Nicolaas BLOEMBERGEN(n.1920) S-a născut la 11 martie 1920 în Dordrecht, Olanda. Ajuns, îri S.U.A., profesor de fizică aplicată la Universitatea Harvard, devine cunoscut pentru cercetările sale privind pompajul în maseri, rezonanţa magnetică nucleară, rezonanţa feromagnetică. Premiul Nobel pentru fizică i s-a atribuit în 1981 în special pentru lucrările sale teoretice şi experimentale în domeniul opticii neliniare. Optica neliniară este un domeniu nou, care se ocupă cu studiul propagării luminii în medii al căror indice de refracţie nu este con-stant, ci depinde de intensitatea fasciculului de lumină ca urmare a interactiunii dintre undele de lumină şi electronii optici ai mediului. Această influenţă se datorează oscilaţiilor componentei electrice a câmpului electromagnetic şi, cum intensitatea luminii este proporţională cu pătratul amplitudinii vectorului câmp electric (I -~ E2), expresia indicelui de refracţie se poate scrie sub forma:
n=n0 +c~E2+…
unde o este un coeficient de proporţionalitate a cărui valoare este mică. Dacă lumina are o intensitate mică, o E2 este neglijabil şi indicele de refracţie n no se poate considera constant (cazul opticii liniare).
Dacă se utilizează un fascicul laser de putere, inf1uenţa sa asupra indicelui de refracţie devine sesizabilă şi intrăm deja în domeniul opticii neliniare (n este variabil). Cercetările experimentale în acest domeniu au început abia după apariţia laserelor de putere.
Contribuţia profesorului N. Bloembergen la dezvoltarea opticii neliniare constă în studii referitoare la teoria polarizării neliniare, lucrări teoretice şi experimentale privind fenomenele ondulatorii la graniţa mediilor neliniare, studiul inf1uenţei radiaţiei laser asupra generării armonicelor optice şi a difuziei combinate forţate şi altele.
Arthur Leonard SCHAWLOW
(n. 1921)
Fizician american, laureat al premiului Nobel în 1981, împreună cu N. Bloembergen şi K. M. Siegbahn
S-a născut la Mount Vernon, statul New York, în 5 mai 1921.
A lucrat la laboratoarele Bell Telephone (1951-1961), apoi, în
1961, a devenit profesor de fizică la Universitatea Stanford din California, unde ulterior a fost numit şi director al Departamentului de fizică. A lucrat în diverse domenii: spectroscopie optică , microunde, electronică cuantică (lasere) şi supraconductibilitate.
Impreună cu cumnatul său, C.H. Townes (laureat Nobel pentru fizică în 1964) a fost unul dintre inventatorii laserului.
Premiul Nobel pentru fizică i-a fost acordat pentru lucrările sale în domeniul spectroscopiei cu lasere, recompensând astfel activitatea sa în domeniul construcţiei şi aplicaţiilor laserelor.
Kai M. SIEGBAHN
(n. 1918)
Fizician suedez, laureat al premiului Nobel în 1 981, împreună cu N. Bloembergen şi A.L. Schawlow
S-a născut la Lund, Suedia, în 20 aprilie 1918, fiind fiul profesorului Karl Manne Siegbahn, laureat al premiului Nobel pentru fizică în 1924.
Djn 1951 a fost profesor la Şcoala regală de tehnologie din Stockholm (Institutul politehnic) apoi la Universitatea Uppsala (1954), unde a predat fizica atomică şi moleculară şi a pus la punct aparatul ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analy-sis), care perinite analiza fină a suprafeţei unui material cu ajutorul radiaţiilor X.
Premiul Nobel pentru fizică i-a fost atribuit pentru succesele sale în domeniul spectroscopiei electronice. Spectroscopia electronică se ocupă cu analiza ‚iilor f3 emise în urma unor procese nucleare (dezintegrare f3 etc.) şi formate din electroni rapizi, precum şi a radiaţiilor 3 formate din electronii scoşi din norul electronic al atomului.
Experimental s-a constatat că există un spectru f3 continuu peste care se suprapune un spectru 3 discontinuu (de linii). Generarea spectrului de linii se explică prin interacţiunea nucleului radioactiv cu norul electronic al atomului. Mai exact, în urma dezintegrării, nucleul — rămas în stare excitată — trece pe un nivel energetic inferior, fie prin emisia unui foton ‘y care preia diferenţa de energie, fie prin emisia unui electron de conversie din norul electronic al atomului. Măsurarea intensităţii liniilor f3 permite calcularea energiilor corespunzătoare tranziţiilor nucleare şi obţinerea unor informaţii foarte importante privind procesele nucleare. Spectroscopia f3 permite cunoaşterea mai profundă a proprietăţilor nucleului atomic. K.M. Siegbahn are meritul de a fi realizat şi perfecţionat spectrometrele 3 utilizate astăzi în laboratoarele de cercetări nucleare din întreaga lume.
Kenneth G. WILSON
(n. 1936)
Fizician teoretician american, laureat al premiului Nobel pentru fizică în anul
1982.
S-a născut la Waltham (Massachusetts, S.U.A.) în 8 iunie 1936, fiind fiul unui chimist celebru, colaborator al lui L. C. Pauling (laureat al premiului Nobel pentru chimie în 1954 şi al premiului Nobel pentru pace în 1962).
A studiat la Universitatea Harvard şi s-a specializat în fizica particulelor elementare la Institutul de tehnologie din California (Caltech), unde şi-a susţinut teza de doctorat la care a lucrat sub îndrumarea cunoscutului fizician teoretician Murray Gell-Mann (creatorul teoriei quarkurilor — premiul Nobel pentru fizică în 1969).
După obţinerea doctoratului a lucrat la Centrul internaţional pentru cercetări nucleare (CERN) de la Geneva, Elveţia.
În 1963, când se afla deja la Geneva, a elaborat o lucrare — bazată pe analiza dimensio-nală — în care a încercat să explice interacţiunile la mică distanţă în câmpurile cuantice, dar şi-a dat seama că soluţia propusă de el nu este mulţumitoare.
