Jack Steinberger - Jack Steinberger

Jack Steinberger
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Steinberger em 2008
Nascer
Hans Jakob Steinberger

( 1921-05-25 )25 de maio de 1921
Bad Kissingen , Alemanha
Faleceu 12 de dezembro de 2020 (99 anos)
Genebra , Suíça
Nacionalidade Estados Unidos
Conhecido por Descoberta do neutrino do múon
Cônjuge (s) Cynthia Alff; Joan Beauregard (1920-2009)
Crianças 4, incluindo Joseph, Ned , Julia e John
Prêmios Prêmio Nobel de Física (1988)
Medalha Nacional de Ciências (1988)
Medalha Matteucci (1990)
Carreira científica
Campos Física de partículas
Instituições Universidade da Califórnia, Berkeley
Columbia University
CERN
Tese No intervalo dos elétrons no decaimento do méson.  (1949)
Orientadores acadêmicos Edward Teller
Enrico Fermi
Alunos notáveis Melvin Schwartz
Eric L. Schwartz
Theodore Modis
David R. Nygren

Jack Steinberger (nascido Hans Jakob Steinberger ; 25 de maio de 1921 - 12 de dezembro de 2020) foi um físico americano nascido na Alemanha conhecido por seu trabalho com neutrinos , as partículas subatômicas consideradas constituintes elementares da matéria. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1988 , junto com Leon M. Lederman e Melvin Schwartz , pela descoberta do neutrino do múon . Ao longo de sua carreira como físico experimental de partículas, ocupou cargos na University of California, Berkeley , Columbia University (1950-68) e no CERN (1968-1986). Ele também recebeu a Medalha Nacional de Ciências dos Estados Unidos em 1988 e a Medalha Matteucci da Academia Italiana de Ciências em 1990.

Infância e educação

Steinberger nasceu na cidade de Bad Kissingen na Baviera , Alemanha , em 25 de maio de 1921. A ascensão do nazismo na Alemanha, com seu aberto anti-semitismo , levou seus pais, Ludwig Lazarus (um cantor e professor religioso) e Berta May Steinberger, para mandá-lo para fora do país.

Steinberger emigrou para os Estados Unidos aos 13 anos, fazendo a viagem transatlântica com seu irmão Herbert. Instituições de caridade judaicas nos Estados Unidos providenciaram que Barnett Farroll cuidasse dele como filho adotivo. Steinberger estudou na New Trier Township High School , em Winnetka, Illinois . Ele se reuniu com seus pais e irmão mais novo em 1938.

Steinberger estudou engenharia química no Armor Institute of Technology (agora Illinois Institute of Technology ), mas saiu depois que sua bolsa de estudos acabou para ajudar a complementar a renda de sua família. Ele obteve o diploma de bacharel em química pela University of Chicago , em 1942. Logo depois disso, ele se juntou ao Signal Corps no MIT . Com a ajuda do GI Bill , ele retornou aos estudos de pós-graduação na Universidade de Chicago em 1946, onde estudou com Edward Teller e Enrico Fermi . Seu Ph.D. a tese dizia respeito ao espectro de energia dos elétrons emitidos no decaimento do múon ; seus resultados mostraram que se tratava de um decaimento de três corpos e implicava a participação de duas partículas neutras no decaimento (mais tarde identificadas como neutrinos do elétron ( ) e do múon ( )) em vez de um.

Carreira

Pesquisa inicial

Depois de receber seu doutorado, Steinberger frequentou o Instituto de Estudos Avançados de Princeton por um ano. Em 1949, ele publicou um cálculo da vida útil do píon neutro , que antecipou o estudo de anomalias na teoria quântica de campos.

Seguindo Princeton, em 1949, Steinberger foi para o Laboratório de Radiação na Universidade da Califórnia em Berkeley , onde realizou um experimento que demonstrou a produção de píons neutros e sua decadência em pares de fótons. Este experimento utilizou o síncrotron 330 MeV e os contadores de cintilação recém-inventados. Apesar dessa e de outras conquistas, ele foi convidado a deixar o Laboratório de Radiação em Berkeley em 1950, devido à sua recusa em assinar o chamado Juramento não-comunista.

