Twarze atomu (cz. V)

Włoski fizyk, laureat Nagrody Nobla z fizyki w 1984 r. za odkrycie wspólnie z Simonem van der Meerem bozonu W, czyli cząstek elementarnych pośredniczących w oddziaływaniach słabych podczas zderzeń.

Studiował fizykę w Scuola Normale w Pizie - słynnej szkole założonej przez Napoleona. W 1958 r. wyjechał do USA, gdzie na Uniwersytecie Columbia pracował m.in. nad akceleratorami cząstek i słabymi oddziaływaniami. W 1960 r. rozpoczął pracę w CERN. W 1967 r. przeprowadził się ponownie do USA, gdzie w nowo powstałym laboratorium Fermilab pracował nad neutrinami. Niezadowolony z tamtejszych urządzeń, wrócił do CERN w 1973 r. Dzięki jego staraniom, w 1976 r. ośrodek przebudował supersynchrotron protonowy do zderzeń protonów i antyprotonów. Zderzacz rozpoczął działanie w 1981 r., a po dwóch latach zespół Rubbii (ponad stu eksperymentatorów) odkrył pierwsze cząstki bozonu W i Z. W 1989 r. został dyrektorem Laboratorium CERN. W 1993 r. odznaczono go Krzyżem Komandorskim Orderu Zasługi Rzeczypospolitej Polskiej.

Aktualnie Rubbia wykłada na włoskim Uniwersytecie w Pawii. Jest także członkiem Papieskiej Akademii Nauk.

Werner Heisenberg (1901-1976)

Niemiecki fizyk teoretyk, filozof nauki, uważany za współtwórcę mechaniki kwantowej. W 1939 r. otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki za stworzenie mechaniki kwantowej.

W 1920 r. wstąpił na Uniwersytet w Monachium, w 1923 r. obronił doktorat. W latach 1922-23 przebywał na stypendiach w Getyndze u M. Borna, J. Francka i D. Gilberta. Od roku 1924

do 1926 współpracował z Nielsem Bohrem w Kopenhadze. W Danii opracował wiosną 1925 r. pierwszą formę mechaniki kwantowej, nazywaną mechaniką macierzową. Teoria ta podaje ogólne zasady opisu wszystkich zjawisk mikroświata i jak dotąd jest całkowicie zgodna z doświadczeniem. Jej założenia są zgodne z mechaniką falową, co potwierdził w 1926 r. Erwin Schrödinger. W 1927 r. sformułował zasadę nieoznaczoności, według której dla cząstek o rozmiarach atomu lub mniejszych, im dokładniej mierzymy położenie cząstki, tym mniej dokładnie znamy jej pęd - i vice versa. W tym też roku został profesorem fizyki teoretycznej w Lipsku. Pod koniec lat 30. wyjechał wykładać do USA, Japonii i Indii.

Od 1941 r. brał udział w pracach nad budową bomby atomowej dla III Rzeszy. Po wojnie, już w obozie jenieckim w Anglii, twierdził, że robił to, by jak najbardziej spowolnić prace. W czasie gdy był przetrzymywany przez aliantów, znalazł się w grupie niemieckich naukowców, którymi interesował się brytyjski wywiad. Ostatecznie trafił do Niemiec, by zreorganizować Instytut Fizyki w Getyndze (od 1948 r. Instytut Fizyki im. Maxa Plancka). Jednak już w 1955 r. przeniósł Instytut do Monachium (jako Instytut Fizyki i Astrofizyki Maxa Plancka). Pod koniec lat 50. zajmował się fizyką plazmy i procesami termojądrowymi. Prywatnie był znakomitym pianistą i miłośnikiem muzyki klasycznej.

Niels Bohr (1885-1962)

Duński fizyk, laureat Nagrody Nobla z fizyki w 1922 r. za udział w zrozumieniu struktury atomu i mechaniki kwantowej.

Jego ojciec był profesorem fizjologii na Uniwersytecie Kopenhaskim, dzięki czemu od dzieciństwa Niels dorastał w naukowej atmosferze. W 1908 r., jeszcze jako student, wygrał konkurs Akademii Nauk w Kopenhadze. Przeprowadzone wówczas w laboratorium ojca badania nad napięciem powierzchniowym ukierunkowały jego dalszą drogę naukową. W 1909 r. ukończył studia fizyczne na Uniwersytecie Kopenhaskim, gdzie dwa lata później obronił doktorat. W 1911 roku wyjechał na zagraniczne stypendia do Wielkiej Brytanii; najpierw do laboratorium Josepha J. Thomsona w Cambridge, a następnie Ernesta Rutherforda w Manchesterze, gdzie badał zjawisko promieniotwórczości.