In 1971, după întoarcerea în S.U.A., la Universitatea Cornell, K. Wilson are ideea de a aplica o metodă utilizată în fizica cuantică, numită metoda grupului de renormalizare, la studierea stărilor critice şi a transformărilor de fază care le însoţesc. O asemenea stare critică apare în cursul transformării de fază lichid-vapori, când temperatura amestecului (sistemul lichid + vapori) atinge o valoare numită temperatură critică, deasupra căreia substanţa poate exista numai în fază gazoasă. Stării critice îi corespunde, pe izotermele lui Andrews, un punct critic caracterizat printr-o presiune critică, o temperatură critică şi un volum critic.
Asemenea stări critice se întâlnesc şi în alte situaţii: în tranziţia de la ordine la dezordine în aliaje, în trecerea de la starea magnetică ordonată (feromagnetism) la starea magnetică dezordonată (paramagnetism) la atingerea temperaturii numite punct Curie, în trecerea unui fluid din starea normală în starea de supraf1uiditate (punctul 2~.) etc.
K. Wilson a reuşit să creeze o teorie unitară care include rezultatele anterioare obţinute de Heisenberg, Landau şi alţii şi care descrie comportarea tuturor acestor sisteme diferite aflate în stare critică. E1 a calculat parametrii specifici ai acestor stări, ajungând la rezultate în concordanţă cu cele obţinute pe cale experimentală. De asemenea, pe baza aceleiaşi teorii, el a reuşit să explice efectul Kondo (anomalia variaţiei rezistivităţii datorită impurităţilor magnetice).
Pentru teoria sa privind fenomenele critice, Kenneth G. Wilson a primit premiul Nobel pentru fizică în 1982.
Subrahmanyan CHANDRASEKHAR
(1910-1995)
Astrofizician american de origine indiană, laureat al premiului Nobel pentrufizică în 1983, împreună cu WA. Fowler
S-a născut 1a 19 octombrie 1910 la Lahore, India.
A fost profesor Ia Universitatea din Chicago, S.U.A.
Iniţial specialist în hidrodinamică şi termodinamică, el a aplicat metodele utilizate în aceste domenii la studiul comportării materiei stelare şi a turbulenţelor care însoţesc mişcarea acesteia. Este cunoscut şi pentru alte lucrări de astronomie teoretică: studiul polarizării luminii
planetelor, teoria cosinogonică şi mai cu seamă, cercetările privind radiaţia stelară. E1 a stabilit existenţa unei mase stelare limită de aproximativ 1,4 ori masa Soarelui — nurnită astăzi „masa Chandrasekhar” — în funcţie de care se produce evoluţia ulterioară a unei stele ajunse în faza de gigantă roşie. Tot el a dat o explicaţie a formării aşa-numitelor „găuri negre” din Univers.
A decedat la Chicago, S.U.A., în 21 august 1995, având vârsta de 85 de ani.
William Alfred FOWLER
(1911- 1995)
Astrofizician american, laureat al premiului Nobel pentrufizică în 1983, împreună cu fizicianul de origine indiană S. Chandrasekhar
S-a născut la 9 august 1911 în Pittsburgh, S.U.A.
După urcarea diferitelor trepte ale ierarhiei universitare, devine profesor la Institutul de tehnologie din California. Deşi specializat în fizica nucleară, el se orientează, la începutul anilor ‘50, spre astrofizică, în dezvoltarea căreia a avut o contribuţie majoră în problema nucleosintezei stelare.
A decedat în 14 martie 1995 la Pasadena (California, S.U.A.).
Contribuţiile lui W Fowler şi S. Chandrasekhar la dezvoltarea astrofizicii stelare, pentru care cei doi savanţi au primit premiul Nobel pentru fizică în 1983, se referă la elaborarea unei teorii coerente care explică într-un mod plauzibil naşterea şi evoluţia stelelor.
W Fowler, în colaborare cu E Hoyle, a analizat din punct de vedere teoretic procesele fizice care au loc în nuc1eul stelelor, iar Chandrasekhar a elaborat teoria cosmogonică privind evoluţia acestora. Conform teoriei lor, o stea se formează din nori de materie interstelară în urma unui proces de contracţie (condensare) datorat forţelor gravitaţionale care acţionează înjurul unui nucleu dens, existent anterior. Ca urmasre a creşterii temperaturii la valori de ordinul milioanelor de grade, se declanşează reacţii nucleare de fuziune care au ca rezultat transformarea hidrogenului în heliu. De la un moment dat, masa radiaţiilor emise echilibrează contracţia gravitaţională şi steaua devine stabilă pentru o perioadă lungă de timp, de ordinul miliardelor de ani.
Datorită scăderii rezervei de hidrogen, radiaţiile scad şi ele treptat în intensitate, contracţia gravitaţională reîncepe, temperatura nucleului stelei creşte din nou până la o valoare care determină declanşarea unor noi reacţii termonucleare de fuziune a nucleelor de heliu, care se transformă în nuclee de carbon. Ca urmare a degajării de energie, steaua se dilată, ajungând la dimensiuni enorme — proces care duce, în acelaşi timp, la răcirea suprafeţei stelei, astfel încât ea se transformă într-o gigantă roşie, stare în care rămâne câteva milioane de ani.
După epuizarea combustibilului nuclear, datorită forţelor gravitaţionale se produce o prăbuşire gravitaţională (colaps gravitaţional) şi evoluţia stelei — în funcţie de masa ei — intră într-o nouă fază, explicată de S. Chandrasekhar: dacă masa stelei este mai mică decât de aproximativ 1,4 ori masa Soarelui, învelişul exterior al gigantei roşii (anvelopa) se destramă într-o nebuloasă planetară, iar restul stelei — incluzând nucleul acesteia —se contractă, formându-se o pitică albă. Aceasta este o stea de dimensiuni mici, în care densitatea materiei atinge valori de ordinul a 1011 kg/m3, iar temperatura de la suprafaţa ei depăşeşte 50 000 K, ceea ce explică culoarea ei albă. Prin răcire, pitica albă se transformă treptat într-o pitică neagră -. un corp ceresc lipsit de lumină proprie şi deci invizibil.
