Нобелови лауреати – 1959 година

Оуен Чембърлейн (Owen Chamberlain)

10 юли 1920 г. – 28 февруари 2006 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Емилио Сегре)

(За откриването на антипротона.)

Американският физик Оуен Чембърлейн е роден в Сан Франциско (щат Калифорния) в семейството на Едуард Чембърлейн, радиолог в болницата на Станфордския университет, и Женевиев Лусинда (Оуен) Чембърлейн. Когато е на десет години, семейството му се мести във Филаделфия, където Чембърлейн завършва средно образование. Степента бакалавър получава в Дартмутския колеж през 1941 г. и започва аспирантура в Калифорнийския университет в Бъркли. Но след влизането на САЩ във Втората световна война прекъсва обучението си, за да участва в Манхатънския проект, секретната програма за създаване на атомна бомба. Той изследва изотопите на урана в Бъркли под ръководството на Ърнест О. Лорънс, изобретателя на циклотрона, и през 1943 г. е изпратен в Лос Аламос, където продължава своята работа и присъства на първото изпитание на бомбата през 1945 г.

След войната Чембърлейн специализира физика на частиците в Аргонската национална лаборатория в Чикаго, като се съсредоточава върху дифузиата на бавните неутрони в течности. Едновременно с това подновява аспирантските си изследвания в Чикагския университет по ръководството на Енрико Ферми и получава докторска степен през 1948 г. През същата година приема поканата да се върне в Бъркли като преподавател по физика, става асистент-професор през 1950 г., адюнкт-професор през 1954 г. и професор през 1958 г.

В Бъркли Чембърлейн използва университетския циклотрон, нов ускорител на частици с висока енергия, за да изследва разсейването на бързите протони и неутрони. В началото на 50-те години започва съвместна работа с Емилио Сегре, негов колега в Бъркли, с когото се среща по време на войната в Лос Аламос. и с изследователска група, в която влизат Клайд Вейганд и Томас Ипсилантис. Сегре е представител на известната италианска физическа школа, създадена под ръководството на Ферми в Римския университет през 30-те години. Съвместната им работа води до откриването на антипротона, теоретически предсказан двойник на протона, но с противоположен електрически заряд и някои други обратни свойства.

През 1928 г. английския физик П. А. М. Дирак предсказва съществуването на античастици (нещо като огледално отражение на обичайните частици, каквито са протонът и електронът), основавайки се на уравненията, които извежда, обединявайки теорията за относителността на Алберт Айнщайн и квантовата теория. Понеже няма експериментално потвърждение, съществуването на античастиците не е прието от всички. Доверието нараства, когато четири години по-късно Карл Д. Андерсън открива позитрона, двойник на отрицателния електрон, но с положителен заряд (иначе казано – антиелектрон). Позитронът се наблюдава в космическите лъчи, високоенергетично излъчване, бомбардиращо Земята от космоса. Това откритие стимулира търсенето на други античастици с помощта на нови построени ускорители на частици. Тъй като античастиците се появяват при разрушаването на атомното ядро, за получаването им е необходима голяма енергия. За да се получи тежка частица, подобна на антипротона, се изисква по-голяма енергия от тази, която могат да осигурят наличните по това време ускорители.

Положението се променя с построяването в Бъркли на беватрона, най-мощният по това време ускорител на частици, способен да ускорява частиците до енергии, достигащи милиарди електрон-волта. С помощта на тази установка Чембърлейн, Сегре и техните колеги ускоряват протоните до енергия от 6,2 милиарда електрон-волта и бомбардират с тях медни атоми. Макар че теоретически тази енергия е достатъчна, за да се получат антипротони, очаква се броят им да не бъде голям, времето на съществуването им да е кратко и освен това да се откриват много трудно в остатъците от ударите, сред които има голямо количество други субатомни частици.

Решаването на проблема за откриването и идентификацията на антипротона е главното достижение на Чембърлейн, Сегре и цялата им изследователска група. Те разработват сложна и хитроумна система, състояща се от магнити и магнитни фиксиращи устройства, която отделя частиците, притежаващи масата, заряда и скоростта на антипротона, от всички останали. Електронни броячи и таймери измерват скоростта на частиците, когато изминават път с определена дължина; анихилацията протон-антипротон се регистрира с помощта на фотоемулсия (като окончателно потвърждаване на другите измервания); освен това се използват и средства за отстраняването на възможни грешки. Емулсията фиксира пътя на входящия протон, завършващ с анихилация, която прилича на звездичка, чиито лъчи са пътищата на продуктите от анихилациата. Оказва се, че тези продукти са мезони, около пет на брой при всяко анихилиране.

През 1955 г., когато се натрупват убедителен брой доказателства (само една от около тридесет хиляди частици е антипротон и един антипротон се наблюдава на около петнадесет минути), учените обявяват за откриването на антипротона. Експериментите доказват също така, че антипротоните не се появяват сами, а винаги в двойка протон-антипротон, както позитронът се появява в двойка електрон-позитрон. По-нататъшните наблюдения потвърждават теорията на Дирак и убеждават учените, че съществуват и други античастици, независимо от това дали могат да бъдат наблюдавани.

В продължение на месеци след основните експерименти Чембърлейн и колегите му правят подобни опити, използвайки разнообразна фотографска техника, за да получат повече снимки на анихилацията на протона с антипротона. Стипендията Гугунхайм позволява на Чембърлейн да прекара 1957 г. във физическия факултет на Римския университет, където продължава да изследва антипротона, частично в сътрудничество с Едоардо Амалди, още един физик от първоначалната група на Фрерми през 30-те години. След завръщането си в Бъркли Чембърлейн получава званието професор по физика, а през следващата година е поканен за един семестър в Харвард като лектор по физика.

Оставайки в Бъркли, Чембърлрейн продължава да работи в областта на физиката на частиците, изследвайки взаимодействието на антипротоните с водорода и деутерия, разсейването на пи-мезоните и възможността да се получат антинеутрони от антипротоните.

През 1943 г. Чембърлейн се жени за Беатрис Бабет Купър, семейството има три дъщери и един син. Двамата се развеждат през 1978 г. Чембърлейн е член на Американското физическо дружество, на Националната академия на науките, на Американската асоциация за съдействие на развитието на науката и на Американската академия на науките и изкуствата.

Превод от руски: Павел Б. Николов