetari stiintifice
in domeniul fizicii solidului, in laboratoarele din Ztirich ale
companiei I.B.M., cercetari la care s-a asociat ulterior si fizicianul gerrnan
J.G. Bednorz.
In urma cercetarilor comune asupra proprietatilor supraconductoare ale
materialelor ceramice, J. G. Bednorz si K. A. Muller au reusit sa Sintetizeze
in 1986 un oxid de lantan, bariu si cupru care devine supraconductor la
temperatura de 35 K — temperatura mult mai ridicata decat temperatura
critica a metalelor pure. Aceasta descoperire a declansat o adevarata intreceIe
intre fizicieni pentru obtinerea de noi materiale supraconductoare cu
temperaturi critice din ce in ce mai ridicate.
Ulterior, fizicienii Chu si M.K. Wu — cercetatori la Universitatea din
Houston,respectiv A1abama — au reusit ca, prin inlocuirea lantanului
cu ytriu, sa obtina un oxid cu temperatura critica de 98 K, superioara temperaturii
critice a azotului lichid, care este de 77 K, deschizand astfel calea
aplicatiilor tehnologice inainte de elucidarea problemelor teoretice privind
explicarea acestui fenornen.
In prezent, cercetarile continua in directia gasirii unor materiale
cu proprietati supraconductoare stabile, avand temperatura critica situata
in domeniul temperaturilor pozitive pe scara Celsius (T I 273 K), ceea
ce ar elimina utilizarea azotului lichid pentru mentinerea unei temperaturi
foartejoase.
Utilizarea supraconductoarelor face posibil transportul energiei electrice la
mari distante, fara pierderi. De asemenea, folosirea materialelor cu proprietati
supraconductoare la temperaturi obisnuite deschide perspective nebanuite: realizarea
unor trenuri de mare viteza „pe perna magnetica” produsa de magneti
supraconductoriI obtinerea unor campuri magnetice foarte intense,
necesare mentinerii stabilitatii plasmei fierbinti in reactorul cu fuziune
nucleara, construirea unor noi acceleratoare de particule de puteri mari, dar
cu un consum energetic redus, utilizarea jonctiunilor Josephson pentru marirea
vitezei de operare a calculatoarelor electronice si dezvoltarea spectroscopiei
electromagnetice in domeniul campurilor foarte slabe generate de
biocurentii din materia vie etc.
Pentru lucrarile lor, care au dus la descoperirea unor noi materiale cu proprietati
supracon-ductoare, descoperire care a deschis calea unor noi progrese de ordin
tehnologic, G. Bednorz si K. A. Muller au fost recompensati cu premiul Nobel
pentru fizica in 1987.
Leon Max LEDERMAN
(n. 1922)
Fizician american, laureat al premiului Nobel in 1 988, impreuna
cu Melvin Schwartz si Jack Steinberger, pentru cercetarile lor asupra neutrinilor
S-a nascut la 15 iulie 1922 in New York, S.U.A.
Studiaza la Universitatea Columbia din New York, unde devine licentiat in
1951 si profesor titularin 1958.
Experimentele privind producerea fasciculelor de neutrini au fost efectuate
intre 1960 si 1962 la Laboratorul National din Brookhaven (Long Island),
utilizand acceleratorul de protoni existent acolo (sincrotronul AGS).
Intre 1979 si 1989, L.M. Lederman a fost director al Laboratorului National
Fermi (FNAL) de la Batavia (Illinois), unde functioneaza unul dintre cele mai
mari acceleratoare de particule din lume.
Melvin SCHWARTZ
(n. 1932)
Fizician si industrias american, laureat al premiului Nobel in 1 988,
impreuna cu L. M. Lederman si J. Steinberger
S-a nascut la 2 noiembrie 1932 in New York.
Isi face studiile la Universitatea Columbia din New York si — dupa
obtinerea licentei, in 1953 — ramane in cadrul acestei
universitati, urcand diferite trepte ale ierarhiei universitare, pana
in 1966, cand este numit profesor la Universitatea Stanford, post
pe care il detine pana in 1983. Dupa 1970 este si director
al firmei Digital Pathways, cu profil de informatica, fiind si fondator al acesteia.
Melvin Schwartz este cel care a avut ideea privind producerea fasciculului de
neutrini prin folosirea fasciculului de protoni, idee care a stat la baza experimentului
realizat intre 1960 si 1962 la sincrotronul AGS de la Brookhaven.