Dacă masa stelei este mai mare decât de 1,4 ori masa Soarelui , giganta roşie explodează şi astfel se naşte o supernovă, producându-se o degajare fantastică de energie, luminozitatea stelei creşte de milioane de ori pentru o perioadă foarte scurtă de timp (câteva zile). În urma exploziei, straturile exterioare sunt expulzate în spaţiul interstelar, iar materia din zona centralăse contractă, transformându-se într-o stea neutronică, numită astfel pentru că, datorită contracţiei foarte puternice, densitatea materiei atinge valori de ordinul a 10~~ kg/m3, încât protonii fuzionează cu electronii, transformându-se în neutroni.
O stea neutronică este de dimensiuni mici, raza ei fiind de câţiva kilometri, dar ea concentrează o cantitate imensă de materie, masa ei fiind aproximativ de 2 ori mai mare decât masa Soarelui.
Dacă masa gigantei roşii depăşeşte de 10 ori masa Soarelui, atunci după explozia ei iau naştere zone în care — datorită forţelor gravitaţionale foarte puternice, exercitate de resturile de materie stelară — se absoarbe totul, inclusiv radiaţiile luminoase, astfel că nimic nu scapă în exterior, aceste zone fiind numite găuri negre (în engleză „black holes”).
Carlo RUBBIA
(n. 1934)
Fizician experimentator italian, laureat al premiului Nobel în 1984, împreună cu fizicianul olandez Simon Van der Meer
S-a născut la Gorizia, Italia, în 1934.
A fost susţinător şi realizator al ideii lui Simon Van der Meer de a transforma camera de acccelerare a unui accelerator convenţional într-un inel în care să se producă ciocniri frontale proton-antiproton (inel de coliziune) pentru a obţine noi particule la energii foarte mari. In acest scop, împreună cu colaboratorii lui, a amenajat acceleratorul de protoni de 400 GeV ( Super Proton Syncrotron) de la CERN, Geneva, reuşind ca, după efectuarea unor experimente dificile, de lungă durată, să demonstreze experimental (1983) existenţa bosonilor .
Simon VAN DER MEER
(n. 1925)
Fizician olandez, laureat al premiului Nobel în 1984. pe care l-a obtinut împreună cu fizicianul italian Carlo Rubbia
S-a născut la La Haye, Olanda, în 1925.
A inventat şi a experimentat în 1972 o metodă de obţinere a unui fascicul de antiprotoni suficient de intens pentru a putea fi menţinut într-un inel de coliziune, ceea ce i-a permis mai târziu lui Carlo Rubbia şi echipei pe care a condus-o să realizeze experimentele de coliziune proton-antiproton, efectuate la CERN, Geneva, în 1983, care au condus la descoperirea bosonilor .
Existenţa bosonilor W şi Z0 fusese prezisă cu multi ani mai înainte de teoreticienii S. Glashow, A. Saiam şi S. Weinberg, toţi trei laureaţi ai premiului Nobel în 1979 pentru crearea teoriei unificate a interacţiunii electromagnetice şi a interacţiunii slabe. Conform acestei teorii, bosonii trebuia să fie nişte particule foarte grele, a căror masă să corespundă unei energii de 81 GeV pentru bosonii W respectiv 93 GeV pentru bosonii Z0. Pentru obţinerea lor era necesară realizarea unor reacţii nucleare în care să se elibereze o energie corespunzătoare masei acestor particule. Obţinerea unor particule accelerate la o asemenea energie (în jurul valorii de100 GeV) a fost posibilă numai prin ciocnirile frontale proton-antiproton, produse în inelul acceleratorului SPS la CERN, Geneva, special amenajat în acest scop de C. Rubbia şi colaboratorii lui. Dificultatea realizării experimentului a constat în obţinerea unui fascicul de antiprotoni stabil şi suficient de intens, problemă a cărei soluţie fusese găsită anterior de S. Van der Meer, care a pus la punct tehnica numită „răcire stocastică” a antiprotonului.
La reuşita acestor experitnente complexe şi diflcile au contribuit mii de oaineni, iar prelucrarea datelor a necesitat, de asemenea, un volum uriaş de muncă. Pentru a ne da seama de dtmensturnle efortului depus pentru ducerea la bun sfârşit a acestui program de cercetare, este suflcient să reţinem că la un miliard de ciocniri proton-antiproton se produc, în medie, doar 30 de bosoni W~, tot atâţia bosoni W şi circa 10 bosoni Z0, în rest rezultând o ploaie de alte particule. Deoarece bosonii W şi Z se dezintegrează după un timp foarte scurt (1025 s), apariţia lor poate fi conflrmată numai prin urmărirea particulelor e + (pozitron) şi e— (electron) de mare energie, rezultate prin dezintegrarea lor. A fost necesară rea1izarea câtorva zeci de miliarde de coliziuni proton-antiproton pentru ca flzicienii experimentatori să ajungă la rezultate concludente, care să probeze existenţa bosonilor W şi Z0, confirmând astfel teoria unificată a interacţiunii electromagnetice şi a interacţiunii slabe.
Pentru activitatea lor ştiinţiflcă, ce a dus la demonstrarea, pe ca1e experimentală, a existenţei bosonilor W şi Z0, fizicienii C. Rubbia şi S. Van Der Meer au primit împreună premiul Nobel pentru flzică în 1984.
Klaus von KLITZING
(n. 1943)
Fizician experimentator german, laureat al premiului Nobel în ) 985
S-a născut în 1943 la Schroda (astăzi Sroda Wielkopolska, în Polonia).
