Simonas van der Mejeris: žmogus, sugalvojęs kaip „sugauti“ antiprotonus (0)
Kovo 4 dieną Ženevoje, sulaukęs 85 metų, mirė žymus fizikas Simonas van der Mejeris (Simon van der Meer, kuriam kartu su jo kolega Carlo Rubbia 1984 metais buvo skirta Nobelio premija fizikos srityje. Šis apdovanojimas jam suteiktas už technologinę inovaciją, leidusią atrasti fundamentalias Visatą sudarančias daleles.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Apie Nobelio premijos laureato mirtį pranešė CERN dalelių fizikos laboratorijos Šveicarijoje atstovai, kurioje fizikas dirbo daugiau kaip 30 metų.
Kokia gi šio mokslininko istorija, jei bandytume ją perteikti trumpai? Devintajame praėjusio šimtmečio dešimtmetyje viso pasaulio mokslininkai bandė surasti "trūkstamas" elementariąsias daleles, kurių egzistavimą prognozavo vadinamasis teorinis Standartinis modelis (angl. Standard Model). Tai - teorijų rinkinys, kuriuo ištisą žmonių kartą buvo grindžiama visa elementariųjų dalelių fizika ir kuris paaiškina visas gamtos jėgas, išskyrus gravitaciją. Tačiau, norint jas rasti, mokslininkams buvo būtina įvykdyti daug didesnės galios dalelių susidūrimus, lyginant su tais, ką buvo galima sukurti su tuometiniais dalelių greitintuvais.
Simonas van der Mejeris kaip tik ir sugalvojo, kaip sugeneruoti eksperimentams reikalingus intensyvius vieno tipo dalelių - vadinamųjų antiprotonų - spindulius. Nukreipdami antiprotonų ir protonų spindulius vienas priešais kitą, tyrinėtojai sukurdavo daug didesnės energijos kolizijas, kurių metu buvo aptiktos niekada anksčiau nestebėtos Visatos sudedamosios dalys.
“Tai buvo visiškai revoliucinis metodas, leidęs pasiekti tai, kas anksčiau buvo visiškai neįmanoma", - pasakoja Džonas Marineris, šalia Čikagos esančios Fermi nacionalinės greitintuvo laboratorijos (Fermilab) vyresnysis mokslininkas.
Sugalvojęs šį metodą, Simonas tapo vienu iš vadovų, padėjusių tyrinėtojų komandai naują technologiją įdiegti CERN įrengtame "Super Proton Synchrotron" (Super protonų sinchrotronas) greitintuve. Jau 1983 metais CERN pranešė, jog protonų ir antiprotonų kolizijos sugeneravo daleles, žinomas W ir Z bozonų pavadinimais ir kurios yra vadinamosios silpnosios sąveikos jėgos komponentės. Silpnosios sąveikos jėga yra viena iš keturių fundamentaliųjų Visatos jėgų - kitos trys yra gravitacija, elektromagnetizmas ir stiprioji sąveika, kurios dėka yra palaikoma atomo branduolio struktūra.
Silpnosios sąveikos jėga nėra juntama kasdieniniame žmogaus gyvenime, makroskopinių objektų pasaulyje. Tačiau subatominėms dalelėms ji daro esminį poveikį. Pavyzdžiui, silpnoji sąveika leidžia šviesti Saulei, nes būtent dėl jos vandenilio atomai gali susilieti vienas su kitu, šio proceso metu į aplinką spinduliuodami šilumą ir šviesą. W ir Z bozonai perneša silpnosios sąveikos jėgą panašiai, kaip šviesos dalelės – fotonai – perneša elektromagnetizmą.
Metais vėliau Simonas van der Mejeris ir jo kolega italų fizikas Carlo Rubbia, kuris taip pat dirbo CERN, gavo Nobelio premiją „už jų lemiamą indėlį į stambų projektą, kurio metu buvo atrastos W ir Z dalelės – silpnosios sąveikos perdavėjai“.
Simonas van der Mejeris gimė 1925 metų lapkričio 24 dieną Hagoje, Nyderlanduose. Baigęs Delft'o technologijų universitetą, įgijo inžinerijos laipsnį ir kurį laiką dirbo Eindhovene esančioje „Philips“ mokslinių tyrimų laboratorijoje, su elektronų mikroskopams skirta aukštos įtampos įranga. 1956 metais prisijungė prie CERN kolektyvo ir ėmėsi kurti įvairių dalelių išskyrimo ir nukreipimo reikiama linkme metodus. Septintajame dešimtmetyje Simonas van der Mejeris kartu su kolegomis pradėjo kurti stochastiniu šaldymu (angl. stochastic cooling) pavadintą technologiją. Jos esmė – matuojamas praskriejančių elektringųjų dalelių krūvis ir po to jos paveikiamos reikiamo stiprumo elektriniu lauktu, siekiant nukreipti jas reikiama linkme.
CERN vyriausiasis direktorius Rolfas Diteris Hoieris (Rolf-Dieter Heuer) ir greitintuvų technologijų padalinio vadovas Stivenas Maiersas (Stephen Myers) sako, jog stochastinis šaldymas – tipinis van der Mejerio išradimas: „Iš pirmo žvilgsnio apgaulingai paprastas, tačiau bet kas, išties išmanantis greitintuvus, iškart suprasdavo, jog tai mažų mažiausiai genialus sprendimas“.
Norint atlikti silpnosios sąveikos eksperimentus, fizikams buvo reikalingi dideliu greičiu skriejančių dalelių susidūrimai. Konkrečiai jie turėjo būti atliekami su atomų branduoliuose randamais protonais ir jo antimaterijos „antrininkais“ antiprotonais. Protonai egzistuoja kiekviename atome, tad suformuoti jų srautus – arba spindulius yra palyginti paprasta. Tuo tarpu antiprotonai pasitaiko retai, ir jie anihiliuoja vos tik palietę protoną. Dalelių greitintuvai gali sugeneruoti antiprotonų srautus, naudodami didelės energijos protonų susidūrimus, tačiau susidarę antiprotonai išsilaksto skirtingomis kryptimis, o mokslininkams paprasčiausiai nebelieka su kuo eksperimentuoti.
Naudojant stochastinio šaldymo metodą, antiprotonus galima „suginti“ į vieną tankų „būrį“. Tada jau galima antiprotonus nukreipti priešpriešais skriejantiems protonams. Tokiame subatominiame kataklizme CERN fizikams pavyko aptikti akivaizdžius W ir Z bozonų egzistavimo požymius.
Simonas van der Mejeris į pensiją išėjo 1990 metais. Remiantis jo darbais, „Fermilab“ stochastinio šaldymo technologiją pritaikė kurdami dar galingesnį greitintuvą „Tevatron“, kuriuo 1994 metais buvo atrasti vadinamieji viršutiniai kvarkai (angl. top quark) – paskutinieji Standartinio modelio materijos fragmentai. “Tai buvo esminė technologija. Vėliau mes tik kopijavome jo idėjas“, – sako Džonas Marineris.