Jack STEINBERGER
(n. 1921)
Fizician american de origine germana, laureat al premiului Nobel in
1988, impreuna cu L. M. Lederman si M. Schwartz.
S-a nascut la 25 mai 1921 in localitatea Bad Kissingen, Germania.
Este licentiat in chirnie la Universitatea din Chicago, dupa care —
in timpul celui de-al doilea razboi mondial — studiaza fizica la
Institutul de tehnologie din Massachusetts (MIT). Obtinand licenta in
fizica in 1948, se intoarce la Chicago, unde studiaza miuonii produsi
de radiatiile cosmice.
A fost profesor la Berkeley si la Universitatea Columbia din New York. Din 1968
a lucrat la Centrul European de Cercetari Nucleare (CERN) din Geneva, unde s-a
ocupat de constructia detectorului ALEPH pentru noul accelerator LE1I Rezultatele
cercetarilor efectuate de L. M. Lederman si M. Schwartz, care au pus in
evidenta existenta neutrinilor miuonici, 1-au determinat ulterior pe J. Steinberger
sa continue la CERN studierea fortelor nucleare in cadrul „modelului
standard” al particulelor elementare.
Cei trei fizicieni — L. M. Lederman, Melvin Schwartz si Jack Steinberger
— au primit premiul Nobel pentru fizica in anul 1988 pentru lucrarile
lor in domeniul fizicii neutrinilor, in special pentru descoperirea
faptului ca neutrinii asociati rniuonilor sunt diferiti de neutrinii asociati
electronilor.
Existenta neutrinului si a antiparticulei sale a fost mai intai
presupusa de W Pauli (1930), pentru a putea explica dezintegrarea f3. Conform
acestei teorii, radiatiile j3 sunt ernise ca urmare a unor reactii nucleare
ce au loc in nucleul atomic.
Deci dezintegrarea f3 corespunde transformarii unui proton din nucleul atomic
intr-un neutron, proces in urma caruia diferenta de energie este
preluata de un pozitron rapid, expulzat din nucleu si de un neutrin electronic
.
In mod asemanator, dezintegrarea f3 corespunde transformarii unuia din
neutronii din nucleul atomic intr-un proton, proces insotit de expulzarea
unui electron rapid (radiatia f3) si a unui antineutrin electronic .
Denumirea de „neutrin” apartine fizicianului italian E. Fermi (neutrino
neutron mic).
Neutrinul si antiparticula lui, care apar in dezintegrarea j3 (numiti,
din acest motiv, neutrin electronic si antineutrin electronic) sunt particule
stabile. Datorita faptului ca nu au sarcina electrica si ca masa lor este foarte
mica (de aproximativ 10 ori mai mica decat masa electronului!), acesti
neutrini interactioneaza foarte slab cu materia si din acest motiv sunt foarte
greu de detectat. Un flux de neutrini poate sa traverseze Pamantui de
la un poi la aitui practic fara sa-si modifice intensitatea.
Studiul neutrinilor a devenit posibil numai dupa construirea acceleratoarelor
de particule la energii foarte mari, capabile sa produca fluxuri suficient de
intense de neutrini. M. Schwartz si — independent de ei — B. Pontecorvo
au estimat, in 1960, ca pentru efectuarea unui experi-ment cu neutrini
in cadrui caruia sa se observe cateva evenimente pe zi este necesara
utilizarea unui detector cu masa de 10 t si producerea unui flux de neutrini
de 5 000 neutrini/cm2 s, flux care s-ar putea obtine cu ajutorul unui fascicul
de protoni avand intensitatea de 1012 protoni/s.
Experimentul a fost realizat in 1962 la Brookhaven, cu protoni accelerati
la energia de 15 GeX care bombardau o tinta de beriliu si se generau astfel
pioni; ia randul lor, acestia se dezintegrau in miuoni) si neutrini
miuonici, respectiv antiparticulele acestora,
Neutrinii miuonici care apar in aceste procese au masa de 1O ori mai mare
decat neutrinii electronici, ceea ce inseamna ca masa lor este comparabila
cu cea a electronului si, din acest motiv, sunt mai usor detectabili. Ca detector
a fost utiiizata o camera cu scantei. Aceasta contine mai multe placi
metaiice subtiri carora li se aplica un puls de inalta tensiune la scurt
timp dupa trecerea unei particule incarcate — in cazul acesta
un miuon — care ionizeaza gazul dintre placi si, ca urmare, apare o descarcare
in forma de scanteie de-a iungul traiectoriei particulei, scanteie
ce poate fi fotografiata.