Şi-a început studiile superioare la Universitatea tehnică din Braunschweig şi le-a continuat, în 1972, la Universitatea Wiirzburg. După un stagiu la Universitatea din Oxford, Anglia, a obţinut titlul de doctor în fizică în 1978, apoi, obţinând o bursă Heisenberg —şi-a continuat cercetările experimentale la Universitatea Wiirzburg. A observat prima dată efectul Hall cuantic în timpul unui stagiu efectuat la Laboratorul de câmpuri magnetice intense a1 CNRS, de la Grenoble, Franţa, în 1980. Întors la Wiirzburg, face măsurători mai precise asupra acestui fenomen, măsurători pe care le continuă în laboratoarele Universitătii tehnice din Munchen — unde, pentru oscurtă perioadă, a fost profesor asociat — şi apoi la Institutul „Max Planck” pentru fizica solidului, din Stuttgart, al cărui director devine.
Pentru a înţelege în ce constă descoperirea făcută de Klaus von Klitzing este necesar să cunoaştem în ce constă efectul Ha11 clasic — fenomen descoperit în 1880 de fizicianul american cu acelaşi nume. Dacă o lamelă conductoare sau semiconductoare (proba de materia1), parcursă de un curent electric longitudinal cu intensitatea I, este plasată într-un câmp magnetic transversa1 de inducţie B , atunci între feţele opuse ale acesteia (M şi N) apare o tensiune
electrică numită tensiune Ha11.
Efectul Hall cuantic se produce la temperaturi foartejoase, într-un câmp magnetic foarte intens (10-15 T) şi în condiţiile în care proba de material (lama semiconductoare) este foarte subţire. Atunci, rezistenţa Hall are valoare cuantificată.
Descoperirea efectului HaIl cuantic a reprezentat un succes al fizicii experimentale, deşi explicarea lui în acel moment nu era cunoscută. Pentru descoperirea efectului Hall cuantic, Klaus von Klitzing a primit premiul Nobel pentru fizică în anul 1985.
Gerd BINNIG
(n. 1947)
Fizician german, laureat al premiului Nobel în 1 986, împreună cu Heinrich Rohrer si Ernst Ruska
S-a născut la Frankfurt, Germania, în anul 1947.
Este diplomat al Universitătii din Frankfurt din 1978 şi în acelaşi an intră ca cercetător la laboratoarele I.B.M. din Zurich. Aici concepe, împreună cu H. Rohrer, primul microscop electronic cu baleiaj folosind efectul tunel, microscop care permite obţinerea imaginii tridimensionale a unei suprafeţe Ia scară atomică — realizare pentru care cei doi au primit premiul Nobel pentru fizică în 1986, împreună cu E. Ruska, inventatorul primului microscop electronic.
Heinrich ROHRER
(n. 1933)
Fizician elverian, laureat al premiului Nobel în 1986, împreună cu G. Binnig ~i E. Ruska
S-a născut în 9 iunie 1933 în oraşul Buchs din Elveţia.
Diplomat al Institutului federal de tehnologie din Ziirich (1960), el intră în 1963 ca cercetător la laboratoarele I.B.M. din acelaşi oraş. H. Rohrer — împreună cu G. Binnig, care lucra la acelaşi centru de cercetări din 1978 — a conceput şi realizat în 1981 primul microscop electronic cu baleiaj, bazat pe efectul tunel, realizare pentru care ambii au fost recompensaţi cu premiul Nobel pentru fizică în 1986, împreună cu Ernst Ruska.
Ernst RUSKA
(1906-1988)
Fizician german, laureat al premiului Nobel în 1986, împreund cu G. Binnig ~i H. Rohrer
S-a născut în 25 decembrie 1906, la Heidelberg, Germania.
A absolvit Institutul Politehnic din Miinchen, după care şi-a susţinut teza de doctorat la Berlin, în 1933. În perioada 1940-1955 a lucrat ca cercetător ştiinţific la firma Siemens. Din anul 1955 a fost directorul Institutului de microscopie electronică „Fritz Haber”, iar din 1959 a fost numit profesor la catedra de optică electronică şi microelectronică a Institutului Politehnic din Berlinul de Vest.
A murit la Berlin, la 30 mai 1988, în vârstă de 81 de ani şi cinci luni, după aproximativ doi ani de la înmânarea premiului Nobel pentru fizică.
Ernst Ruska este considerat astăzi părintele microscopului electronic. Este interesant faptul că ~i-a început cercetările care 1-au condus în final la realizarea microscopului electronic fără să cunoască în prealabil teoria lui de Broglie şi nici rezultatele experimentului efectuat de Davisson şi Germer, care puneau în evidenţă proprietăţile ondulatorii ale electronilor.
La început, fiind proaspăt inginer (1928), s-a ocupat de rezolvarea unor probleme de optică electronică privind foca1izarea fasciculului de electroni îritr-un tub catodic, în vederea ameliorării performanţelor osciloscopului catodic. Mai întâi a experimentat utilizarea lentilelor electrostatice
* Cu ajutorul unor mecanisme foarte precise, vârful metalic este plimbat deasupra probei în plan orizontal de la stânga la dreapta (în lungul axei Ox), după care sare la rândul următor (printr-o mică deplasare în lungul axei Oy) aşa cum, de exemplu, citim o pagină de carte.
şi apoi, urmărind să obtină rezuitate mai bune, a construit şi utilizat lentile electrornagnetice. Deoarece fasciculele de electroni, la trecerea prin aceste lentile electronice, se comportă ase-mănător cu fasciculele de lumină ia trecerea lor prin lentile optice, lui E. Ruska i-a venit ideea de a încerca să reaiizeze un rnicroscop în care în locul fasciculeior de lumină să utilizeze un fascicui de electroni, iarîn locul lentiielor optice obişnuite să folosească lentile electromagnetice. Conversia imaginii eiectronice în imagine optică se realizează prin proiecţia ei pe un ecran fluorescent. Primele încercări, făcute în colaborare cu Max Kroil, au avut ca rezultat construirea unui modei rudimentar (1931), capabil să obţină o imagine mărită de 16 ori a unei grile metalice. Doi ani mai târziu, în 1933, E. Ruska a reuşit să construiască un microscop electronic cu o putere de mărire de 12 000 de ori şi cu o rezoluţie de 55 Ă — performanţe net superioare microscopului optic. Puterea de mărire superioară a microscopuiui electronic se explică prin faptui că iungimea de undă a electroniior este de câteva mii de ori mai mică decât lungimea de undă a luminii, ceea ce face posibilă creşterea puterii de rezoluţie la o valoare în jur de 2 Ă.