W 1913 r. opublikował pracę na temat modelu atomu. Założył w niej, że dalsze orbity zawierają więcej elektronów niż orbity bliższe, co tłumaczy chemiczne własności pierwiastków oraz że elektron może przemieszczać się pomiędzy poszczególnymi orbitami dzięki emisji lub pochłanianiu fotonów. Obserwacje te stały się podstawą mechaniki kwantowej. Bohr był zwolennikiem dualizmu korpuskularno-falowego (cecha obiektów kwantowych polegająca na przejawianiu, w zależności od sytuacji, właściwości falowych lub cząsteczkowych), a zasada nieoznaczoności została sformułowana przez Heisenberga, gdy ten ostatni pracował jako asystent Bohra w Kopenhadze. Opracował koncepcję modelu jądra atomowego jako kropli ciężkiej i nieściśliwej cieczy.

W 1939 r. podał wraz z Johnem Wheelerem teorię rozpadu jądra atomowego.

Od 1913 r. wykładał fizykę na Uniwersytecie Kopenhaskim, by po roku przenieść się na Uniwersytet Victorii w Manchesterze, gdzie wykładał przez dwa lata. W 1916 r. został profesorem fizyki teoretycznej w Kopenhadze, a w 1920 r. - kierownikiem założonego przez siebie Instytutu Fizyki Teoretycznej, który był jednym z najważniejszych centrów rozwoju fizyki atomu w ówczesnej Europie.

W 1943 r., aby uniknąć aresztowania przez gestapo, uciekł z okupowanej Danii do Szwecji, a następnie przez Londyn do USA. Był członkiem projektu Manhattan, ale miał moralne wątpliwości co do budowy bomby atomowej, dlatego nie uczestniczył w pracach bardzo aktywnie.

Po powrocie do Kopenhagi był zwolennikiem pokojowego wykorzystania energii atomowej.

Lise Meitner (1878-1968)

Urodzona w Wiedniu fizyczka jądrowa, nazywana "matką bomby atomowej", Kobieta Roku 1946 według tygodnika "Time". Jako pierwsza wyjaśniła teoretycznie zjawisko rozbicia jądra atomowego, którego w 1938 r. dokonał Otto Hahn.

Była córką żydowskiego prawnika, ale wychowywano ją w tradycji protestanckiej i w 1908 r. oficjalnie zmieniła wyznanie. Po ukończeniu szkoły miejskiej (płeć uniemożliwiała jej uczęszczanie do gimnazjum) opanowała samodzielnie materiał do matury, którą zdała w 1901 r., i rozpoczęła studia na Uniwersytecie w Wiedniu. Jako druga kobieta w historii tego uniwersytetu obroniła doktorat z fizyki w 1906 r. Po odmowie przyjęcia do laboratorium M. Skłodowskiej-Curie w Paryżu, podjęła pracę w Instytucie Fizyki Teoretycznej w Wiedniu. Już po roku wyjechała do Berlina, gdzie rozpoczęła współpracę z Otto Hahnem. Zanim w 1909 r. zezwolono kobietom na studiowanie, pracowała nieodpłatnie, a do instytutu musiała wchodzić tylnymi drzwiami. W 1909 r. z Hahnem prawidłowo zinterpretowali zjawisko rozpadu promieniotwórczego alfa, czyli emisji cząstki alfa z jądra atomu, w którym jądro atomu uzyskuje pęd o takiej samej wartości, co wyemitowana cząstka, lecz o przeciwnym zwrocie.

Rok przed zakończeniem I wojny światowej odkryli nowy, względnie trwały izotop protaktynu 231. Zmianę jej sytuacji zawodowej przyniósł rok 1918, kiedy to została kierownikiem pracowni fizyczno-radiologicznej w Instytucie im. Cesarza Wilhelma, z odpowiednim do swojego stanowiska wynagrodzeniem. Po czterech latach zrobiła habilitację, uzyskując tym samym prawo do prowadzenia wykładów. W 1926 r. została profesorem nadzwyczajnym fizyki jądrowej na Uniwersytecie Berlińskim.

