M. Stanley Livingston - M. Stanley Livingston

Milton Stanley Livingston
Nascer ( 25/05/1905 ) 25 de maio de 1905
Brodhead , Wisconsin
Faleceu 25 de agosto de 1986 (1986-08-25) (com 81 anos)
Santa Fé, Novo México
Alma mater Pomona College
Dartmouth College
University of California, Berkeley
Conhecido por desenvolvimento do ciclotron e forte foco
Cônjuge (s) Lois Robinson, Margaret Hughes
Prêmios Prêmio Enrico Fermi (1986)
Carreira científica
Campos Física ( física do acelerador )
Instituições UC Berkeley , Cornell University , MIT , Brookhaven National Laboratory
Tese A produção de íons de hidrogênio de alta velocidade sem o uso de altas tensões   (1931)
Orientador de doutorado Ernest Lawrence
Influências Hans Bethe , Philip M. Morse
Assinatura
Milton Stanley Livingston

Milton Stanley Livingston (25 de maio de 1905 - 25 de agosto de 1986) foi um físico acelerador americano , co-inventor do ciclotron com Ernest Lawrence e co-descobridor com Ernest Courant e Hartland Snyder do princípio de foco forte , que permitiu o desenvolvimento de modernos aceleradores de partículas em grande escala . Ele construiu cíclotrons na University of California , Cornell University e no Massachusetts Institute of Technology . Durante a Segunda Guerra Mundial , ele serviu no grupo de pesquisa operacional do Office of Naval Research .

Livingston foi presidente do Accelerator Project no Brookhaven National Laboratory , diretor do Cambridge Electron Accelerator, membro da National Academy of Sciences , professor de física no MIT e ganhador do Prêmio Enrico Fermi do Departamento de Estados Unidos da América Energia . Ele foi Diretor Associado do Laboratório Nacional de Aceleradores de 1967 a 1970.

Vida pregressa

Milton Stanley Livingston nasceu em Brodhead, Wisconsin , em 25 de maio de 1905, filho de McWhorter Livingston, um ministro da religião, e sua esposa Sarah Jane. Sarah era membro da família Ten Eyck , uma influente família de Nova York cujas origens holandesas remontam à década de 1640. Ele tinha três irmãs. A família mudou-se para a Califórnia quando Livingston tinha cinco anos e ele cresceu em Burbank , Pomona e San Dimas . Seu pai se tornou professor e diretor do ensino médio. Sua mãe morreu quando ele tinha 12 anos e seu pai se casou novamente. Livingston assim adquiriu cinco meio-irmãos.

Depois de se formar no colégio em 1921, Livingston entrou nas proximidades do Pomona College com a intenção de se formar em química , mas não gostava da forma como a química era ensinada lá e combinou com o professor de física, Roland R. Tileston, para fazer cursos de física como Nós vamos. Ele recebeu seu Bacharelado em Artes (AB) em 1926, com especialização dupla em física e química. Tileston conseguiu que ele entrasse no Dartmouth College com uma bolsa de estudos. Ele recebeu seu Master of Arts (MA) em 1928, estudando difração de raios-X , e permaneceu por mais um ano como instrutor.

Ciclotrons

M. Stanley Livingston (L) e Ernest O. Lawrence ao lado de um ciclotron de 27 polegadas no Laboratório de Radiação em 1934.

Durante aquele ano, Livingston se inscreveu em escolas de pós-graduação para bolsas de ensino e foi aceito pela Harvard University e pela University of California . Ele aceitou o último e voltou para a Califórnia. Ele escreveu sua tese de Doutorado em Filosofia (PhD) sobre "A Produção de Íons de Hidrogênio de Alta Velocidade sem o Uso de Altas Voltagens", um tópico sugerido por Ernest Lawrence , que havia notado que íons de massa M e carga e se moviam em um sistema magnético uniforme o campo B circula em uma frequência constante independente da energia:

Em teoria, portanto, se uma partícula atravessasse um eletrodo com uma tensão VN vezes, ela adquiriria energia de NeV. A tarefa de Stanley era verificar se isso funcionaria. Em janeiro de 1931, Stanley conseguiu fazer exatamente isso, usando uma tensão de 1 kV para acelerar os íons de hidrogênio a 80 keV. A pedido de Lawrence, Stanley rapidamente redigiu sua tese e a apresentou em abril de 1931, de modo que se qualificasse para um cargo de instrutor no ano seguinte. Seu exame oral foi mais difícil. Raymond Birge começou a fazer perguntas sobre física nuclear, e Livingston teve de admitir que não sabia nada sobre o trabalho de Ernest Rutherford , James Chadwick e Charles Drummond Ellis , e não havia lido sua monografia de 1930, Radiations from Radioactive Substances . Mesmo assim, Lawrence conseguiu persuadir os examinadores a conceder a Livingston seu doutorado.