Aparatul construit de Ruska, la fei ca şi rnicroscoapele electronice actuale, era format dintr-un tun electronic care generează fasciculul de eiectroni, o lentiiă (sau sistem de Ientile) condensor — cu ajutorul căreia fasciculul de electroni este proiectat pe proba de examinat —‚ lentiia (sau sistemui de lentile) obiectiv, ientila de pr oiecţie şi o incintă vidată în care se introduce proba*. In plus, orice microscop electronic mai este echipat cu o instaiatie de vid înait şi cu un genera-tor de înaită tensiune pentru accelerarea eiectronilor.
Eforturile depuse de Ruska şi de colaboratorii lui au condus la construirea de către firma Siemens a primului microscop electronic de serie în 1953. Microscoapele electronice obişnuite actuale au o putere de mărire de circa 100 000 de ori, iar cele mai perfecţionate ating o putere de mărire de 1 milion de ori. Cu ajutorul microscopuiui electronic s-au făcut descoperiri importante în studiui structurii metalelor, genetică, inframicrobiologie etc.
Ca o recunoaştere târzie a meriteior sale privind inventarea microscopului electronic şi pentru munca depusă pentru perfecţionarea acestuia pe parcursui mai muîtor decenii, Ernst Ruska a fost răsplătit cu premiul Nobei pentru fizică în 1986, când el avea aproape 80 de ani.
Johannes Georg BEDNORZ
(n. 1950)
Fizician german, laureat al premiului Nobel în 1 987,
împreună cu fizicianul elveţian K. A. Muller
J. G. Bednorz s-a născut ia Neuenkirchen, Germania, în 1950.
După absolvirea Universităţii din Munster, în 1976, a intrat, în 1982, ca cercetător la Laboratoarele I.B.M. din Zurich, unde şi-a pregătit doctoratul sub îndrumarea lui K.A. Mi11er. Împreună au descoperit noi materiaie cu proprietăţi supraconductoare, descoperire pentru care au primit premiul Nobel pentru fizică în 1987.
Karl Alexander MULLER
(n. 1927)
Fizician elverian, laureat al premiului Nobel în 1987,împreună cu fizicianul german J.G. Bednorz.
Karl Alexander Mtiller s-a născut la Bâle, Elveţia, în 1927.
După obţinerea diplomei universitare la Institutul federal de tehnologie din Zurich, în 1958, a început, în 1963, cercetări ştiinţifice în domeniul fizicii solidului, în laboratoarele din Ztirich ale companiei I.B.M., cercetări la care s-a asociat ulterior şi fizicianul gerrnan J.G. Bednorz.
În urma cercetărilor comune asupra proprietăţilor supraconductoare ale materialelor ceramice, J. G. Bednorz şi K. A. Muller au reuşit să Sintetizeze în 1986 un oxid de lantan, bariu şi cupru care devine supraconductor la temperatura de 35 K — temperatura mult mai ridicată decât temperatura critică a metalelor pure. Această descoperire a declanşat o adevărată întrece~e între fizicieni pentru obţinerea de noi materiale supraconductoare cu temperaturi critice din ce în ce mai ridicate.
Ulterior, fizicienii Chu şi M.K. Wu — cercetători la Universitatea din Houston,respectiv A1abama — au reuşit ca, prin înlocuirea lantanului cu ytriu, să obţină un oxid cu temperatura critică de 98 K, superioară temperaturii critice a azotului lichid, care este de 77 K, deschizând astfel calea aplicaţiilor tehnologice înainte de elucidarea problemelor teoretice privind explicarea acestui fenornen.
În prezent, cercetările continuă în direcţia găsirii unor materiale cu proprietăţi supraconductoare stabile, având temperatura critică situată în domeniul temperaturilor pozitive pe scara Celsius (T ~ 273 K), ceea ce ar elimina utilizarea azotului lichid pentru menţinerea unei temperaturi foartejoase.
Utilizarea supraconductoarelor face posibil transportul energiei electrice la mari distanţe, fără pierderi. De asemenea, folosirea materialelor cu proprietăţi supraconductoare la temperaturi obişnuite deschide perspective nebănuite: realizarea unor trenuri de mare viteză „pe pernă magnetică” produsă de magneţi supraconductori~ obţinerea unor câmpuri magnetice foarte întense, necesare menţinerii stabilităţii plasmei fierbinţi în reactorul cu fuziune nucleară, construirea unor noi acceleratoare de particule de puteri mari, dar cu un consum energetic redus, utilizarea joncţiunilor Josephson pentru mărirea vitezei de operare a calculatoarelor electronice şi dezvoltarea spectroscopiei electromagnetice în domeniul câmpurilor foarte slabe generate de biocurenţii din materia vie etc.
Pentru lucrările lor, care au dus la descoperirea unor noi materiale cu proprietăţi supracon-ductoare, descoperire care a deschis calea unor noi progrese de ordin tehnologic, G. Bednorz şi K. A. Muller au fost recompensaţi cu premiul Nobel pentru fizică în 1987.
Leon Max LEDERMAN
(n. 1922)
Fizician american, laureat al premiului Nobel în 1 988, împreună cu Melvin Schwartz si Jack Steinberger, pentru cercetările lor asupra neutrinilor
S-a născut la 15 iulie 1922 în New York, S.U.A.
Studiază la Universitatea Columbia din New York, unde devine licenţiat în 1951 şi profesor titularîn 1958.
Experimentele privind producerea fasciculelor de neutrini au fost efectuate între 1960 şi 1962 la Laboratorul Naţional din Brookhaven (Long Island), utilizând acceleratorul de protoni existent acolo (sincrotronul AGS).