In experimentul realizat la Brookhaven s-au observat 113 astfel de evenimente
in opt luni! Traiectoriile observate au fost atribuite miuonilor deoarece
erau traiectorii lungi, spre deosebire de cele produse de electroni, care au
un traseu scurt si nereguiat, ca urmare a disiparii rapide a energiei lor prin
generarea asa-numitelor „dusuri” de particule secundare.
Experimentul a fost reluat dupa un an (1963) la CERN, de catre Simon Van der
Meer, care a confirmat rezultatele obtinute la Brookhaven. Aceste rezultate
sunt in concordanta cu teoria cunoscuta sub numeie de „modelul standard”,
potrivit careia flecarui iepton (eiectron, mezon , taon ‘r) i se asociaza
un neutrin, sugerandu-se astfel existenta unei structuri a materiei de
tip lepton-quark: Astfel, conform modelului standard, materia este alcatuita
din 6 ieptoni (electronul, miuonul, taonul si antiparticulele lor), 6 neutrini
si 18 quarkuri (cele 6 quarkuri x 3 sarcini color fiecare = 18).
Hans Georg DEHMELT
(n. 1922)
Fizician american de origine germana, laureat al premiului Nobel in
1989, impreuna cu Wolfgang Paul si Norman F Ramsey
Hans Georg Dehmelt s-a nascut la Garlitz, Germania, in 9 septembrie 1922.
Student la Breslau (astazi orasul se numeste Wroclaw si se afla ixi Polonia),
este incorporat in armata germana in timpul celui de-al doilea
razboi mondial si facut prizonier de americani in 1945. Dupa eliberarea
sa, in 1946, si-a continuat studiile la Gattingen, apoi in 1952
a plecat in S.U.A. In 1955 devine cadru didactic la Universitatea Washington,
unde in 1961 este numit profesor titular si in acelasi an obtine
cetatenia americana.
H. G. Dehmelt s-a facut cunoscut in comunitatea stiintifica internationala
in urma elaborarii, in 1957, a unei metode de pompaj optic, numita
in prezent „pompaj optic tip Dehmelt”, utilizata pentru studierea
starilor fundamentale ale metalelor alcaline si pentru realizarea unor ceasuri
atomice si magnetometre cu pompaj optic. De asemenea, a conceput si a utilizat
pentru prima data tehnica fasciculelor incrucisate pentru detectia rezonantei
magnetice prin modularea intensitatii radiatiei absorbite. E1 a utilizat primul
sistemul numit „capcana lui Paul”, care permite trierea particulelor
atomice in miscare dupa masa si sarcina lor electrica. Metoda utilizata
de el este atat de precisa incat reuseste sa puna in
evidenta si sa studieze un electron sau un pozitron izolat. H.G. Dehmelt, impreuna
cu fizicienii W Nagurney si J. Sandberg, a realizat lucrari fundamentale in
domeniul „spectroscopiei cu un singur ion”.
In 1989, el a primit premiul Nobel pentru flzica — in acelasi timp
cu W Paul si N.F Ramsey —pentru lucrarile sale privind spectroscopia atomica
de precizie
Wolfgang PAUL
(1913-1993)
Fizician german, laureat al premiului Nobel in 1989,in acelasi
an cu H.G. Dehmelt si N. F Ramsey.
Wolfgang Paul s-a nascut in 10 august 1913 la Lorenzkirch, Saxonia, Germania.
Si-a facut studiile universitare la Munchen si la Berlin. Dupa obtinerea doctoratului
la Technische Hochschule din Berlin, in 1939, devine profesor la Universitatea
Gottingen (1944), iar din 1952 se transfera la Universitatea din Bonn, unde
cumuleaza si functia de director al Institutului de fizica.
Este primul fizician care a imaginat in anii ‘50 un sistem fizic
ce permite izolarea si imobilizarea atomilor ionizati. dupa 1970, aceasta metoda
— numita „capcana lui Paul” — a fost utilizata pentru
trierea particulelor atomice in miscare in functie de masa si sarcina
lor electrica. Descoperirea lui a fost utilizata de Dehmelt pentru studierea
electronului izolat.