No que se tornaria um padrão recorrente, assim que surgisse o primeiro sinal de sucesso, Lawrence começou a planejar uma máquina nova e maior, que ficou conhecida como ciclotron . Lawrence e Livingston elaboraram um projeto para um cíclotron de US $ 800 de 27 polegadas (69 cm) no início de 1932, com um ímã que pesava 2 toneladas. Lawrence então encontrou um imã enorme de 80 toneladas que havia sido originalmente construído para alimentar um link de rádio transatlântico durante a Primeira Guerra Mundial , mas agora estava enferrujando em um ferro-velho em Palo Alto . Isso permitiu que construíssem um ciclotron de 27 polegadas.

No ciclotron, eles tinham um poderoso instrumento científico, mas isso não se traduziu em descoberta científica. Em abril de 1932, John Cockcroft e Ernest Walton , do laboratório Cavendish, na Inglaterra, anunciaram que haviam bombardeado o lítio com prótons e conseguido transmutá-lo em hélio . A energia necessária acabou sendo muito baixa - bem dentro da capacidade do ciclotron de 11 polegadas. Ao saber disso, Lawrence telegrafou para o Berkeley e pediu que os resultados de Cockcroft e Walton fossem verificados. A equipe demorou até setembro para fazê-lo, principalmente por falta de aparatos de detecção adequados.

Entre 1932 e 1934, Livingston foi autor ou coautor de mais de uma dúzia de artigos sobre física nuclear e o ciclotron, mas se sentiu ofuscado por Lawrence e não achava que havia recebido crédito suficiente por sua parte no projeto do ciclotron, para o qual Lawrence receberia o Prêmio Nobel de Física em novembro de 1939. Livingston, portanto, aceitou uma oferta de um cargo de professor assistente da Cornell University em 1934. Ele construiu um ciclotron de 2 MeV em Cornell com uma bolsa de $ 800 e a ajuda de estudantes de graduação e da loja departamental, primeiro a ser construído fora de Berkeley. Ele trabalhou com Robert Bacher e Hans Bethe , ajudando a produzir um dos três artigos marcantes que apareceram nas Reviews of Modern Physics que ficaram conhecidas como a "Bíblia Bethe". Ele também se juntou a Bethe para demonstrar pela primeira vez que o nêutron tem um momento magnético . Livingston lembrou que Bethe:

… Me deu uma ideia dos fundamentos da física e do que estava acontecendo na física nuclear. Com ele, pela primeira vez, senti o quão profundo era o campo, o quão envolvido era e o quanto precisávamos em termos de novas informações. Aprendi muitos novos tipos de conceitos, como momentos magnéticos e aspectos quânticos, dos quais nunca tinha ouvido falar enquanto estava com Lawrence. Era um ambiente diferente. Eu estava seguindo um estudioso e fiquei realmente impressionado.

Os físicos do Massachusetts Institute of Technology (MIT) decidiram que também precisavam de um ciclotron, e Robley Evans contratou Livingston para construir um ciclotron de 42 polegadas (110 cm) lá em 1938. Livingston tornou-se instrutor do MIT no ano seguinte, e um professor assistente no ano seguinte. O ciclotron foi concluído em 1940. Durante a Segunda Guerra Mundial , ele trabalhou com o ciclotron para o Escritório de Pesquisa Médica do Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Científico (OSRD), produzindo isótopos radioativos de fósforo e ferro que foram usados ​​como marcadores em experimentos médicos . O resultado dessa pesquisa foram novos métodos de estabilizar o sangue, para que pudesse ser enviado às tropas em teatros de guerra remotos. Em 1944, Livingston juntou Philip Morse 's operações pesquisar grupo no Office of Naval Research , e ele trabalhou em Washington, DC, e Londres sobre contramedidas de radar para os submarinos .