Între 1979 şi 1989, L.M. Lederman a fost director al Laboratorului Naţional Fermi (FNAL) de la Batavia (Illinois), unde funcţionează unul dintre cele mai mari acceleratoare de particule din lume.
Melvin SCHWARTZ
(n. 1932)
Fizician şi industriaş american, laureat al premiului Nobel în 1 988, împreună cu L. M. Lederman si J. Steinberger
S-a născut la 2 noiembrie 1932 în New York.
Îşi face studiile la Universitatea Columbia din New York şi — după obţinerea licenţei, în 1953 — rămâne în cadrul acestei universităţi, urcând diferite trepte ale ierarhiei universitare, până în 1966, când este numit profesor la Universitatea Stanford, post pe care îl deţine până în 1983. După 1970 este şi director al firmei Digital Pathways, cu profil de informatică, fiind şi 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 între 1960 şi 1962 la sincrotronul AGS de la Brookhaven.
Jack STEINBERGER
(n. 1921)
Fizician american de origine germanâ, laureat al premiului Nobel în 1988, împreună cu L. M. Lederman si M. Schwartz.
S-a născut la 25 mai 1921 în localitatea Bad Kissingen, Germania.
Este licenţiat în chirnie la Universitatea din Chicago, după care — în timpul celui de-al doilea război mondial — studiază fizica la Institutul de tehnologie din Massachusetts (MIT). Obţinând licenţa în fizică în 1948, se întoarce la Chicago, unde studiază miuonii produşi de radiaţiile cosmice.
A fost profesor la Berkeley şi la Universitatea Columbia din New York. Din 1968 a lucrat la Centrul European de Cercetări Nucleare (CERN) din Geneva, unde s-a ocupat de construcţia detectorului ALEPH pentru noul accelerator LE1~ Rezultatele cercetărilor efectuate de L. M. Lederman şi M. Schwartz, care au pus în evidenţă existenţa neutrinilor miuonici, 1-au determinat ulterior pe J. Steinberger să continue la CERN studierea forţelor nucleare în cadrul „modelului standard” al particulelor elementare.
Cei trei fizicieni — L. M. Lederman, Melvin Schwartz şi Jack Steinberger — au primit premiul Nobel pentru fizică în anul 1988 pentru lucrările lor în domeniul fizicii neutrinilor, în special pentru descoperirea faptului că neutrinii asociaţi rniuonilor sunt diferiti de neutrinii asociaţi electronilor.
Existenţa neutrinului şi a antiparticulei sale a fost mai întâi presupusă de W Pauli (1930), pentru a putea explica dezintegrarea f3. Conform acestei teorii, radiaţiile j3 sunt ernise ca urmare a unor reacţii nucleare ce au loc în nucleul atomic.
Deci dezintegrarea f3 corespunde transformării unui proton din nucleul atomic într-un neutron, proces în urma căruia diferenţa de energie este preluată de un pozitron rapid, expulzat din nucleu şi de un neutrin electronic .
În mod asemănător, dezintegrarea f3 corespunde transformării unuia din neutronii din nucleul atomic într-un proton, proces însoţit de expulzarea unui electron rapid (radiaţia f3) şi a unui antineutrin electronic .
Denumirea de „neutrin” aparţine fizicianului italian E. Fermi (neutrino neutron mic).
Neutrinul şi antiparticula lui, care apar în dezintegrarea j3 (numiţi, din acest motiv, neutrin electronic şi antineutrin electronic) sunt particule stabile. Datorită faptului că nu au sarcină electrică şi că masa lor este foarte mică (de aproximativ 10 ori mai mică decât masa electronului!), aceşti neutrini interacţionează foarte slab cu materia şi din acest motiv sunt foarte greu de detectat. Un flux de neutrini poate să traverseze Pământui de la un poi la aitui practic fără să-şi modifice intensitatea.
Studiul neutrinilor a devenit posibil numai după construirea acceleratoarelor de particule la energii foarte mari, capabile să producă fluxuri suficient de intense de neutrini. M. Schwartz şi — independent de ei — B. Pontecorvo au estimat, în 1960, că pentru efectuarea unui experi-ment cu neutrini în cadrui căruia să se observe câteva evenimente pe zi este necesară utilizarea unui detector cu masa de 10 t şi producerea unui flux de neutrini de 5 000 neutrini/cm2 s, flux care s-ar putea obţine cu ajutorul unui fascicul de protoni având intensitatea de 1012 protoni/s.
Experimentul a fost realizat în 1962 la Brookhaven, cu protoni acceleraţi la energia de 15 GeX care bombardau o ţintă de beriliu şi se generau astfel pioni; ia rândul lor, aceştia se dezintegrau în miuoni) şi neutrini miuonici, respectiv antiparticulele acestora,
Neutrinii miuonici care apar în aceste procese au masa de 1O ori mai mare decât neutrinii electronici, ceea ce înseamnă că masa lor este comparabilă cu cea a electronului şi, din acest motiv, sunt mai uşor detectabili. Ca detector a fost utiiizată o cameră cu scântei. Aceasta conţine mai multe plăci metaiice subţiri cărora li se aplică un puls de înaltă tensiune la scurt timp după trecerea unei particule încărcate — în cazul acesta un miuon — care ionizează gazul dintre plăci şi, ca urmare, apare o descărcare în formă de scânteie de-a iungul traiectoriei particulei, scânteie ce poate fi fotografiată.
In experimentul realizat la Brookhaven s-au observat 113 astfel de evenimente în opt luni! Traiectoriile observate au fost atribuite miuonilor deoarece erau traiectorii lungi, spre deosebire de cele produse de electroni, care au un traseu scurt şi nereguiat, ca urmare a disipării rapide a energiei lor prin generarea aşa-numitelor „duşuri” de particule secundare.