Na mocy ustaw norymberskich pozbawiono ją w 1933 r. prawa nauczania, jednak badania wraz z Otto Hahnem prowadziła dalej - Instytut im. Cesarza Wilhelma nie był instytucją państwową. Po aneksji Austrii przez III Rzeszę w 1938 r. uciekła przez Holandię i Danię do Szwecji. Tam do 1946 r. prowadziła swoje badania w Instytucie Nobla. Od 1947 r. kierowała wydziałem fizyki jądrowej na Uniwersytecie Technicznym w Sztokholmie. Poza tym, wykładała także gościnnie w Stanach Zjednoczonych.

W 1939 r. opublikowała artykuł, w którym opisała zjawisko rozszczepiania jądra atomowego uranu i na podstawie wzoru E=mc2 wyliczyła ilość uwalnianej w tym procesie energii, co stało się podstawą militarnego i pokojowego zastosowania tej reakcji. Jako pacyfistka z przekonania, odrzuciła amerykańskie propozycje pracy nad budową bomby atomowej w Stanach Zjednoczonych i w czasie wojny pozostała w Szwecji. W 1960 r. przeniosła się do swojego siostrzeńca Otto Frischa do Cambridge w Wielkiej Brytanii.

Otto Hahn (1879-1968)

Niemiecki fizykochemik, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1944 r. za prace nad rozszczepieniem jądra atomu. Wymieniany wśród trzech największych naukowców XX wieku w rankingu magazynu "Fokus" z 1999 r. (za Einsteinem i Planckiem).

Studiował chemię i mineralogię na Uniwersytecie w Marburgu, gdzie w 1901 r. obronił doktorat. Od 1904 r. pracował w University College London, ale po roku (1905) przeniósł się do laboratorium Rutherforda w Montrealu. W 1906 r. wrócił do Niemiec i rozpoczął pracę na Uniwersytecie Humboltów w Berlinie. Po czterech latach uzyskał tytuł profesorski. Od 1912 r. kierował Departamentem Jądrowym w nowo utworzonym Instytucie im. Cesarza Wilhelma, którego dyrektorem mianowano go w 1928 r. Gdy w 1948 r. instytut został przekształcony w Towarzystwo Wspierania Nauki im. M. Plancka, Hahn został jego przewodniczącym. Funkcję tę pełnił do 1960 r., kiedy to objął stanowisko prezydenta honorowego Towarzystwa.

W 1905 r. odkrył mezotor 1, za co był nominowany do Nagrody Nobla. W tym samym roku odkrył mezotor 2 i radiotor. Drugą nominację do Nobla dało mu wykrycie izomerii jądrowej w 1921 r. Trzeci raz nominowany był za eksperyment z 1938 r., gdy wspólnie z F. Strassmannem przeprowadził pierwszą reakcję rozszczepienia jądra atomu. Rok później obaj naukowcy przewidzieli wyzwolenie dodatkowych neutronów w czasie rozpadu atomowego (reakcja łańcuchowa została udowodniona przez F. Joliota w 1939 r.).

Podczas II wojny światowej Hahn pracował nad reakcjami rozszczepienia jądra uranu. Po jej zakończeniu oskarżano go o pracę nad reaktorem jądrowym dla III Rzeszy, ale śledztwo wykazało fałszywość tych zarzutów. Mimo to, wraz z innymi fizykami jądrowymi III Rzeszy, był internowany w Farm Hall koło Cambridge w Wielkiej Brytanii, co spowodowało, że Komitet Noblowski ogłosił przyznanie mu nagrody z rocznym opóźnieniem, a Hahn odebrał ją dopiero w 1946 r.

W 1957 r. współtworzył Manifest z Göttingen (deklaracja 18 wiodących fizyków jądrowych z RFN przeciwko sugerowanemu przez rząd Adenauera uzbrojeniu armii RFN w taktyczną broń atomową). Od tego momentu był wielokrotnie nominowany do Pokojowej Nagrody Nobla. W 1964 r. nadano nazwę jednemu z czterech cywilnych statków o napędzie jądrowym NS Otto Hahn, a w 1971 r. pierwiastkowi nr 105 nadano nazwę hahnium, ale ostatecznie zmieniono ją na dubnium.