Vida posterior

Livingston voltou ao MIT logo após o fim da guerra, mas em 1946 um consórcio de universidades, incluindo o MIT, uniu-se para criar o Laboratório Nacional de Brookhaven em Long Island, Nova York , como uma instalação para realizar atividades de pesquisa de Big Science que iam além do recursos de uma única instituição acadêmica. Morse foi nomeado o primeiro diretor de Brookhaven e pediu a Livingston que assumisse o comando da construção de um acelerador para o novo laboratório nacional. Foi decidido que deveria ser um novo tipo de acelerador conhecido como síncrotron que havia sido proposto por Edwin McMillan em 1945. Isidor Isaac Rabi em particular argumentou que deveria ser mais poderoso do que qualquer um planejado pelo Laboratório Lawrence Berkeley .

Como se viu, a Comissão de Energia Atômica (AEC) não estava disposta a financiar dois aceleradores gigantes de 10 GeV, mas estava disposta a financiar dois menores de 2,5 GeV e 6 GeV. Em uma reunião na qual Brookhaven foi representado por Morse, Livingston e Leland John Haworth , a equipe de Brookhaven aceitou o menor, na esperança de conseguir concluí-lo primeiro e, assim, ter uma vantagem na construção da máquina de 10 GeV. A máquina, conhecida como Cosmotron , foi aprovada pela AEC em abril de 1948 e atingiu sua potência máxima de 3,3 GeV em 1953.

Livingston não pôde ficar em Brookhaven para ver o projeto Cosmotron concluído porque enfrentava a perda de seu mandato no MIT e decidiu voltar para lá em 1948. No MIT, ele deu aulas e participou de um experimento de 1950 pelo Laboratório Nacional de Los Alamos para investigar a vida útil de produtos de fissão de curta duração. Ele ainda pensava em aceleradores, porém, e em 1952, junto com Ernest Courant , Hartland Snyder e J. Blewett em Brookhaven, desenvolveu uma focalização forte , o princípio de que o efeito líquido em um feixe de partículas carregadas passando por gradientes de campo alternados é faça o feixe convergir. As vantagens de um foco forte foram então rapidamente percebidas e implantadas no Síncrotron de Gradiente Alternado , que alcançou 33 GeV em 1960. Um plano para construir um síncrotron no MIT e Harvard também foi executado sob a liderança de Livingston, resultando no Cambridge Electron Accelerator ( CEA), que entrou em operação em 1962. O CEA explodiu em 6 de julho de 1965, ferindo oito pessoas, uma delas fatalmente.

O National Accelerator Laboratory , renomeado como Fermi National Accelerator Laboratory em 1974, foi estabelecido em Batavia, Illinois, em 1967. Como Brookhaven, era administrado por um consórcio de universidades. Robert R. Wilson foi nomeado seu primeiro diretor, com Livingston como seu diretor associado. Eles iniciaram o projeto do que se tornou o Tevatron , um acelerador de partículas de 1 TeV .

Livingston aposentou-se em 1970 e mudou-se para Santa Fé, Novo México . Ele continuou a trabalhar ocasionalmente como consultor no Laboratório Nacional de Los Alamos, e às vezes atuava como juiz administrativo da Comissão Reguladora Nuclear . Casou-se com Lois Robinson quando era estudante de graduação em Berkeley em 1930. Eles tiveram dois filhos, uma filha, Diane, e um filho, Stephen. Eles se divorciaram em 1949 e ele se casou com Margaret (Peggy) Hughes em 1952. Depois que Peggy morreu, ele se casou novamente com Lois em 1959. Ele morreu em Santa Fé em 25 de agosto de 1986 de complicações decorrentes do câncer de próstata . Ele deixou sua esposa Lois e filhos Diane e Stephen.

Prêmios e distinções

Notas

Referências

  • Herken, Gregg (2002). Irmandade da Bomba: As Vidas e Lealdades Emaranhadas de Robert Oppenheimer, Ernest Lawrence e Edward Teller . Holt Paperbacks. ISBN   978-0-8050-6589-3 .