Experimentul a fost reluat după un an (1963) la CERN, de către Simon Van der Meer, care a confirmat rezultatele obţinute la Brookhaven. Aceste rezultate sunt în concordanţă cu teoria cunoscută sub numeie de „modelul standard”, potrivit căreia flecărui iepton (eiectron, mezon , taon ‘r) i se asociaza un neutrin, sugerându-se astfel existenţa unei structuri a materiei de tip lepton-quark: Astfel, conform modelului standard, materia este alcătuită din 6 ieptoni (electronul, miuonul, taonul şi antiparticulele lor), 6 neutrini şi 18 quarkuri (cele 6 quarkuri x 3 sarcini color fiecare = 18).
Hans Georg DEHMELT
(n. 1922)
Fizician american de origine germanâ, laureat al premiului Nobel în 1989, împreunâ cu Wolfgang Paul si Norman F Ramsey
Hans Georg Dehmelt s-a născut la Gărlitz, Germania, în 9 septembrie 1922.
Student la Breslau (astăzi oraşul se numeşte Wroclaw şi se află îxi Polonia), este încorporat în armata germană în timpul celui de-al doilea război mondial şi făcut prizonier de americani în 1945. După eliberarea sa, în 1946, şi-a continuat studiile la Găttingen, apoi în 1952 a plecat în S.U.A. In 1955 devine cadru didactic la Universitatea Washington, unde în 1961 este numit profesor titular şi în acelaşi an obţine cetăţenia americană.
H. G. Dehmelt s-a făcut cunoscut în comunitatea ştiinţifică internaţională în urma elaborării, în 1957, a unei metode de pompaj optic, numită în prezent „pompaj optic tip Dehmelt”, utilizată pentru studierea stărilor fundamentale ale metalelor alcaline şi pentru realizarea unor ceasuri atomice şi magnetometre cu pompaj optic. De asemenea, a conceput şi a utilizat pentru prima dată tehnica fasciculelor încrucişate pentru detecţia rezonanţei magnetice prin modularea intensitătii radiatiei absorbite. E1 a utilizat primul sistemul numit „capcana lui Paul”, care permite trierea particulelor atomice în mişcare după masa şi sarcina lor electrică. Metoda utilizată de el este atât de precisă încât reuşeşte să pună în evidenţă şi să studieze un electron sau un pozitron izolat. H.G. Dehmelt, împreună cu fizicienii W Nagurney şi J. Sandberg, a realizat lucrări fundamentale în domeniul „spectroscopiei cu un singur ion”.
In 1989, el a primit premiul Nobel pentru flzică — în acelaşi timp cu W Paul şi N.F Ramsey —pentru lucrările sale privind spectroscopia atomică de precizie
Wolfgang PAUL
(1913-1993)
Fizician german, laureat al premiului Nobel în 1989,în acelasi an cu H.G. Dehmelt si N. F Ramsey.
Wolfgang Paul s-a născut în 10 august 1913 la Lorenzkirch, Saxonia, Germania.
Şi-a făcut studiile universitare la Munchen şi la Berlin. După obţinerea doctoratului la Technische Hochschule din Berlin, în 1939, devine profesor la Universitatea Gottingen (1944), iar din 1952 se transferă la Universitatea din Bonn, unde cumulează şi funcţia de director al Institutului de fizică.
Este primul fizician care a imaginat în anii ‘50 un sistem fizic ce permite izolarea şi imobilizarea atomilor ionizaţi. după 1970, această metodă — numită „capcana lui Paul” — a fost utilizată pentru trierea particulelor atomice în mişcare în funcţie de masa şi sarcina lor electrică. Descoperirea lui a fost utilizată de Dehmelt pentru studierea electronului izolat.
W Paul are, de asemenea, lucrări de o importanţă deosebită în domeniul spectroscopiei atomice de precizie, maserilor, determinării orientării unei navete în câmpul magnetic interplanetar şi altele.
Pentru contribuţiile sale la dezvoltarea fizicii, el a primit premiul Nobel pentru flzică în 1989, împreună cu H. G. Dehmelt şi N.F Ramsey.
A murit la Bonn, Germania, în 7 decembrie 1993, în vârstă de 80 de ani.
Nornian Foster RAMSEY
(n. 1915)
Fizician american, laureat al premiului Nobel în 1989,împreună cu H.G. Dehmelt şi W Paul
S-a născut în 27 august 1915 la Washington, S.U.A.
Şi-a făcut studiile la Universitatea Columbia, după care a predat fizica şi a întreprins cercetări în acest domeniu într-o serie de universităţi americane şi britanice.
În timpul celui de-al doilea război mondial a participat, alături de alţi fizicieni, la punerea la punct a radarului, pentru întărirea apărării antiaeriene.
La începutul activităţii sale ştiinţifice, Ramsey s-a ocupat cu cercetari privind metoda fasciculelor moleculare şi atomice, cercetări care au dus la realizarea celor mai precise ceasuri atomice (eroare de 1 s la 10 milioane de ani!), utilizate astăzi ca etaloane de timp.
A fost ales membru al Academiei Naţionale de ştiinţe a S.U.A. în 1952.
În 1960, împreună cu Kleppner şi Goldenberg, a realizat primul maser cu fascicule atomice de hidrogen, cu ajutorul căruia a efectuat măsurători privind structura hiperfină a spectrului hidrogenului ş i — ulterior, prin metode asemănătoare — a spectrului deuteriului şi tritiului. Spectroscopia atomică de precizie permite studierea stărilor excitate sau fundamentale ale atomilor, spectrelor hiperfine ale acestora, determinarea momentelor atomice şi nucleare şi are aplicaţii importante în realizarea ceasurilor atomice etalon, în construcţia magnetometrelor cu pompaj optic .
Pentru contribuţiile sale la dezvoltarea spectroscopiei optice de precizie, N.F Ramsey a fost recompensat cu premiul Nobel pentru fizică în 1989, împreună cu H.G. Dehmelt şi W Paul.
Jerome Isaac FRIEDMAN
(n. 1930)
Fizician american, laureat al premiului Nobel în 1990,împreună cu H.W Kendall şi R.E. Taylor
S-a născut la Chicago, S.U.A., în 1930.