W Paul are, de asemenea, lucrari de o importanta deosebita in domeniul
spectroscopiei atomice de precizie, maserilor, determinarii orientarii unei
navete in campul magnetic interplanetar si altele.
Pentru contributiile sale la dezvoltarea fizicii, el a primit premiul Nobel
pentru flzica in 1989, impreuna cu H. G. Dehmelt si N.F Ramsey.
A murit la Bonn, Germania, in 7 decembrie 1993, in varsta
de 80 de ani.
Nornian Foster RAMSEY
(n. 1915)
Fizician american, laureat al premiului Nobel in 1989,impreuna
cu H.G. Dehmelt si W Paul
S-a nascut in 27 august 1915 la Washington, S.U.A.
Si-a facut studiile la Universitatea Columbia, dupa care a predat fizica si
a intreprins cercetari in acest domeniu intr-o serie de universitati
americane si britanice.
In timpul celui de-al doilea razboi mondial a participat, alaturi de alti
fizicieni, la punerea la punct a radarului, pentru intarirea apararii
antiaeriene.
La inceputul activitatii sale stiintifice, Ramsey s-a ocupat cu cercetari
privind metoda fasciculelor moleculare si atomice, cercetari care au dus la
realizarea celor mai precise ceasuri atomice (eroare de 1 s la 10 milioane de
ani!), utilizate astazi ca etaloane de timp.
A fost ales membru al Academiei Nationale de stiinte a S.U.A. in 1952.
In 1960, impreuna cu Kleppner si Goldenberg, a realizat primul maser
cu fascicule atomice de hidrogen, cu ajutorul caruia a efectuat masuratori privind
structura hiperfina a spectrului hidrogenului s i — ulterior, prin metode
asemanatoare — a spectrului deuteriului si tritiului. Spectroscopia atomica
de precizie permite studierea starilor excitate sau fundamentale ale atomilor,
spectrelor hiperfine ale acestora, determinarea momentelor atomice si nucleare
si are aplicatii importante in realizarea ceasurilor atomice etalon, in
constructia magnetometrelor cu pompaj optic .
Pentru contributiile sale la dezvoltarea spectroscopiei optice de precizie,
N.F Ramsey a fost recompensat cu premiul Nobel pentru fizica in 1989,
impreuna cu H.G. Dehmelt si W Paul.
Jerome Isaac FRIEDMAN
(n. 1930)
Fizician american, laureat al premiului Nobel in 1990,impreuna
cu H.W Kendall si R.E. Taylor
S-a nascut la Chicago, S.U.A., in 1930.
Obtine licenta in fizica la Universitatea din Chicago in 1956, dupa
care devine cercetator asociat la Universitatea Stanford (1957-1960) unde face
cunostinta cu H. Kendall si R. Taylor. Din 1963 activeaza ca profesor asociat
la lnstitutul de tehnologie din Massachusetts (MIT), iar in 1967 este
numit profesor titular la catedra „William Coolidge” a LNS (Laboratorul
de stiinte nucleare), apartinand aceluiasi institut. A fost director al
LNS in perioada 1980-1983 si director al Departamentului de fizica al
MIT intre 1983 si 1988.
Este membru al Academiei americane de stiinte si arte.
Premiul Nobel pentru fizica, pe care 1-a primit in anul 1990, recompenseaza
cercItarile efectuate, intre 1967 si 1973, impreuna cu H. Kendall
si R. Taylor, 1a acceleratorul liniar de la Stanford si care au avut ca rezultat
demonstrarea experimentala a existentei quarkurilor, prezisa teoretic in
1964 de catre M. Gell-Mann si G. Zweig.
Friedman este si coautor al descoperirii incalcarii legii conservarii
paritatii in dezintegrarea mezonilor .
Henry Way KENDALL
(n. 1926)
Fizician american, laureat al premiului Nobel in 1 990,impreuna
cu J. Friedman si R.E.Taylor
S-a nascut in 1926 la Boston, S.U.A.
Isi face studiile la Institutul de tehnologie din Massachusetts (MIT),
al carui licentiat devine in 1955, in specialitatea fizica nucleara.
Lucreaza in cercetare, din 1954 pana in 1956, in cadrul
acestui institut, dupa care se muta la Laboratorul de energii inalte de
la Stanford, unde ramane pana in 1961, cand se intoarce
la MIT, fiind numit profesor la o catedra de fizica in
1967.