Steinberger aceitou um cargo de professor na Universidade de Columbia em 1950. O feixe de méson recém-comissionado no Nevis Labs forneceu a ferramenta para vários experimentos importantes. As medições da seção transversal da produção de píons em vários alvos nucleares mostraram que o píon tem paridade ímpar. Uma medição direta da produção de píons em um alvo de hidrogênio líquido , então não uma ferramenta comum, forneceu os dados necessários para mostrar que o píon tem spin zero. O mesmo alvo foi usado para observar o decaimento relativamente raro de píons neutros para um fóton, um elétron e um pósitron . Um experimento relacionado mediu a diferença de massa entre os píons carregados e neutros com base na correlação angular entre os píons neutros produzidos quando o píon negativo é capturado pelo próton no núcleo do hidrogênio. Outros experimentos importantes estudaram a correlação angular entre pares elétron-pósitron em decaimentos de píons neutros e estabeleceram o raro decaimento de um píon carregado para um elétron e neutrino; o último exigia o uso de uma câmara de bolha de hidrogênio líquido .

Investigações de partículas estranhas

Durante 1954–1955, Steinberger contribuiu para o desenvolvimento da câmara de bolhas com a construção de um dispositivo de 15 cm para uso com o Cosmotron no Laboratório Nacional de Brookhaven . O experimento usou um feixe de píons para produzir pares de hádrons com quarks estranhos para elucidar a produção intrigante e propriedades de decaimento dessas partículas. Em 1956, ele usou uma câmara de 30 cm equipada com três câmeras para descobrir o hyperon Sigma neutro e medir sua massa. Esta observação foi importante para confirmar a existência da simetria de sabor SU (3) que hipotetiza a existência do quark estranho.

Uma característica importante da interação fraca é a violação da simetria de paridade . Essa característica foi estabelecida através da medição dos spins e paridades de muitos hyperons . Steinberger e seus colaboradores contribuíram com várias dessas medições usando grandes câmaras de bolhas de hidrogênio líquido (75 cm) e feixes de hadron separados em Brookhaven. Um exemplo é a medição da distribuição de massa invariante de pares elétron-pósitron produzidos no decaimento de hyperons Sigma-zero para hyperons Lambda-zero .

Neutrinos e a corrente neutra fraca

Na década de 1960, a ênfase no estudo da interação fraca mudou de partículas estranhas para neutrinos. Leon Lederman, Steinberger e Schwartz construíram grandes câmaras de centelha em Nevis Labs e as expuseram em 1961 a neutrinos produzidos em associação com múons nos decaimentos de píons e kaons carregados. Eles usaram o Síncrotron de Gradiente Alternado (AGS) em Brookhaven e obtiveram uma série de eventos convincentes nos quais múons foram produzidos, mas nenhum elétron. Esse resultado, pelo qual receberam o Prêmio Nobel em 1988, comprovou a existência de um tipo de neutrino associado ao múon, distinto do neutrino produzido no decaimento beta.

Estudo de violação de CP

A violação de CP ( conjugação de carga e paridade ) foi estabelecida no sistema kaon neutro em 1964. Steinberger reconheceu que o parâmetro fenomenológico epsilon ( ε ) que quantifica o grau de violação de CP pode ser medido em fenômenos de interferência (ver violação de CP). Em colaboração com Carlo Rubbia , ele realizou um experimento durante uma licença sabática no CERN durante 1965 que demonstrou de forma robusta o efeito de interferência esperado e também mediu com precisão a diferença na massa das massas kaon neutras de vida curta e longa.

De volta aos Estados Unidos, Steinberger conduziu um experimento em Brookhaven para observar a violação de CP nos decaimentos semileptônicos de kaons neutros. A assimetria de carga está diretamente relacionada ao parâmetro épsilon, que foi medido com precisão. Este experimento também permitiu a dedução da fase do épsilon, e confirmou que o CPT é uma boa simetria da natureza.

CERN

Em 1968, Steinberger deixou a Universidade de Columbia e aceitou o cargo de diretor de departamento no CERN . Ele construiu um experimento lá utilizando câmaras proporcionais de múltiplos fios ( MWPC ), recentemente inventadas por Georges Charpak . Os MWPCs, aumentados por amplificadores microeletrônicos, permitiram que amostras muito maiores de eventos fossem registradas. Vários resultados para kaons neutros foram obtidos e publicados no início dos anos 1970, incluindo a observação do raro decaimento do kaon neutro para um par de múons, a dependência do tempo da assimetria para decaimentos semileptônicos e uma medição mais precisa do diferença de massa kaon neutra. Uma nova era na técnica experimental foi inaugurada.

Essas novas técnicas provaram ser cruciais para a primeira demonstração de violação direta de CP . O experimento NA31 no CERN foi construído no início dos anos 1980 usando o síncrotron de prótons SPS 400 GeV do CERN . Bem como bancos de MWPCs e um calorímetro hadron, apresentava um calorímetro eletromagnético de argônio líquido com excepcional resolução espacial e energética. NA31 mostrou que a violação direta de CP é real.