Obţine licenţa în fizică la Universitatea din Chicago în 1956, după care devine cercetator asociat la Universitatea Stanford (1957-1960) unde face cunoştinţă cu H. Kendall şi R. Taylor. Din 1963 activează ca profesor asociat la lnstitutul de tehnologie din Massachusetts (MIT), iar în 1967 este numit profesor titular la catedra „William Coolidge” a LNS (Laboratorul de ştiinţe nucleare), aparţinând aceluiaşi institut. A fost director al LNS în perioada 1980-1983 şi director al Departamentului de fizică al MIT între 1983 şi 1988.
Este membru al Academiei americane de ştiinţe şi arte.
Premiul Nobel pentru fizică, pe care 1-a primit în anul 1990, recompensează cerc~tările efectuate, între 1967 şi 1973, împreună cu H. Kendall şi R. Taylor, 1a acceleratorul liniar de la Stanford şi care au avut ca rezultat demonstrarea experimentală a existenţei quarkurilor, prezisă teoretic în 1964 de către M. Gell-Mann şi G. Zweig.
Friedman este şi coautor al descoperirii încălcării legii conservării parităţii în dezintegrarea mezonilor .
Henry Way KENDALL
(n. 1926)
Fizician american, laureat al premiului Nobel în 1 990,împreună cu J. Friedman si R.E.Taylor
S-a născut în 1926 la Boston, S.U.A.
Îşi face studiile la Institutul de tehnologie din Massachusetts (MIT), al cărui licenţiat devine în 1955, în specialitatea fizică nucleară. Lucrează în cercetare, din 1954 până în 1956, în cadrul acestui institut, după care se mută la Laboratorul de energii înalte de la Stanford, unde rămâne până în 1961, când se întoarce la MIT, fiind numit profesor la o catedră de fizică în
1967.
În anii ‘80, în calitate de membru fondator al Union of Concerned Scientists, a luat o atitudine extrem de critică faţă de poziţia administraţiei americane privind iniţiativa de apărare strategică. Este membru al Asociaţiei pentru controlul armamentului.
Pentru activitatea sa pacifistă a primit premiul „Leo Szilard” şi premiul Societăţii „Bertrand Russell” în 1982.
A primit premiul Nobel pentru fizică în 1990, ca recompensă pentru cercetările efectuate între 1967 şi 1973 la acceleratorul liniar de la Stanford, împreună cu J. Friedman şi R. Taylor, cercetări care au condus la confirmarea experimentală a existenţei quarkurilor.
Richard Edward TAYLOR
(n. 1929)
Fizician canadian, laureat al premiului Nobel în 1990,împreună cu J. I. Friedman şi H. W Kendall
S-a născut în 2 noiembrie 1929 în orăşelul Medicine Hat, statul Alberta, Canada. Bunicul lui după tată era un dulgher originar din Irlanda de Nord, iar bunica, scoţiană.
Mama lui se născuse în America, fiind fiica unor emigranţi din Norvegia, deveniţi fermieri în Alberta.
Având înclinaţii către fizica experimentală, intră la Universitatea Alberta, unde face studii
în acest domeniu şi pe care o absolvă în 1952. În 1958 este trimis împreună cu un grup de
fizicieni pentru un stagiu de trei ani în Franţa, la Centrul de cercetări nucleare de la Orsay. In
1961 se întoarce în America (S.U.A.) şi lucrează un timp la Lawrence Radiation Laboratory
(Berkeley, California). Obţine doctoratul în fizică în 1962 la Universitatea Stanford şi între
1962 şi 1968 participă la cercetările efectuate la Stanford Linear Accelerator Center (SLAC).
În 1970 este numit profesor de fizică la Universitatea Stanford, după care, în 1971, obţinând
o bursă de cercetare, merge pentru un an la CERN — Geneva. Intre 1982 şi 1986 este director
a1 programului de cercetări (director ştiinţific) la SLAC, iar din 1990 conduce cercetările
efectuate la noul accelerator de particule construit la Hamburg, în Germania.
Premiul Nobel pentru fizică, pe care 1-a primit în 1990, se datorează cercetărilor efectuate în comun cu J.I. Friedman şi H.W Kendall la SLAC, Stanford, între 1967 şi 1973, cercetări care au demonstrat existenţa quarkurilor.
Cercetările teoretice întreprinse de Murray Gell-Mann împreună cu G. Zweig, care urmăreau să găsească o explicaţie a multitudinii de particule aşa-zise elementare (aproape 200!), au
condus la concluzia că multe din ele (mai exact hadronii, în categoria cărora intră mezonii x şi K, nucleonii şi hiperonii) trebuie să fie particule compuse din subparticule, botezate quarkuri , cărora li se atribuie sarcini electrice fracţionare: e fiind sarcina electrică elementara.
Experimentul efectuat la SLAC, imaginat şi condus de J.I. Friedman, H.W Kendall şi R. E. Taylor, trebuia să verifice dacă protonul are o structură internă. Cei trei au preluat, la o altă scară, ideea experimentului lui Rutherford, de sondare a nucleului atomic prin ciocnirea lui cu particule încărcate; în experimentul lor, ţinta era protonul (nucleul atomului de hidrogen), iar ca proiectile erau folosiţi electronii acceleraţi la energii înalte, între 4 şi 21 Ge.Asemenea energii se puteau obţine numai cu ajutorul noului accelerator liniar de la Stanford (cu o lungime a instalaţiei de accelerare de 3 kni!), iar drept ţintă s-a folosit hidrogenul lichid şi deuteriul lichid. Experimentul a fost extrem de diflcil pentru că trebuiau deterrninate energia de recul şi unghiurile de împrăştiere ale electronilor care ciocneau cu o violenţă deosebită protonii — ţintă.
Rezultatele obţinute au confirrnat că, într-adevăr, protonul are o structură internă proprie şi că particulele sale constituente, numite quarkuri, au o sarcină electrică egală cu o fracţiune a sarcinii electrice elementare, care, până la această descoperire, era considerată ca fiind indivizibilă.