In anii ‘80, in calitate de membru fondator al Union of Concerned
Scientists, a luat o atitudine extrem de critica fata de pozitia administratiei
americane privind initiativa de aparare strategica. Este membru al Asociatiei
pentru controlul armamentului.
Pentru activitatea sa pacifista a primit premiul „Leo Szilard” si
premiul Societatii „Bertrand Russell” in 1982.
A primit premiul Nobel pentru fizica in 1990, ca recompensa pentru cercetarile
efectuate intre 1967 si 1973 la acceleratorul liniar de la Stanford, impreuna
cu J. Friedman si R. Taylor, cercetari care au condus la confirmarea experimentala
a existentei quarkurilor.
Richard Edward TAYLOR
(n. 1929)
Fizician canadian, laureat al premiului Nobel in 1990,impreuna
cu J. I. Friedman si H. W Kendall
S-a nascut in 2 noiembrie 1929 in oraselul Medicine Hat, statul
Alberta, Canada. Bunicul lui dupa tata era un dulgher originar din Irlanda de
Nord, iar bunica, scotiana.
Mama lui se nascuse in America, fiind fiica unor emigranti din Norvegia,
deveniti fermieri in Alberta.
Avand inclinatii catre fizica experimentala, intra la Universitatea
Alberta, unde face studii
in acest domeniu si pe care o absolva in 1952. In 1958 este
trimis impreuna cu un grup de fizicieni pentru un stagiu de trei ani in Franta, la Centrul de cercetari
nucleare de la Orsay. In
1961 se intoarce in America (S.U.A.) si lucreaza un timp la Lawrence
Radiation Laboratory
(Berkeley, California). Obtine doctoratul in fizica in 1962 la Universitatea
Stanford si intre
1962 si 1968 participa la cercetarile efectuate la Stanford Linear Accelerator
Center (SLAC).
In 1970 este numit profesor de fizica la Universitatea Stanford, dupa
care, in 1971, obtinand o bursa de cercetare, merge pentru un an la CERN — Geneva. Intre 1982
si 1986 este director a1 programului de cercetari (director stiintific) la SLAC, iar din 1990 conduce
cercetarile efectuate la noul accelerator de particule construit la Hamburg, in Germania.
Premiul Nobel pentru fizica, pe care 1-a primit in 1990, se datoreaza
cercetarilor efectuate in comun cu J.I. Friedman si H.W Kendall la SLAC,
Stanford, intre 1967 si 1973, cercetari care au demonstrat existenta quarkurilor.
Cercetarile teoretice intreprinse de Murray Gell-Mann impreuna cu
G. Zweig, care urmareau sa gaseasca o explicatie a multitudinii de particule
asa-zise elementare (aproape 200!), au condus la concluzia ca multe din ele (mai exact hadronii, in categoria
carora intra mezonii x si K, nucleonii si hiperonii) trebuie sa fie particule
compuse din subparticule, botezate quarkuri , carora li se atribuie sarcini
electrice fractionare: e fiind sarcina electrica elementara.
Experimentul efectuat la SLAC, imaginat si condus de J.I. Friedman, H.W Kendall
si R. E. Taylor, trebuia sa verifice daca protonul are o structura interna.
Cei trei au preluat, la o alta scara, ideea experimentului lui Rutherford, de
sondare a nucleului atomic prin ciocnirea lui cu particule incarcate;
in experimentul lor, tinta era protonul (nucleul atomului de hidrogen),
iar ca proiectile erau folositi electronii accelerati la energii inalte,
intre 4 si 21 Ge.Asemenea energii se puteau obtine numai cu ajutorul noului
accelerator liniar de la Stanford (cu o lungime a instalatiei de accelerare
de 3 kni!), iar drept tinta s-a folosit hidrogenul lichid si deuteriul lichid.
Experimentul a fost extrem de diflcil pentru ca trebuiau deterrninate energia
de recul si unghiurile de imprastiere ale electronilor care ciocneau cu
o violenta deosebita protonii — tinta.
Rezultatele obtinute au confirrnat ca, intr-adevar, protonul are o structura
interna proprie si ca particulele sale constituente, numite quarkuri, au o sarcina
electrica egala cu o fractiune a sarcinii electrice elementare, care, pana
la aceasta descoperire, era considerata ca fiind indivizibila.