Steinberger trabalhou no experimento ALEPH no Large Electron-Positron Collider (LEP), onde atuou como porta-voz do experimento. Entre as realizações iniciais do experimento foi ALEPH a medição precisa do número de famílias de leptones e quark no modelo padrão através da medição dos decaimentos do Z Higgs .

Ele se aposentou do CERN em 1986 e se tornou professor na Scuola Normale Superiore di Pisa, na Itália. Ele continuou sua associação com o laboratório do CERN por meio de suas visitas aos 90 anos.

premio Nobel

Steinberger recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1988, "pelo método do feixe de neutrinos e pela demonstração da estrutura de dupleto dos léptons através da descoberta do neutrino do múon". Ele dividiu o prêmio com Leon M. Lederman e Melvin Schwartz ; no momento da pesquisa, todos os três experimentadores estavam na Universidade de Columbia .

O experimento usou feixes de píons carregados gerados com o Alternating Gradient Synchrotron no Brookhaven National Laboratory . Os píons decaíram em múons que foram detectados em frente a uma parede de aço; os neutrinos foram detectados em câmaras de faísca instaladas atrás da parede. A coincidência de múons e neutrinos demonstrou que um segundo tipo de neutrino foi criado em associação com múons. Experimentos subsequentes provaram que este neutrino é distinto do primeiro tipo (tipo elétron). Steinberger, Lederman e Schwartz publicaram seu trabalho na Physical Review Letters em 1962.

Ele deu sua medalha Nobel à New Trier High School em Winnetka, Illinois (EUA), da qual foi ex-aluno.

Ele também foi agraciado com a Medalha Nacional de Ciência em 1988, pelo então presidente dos Estados Unidos, Ronald Reagan, e foi agraciado com a Medalha Matteucci em 1990, da Academia Italiana de Ciências .

Publicações selecionadas

  • Steinberger, J. e AS Bishop. "The Detection of Artificially Produced Photomesons with Counters" , Radiation Laboratory, University of California-Berkeley, United States Department of Energy (por meio da agência predecessora, a Atomic Energy Commission ), (8 de março de 1950).
  • Steinberger, J., WKH Panofsky & J. Steller. "Evidence for the Neutral Mesons by Photons" , Laboratório de Radiação, Universidade da Califórnia-Berkeley, Departamento de Energia dos Estados Unidos (por meio da agência predecessora, a Comissão de Energia Atômica ), (abril de 1950).
  • Panofsky, WKH, J. Steinberger e J. Steller. "Resultados adicionais sobre a produção de mesons neutros por fótons" , Laboratório de radiação, Universidade da Califórnia-Berkeley, Departamento de Energia dos Estados Unidos (por meio da agência predecessora, a Comissão de Energia Atômica ), (1 de outubro de 1950).
  • Steinberger, J. "Pesquisa Experimental de Decaimentos de Partículas Estranhas" , Universidade de Columbia, Nevis Laboratories, Departamento de Energia dos Estados Unidos (por meio da agência predecessora, a Comissão de Energia Atômica ), (junho de 1964).
  • Steinberger, J. (2005). Aprendendo sobre partículas: 50 anos privilegiados . Berlim: Springer. ISBN 3-540-21329-5. OCLC  56654442 .

Vida pessoal

O primeiro casamento de Steinberger com Joan Beauregard terminou em divórcio, após o qual ele se casou com sua ex-aluna e bióloga, Cynthia Alff. Ele teve quatro filhos, dois de cada um de seus casamentos. Seu filho Ned Steinberger é o fundador da empresa homônima de guitarras e baixos sem cabeça, e sua filha Julia Steinberger é uma economista ecológica da Universidade de Lausanne . Como ateu e humanista , Steinberger foi um laureado humanista na Academia Internacional de Humanismo . Em suas próprias palavras, ele é conhecido por ter gostado de tênis, montanhismo e vela.

Na década de 1980, Steinberger retomou relações com sua cidade natal, Bad Kissingen. Ele visitou frequentemente Bad Kissingen desde então. A escola que frequentou chamava -se Jack-Steinberger-Gymnasium em 2001. Em 2006, Steinberger foi nomeado cidadão honorário de Bad Kissingen. "Sinto-me bem-vindo em Bad Kissingen. Esta é a minha cidade natal e fui criado lá. Sinto-me novamente alemão", disse ele à emissora bávara Bayerischer Rundfunk em 2013.

Ele morreu em 12 de dezembro de 2020, em sua casa em Genebra . Ele tinha 99 anos.

Veja também

Referências

links externos