Нобелови лауреати – 1960 година

Доналд А. Глейзър (Donald A. Glaser)

21 септември 1926 г. – 28 февруари 2013 г.

Нобелова награда за физика

(За изобретяването на мехурчестата камера.)

Американският физик Донълд Артър Глейзър е роден в Кливланд (щат Охайо) в семейството на емигрантите от Русия Лена и Уилям Дж. Глейзър. Баща му е търговец на едро. Начално и средно образование Глейзър получава в Кливланд Хайтс. Талантлив музикант, той учи цигулка, алт и композиране в Кливландския музикален институт и на шестнадесет години свири в местния симфоничен оркестър.

Рано проявените способности по математика подтикват Глейзър да постъпи в Технологичния институт „Кейз“ (днес - университет „Кейз уестърн ризърв“), който завършва през 1946 г. със степен бакалавър по физика и математика. По-нататък следва аспирантура в Калифорнийския технологичен институт (Калтех) под ръководството на Карл Д. Андерсън. През 1950 г. получава докторска степен по физика и математика за експериментални изследвания на космическите лъчи с висока енергия и на мезоните на равнището на морето. Година преди това, след завършване на курсовата си работа в Калтех, Глейзър е приет за преподавател по физика в Мичиганския университет. През 1953 г. става асистент-професор, през 1955 г. – адюнкт-професор, а през 1957 г. – пълен професор.

В Мичиган Глейзър проявява интерес към елементарните частици в космическите лъчи, които бомбардират с огромна енергия Земята. Взаимодействайки с материята, тези частици пораждат нови частици, също притежаващи висока енергия и по правило краткотрайни. През 20-те години, когато Ч. Т. Р. Уилсън изобретява своята камера , физиците откриват за първи път начин, който им позволява да направят видими пътищата на частиците. Въздухът в камерата на Уилсън съдържа наситена водна пара, затова атомната или субатомната частица, преминавайки през камерата, предизвиква кондензация на парата във вид на малки капчици вода по своя път. Пътищата стават видими и могат да бъдат фотографирани за по-нататъшни измервания.

Появилите се през 50-те години нови мощни ускорители на частици не съответстват на възможностите на стария метод за откриването на пътищата на частиците. Те ускоряват частиците до енергии, които са 1000 пъти по-високи от достижимите преди двадесет години. Ниската плътност на газа в камерата на Уилсън означава, че движещите се с голяма скорост частици могат да изминават сравнително голяма разстояние, преди да се разпаднат или да изразходват своята енергия. За да се получат пътищата на тези частици в камерата на Уилсън, е необходима установка с дължина повече от сто метра. Но създаването на такъв гигантски прибор е практически невъзможно. Освен това малката честота на сблъскване между движещите се частици и атомите на газа ограничава броя на взаимодействията, достъпни за наблюдение, и броя на екзотичните нови частици, които биха могли да се появят в резултат от тези взаимодействия. Количеството данни, които могат да се съберат с помощта на камерата на Уилсън, е ограничено и от нейното бавно действие: кратките периоди, по време на които камерата може да фиксира пътищата на движещите се частици, трябва да са разделени от промеждутъци, продължаващи не по-малко от половин час и необходими за приготвяне на апаратурата.

Като участва в изграждането на няколко традиционни камери на Уилсън, Глейзър започва да търси методи за детекция на частиците с висока енергия, основаващи се на използването на по-плътни вещества в камери с по-голям работен обем. Според него подходяща среда би могла да бъде силно нагрята течност под налягане. Той знае, че течността може да се поддържа в продължение на известно време в неустойчиво състояние над нейната нормална точка на кипене. Подобна течност няма да закипи спонтанно, но кипенето в нея може да се предизвика. Глейзър се опитва да установи могат ли частиците с висока енергия да бъдат „спусъци“ за кипенето на силно нагрети течности под налягане. Той започва да експериментира с шишета нагрята бира и газирани напитки, за да установи влияе ли реактивният източник на образуването на пяна. В крайна сметка след много прецизни експерименти и изчисления ученият открива, че при съответни условия радиацията може „да стартира“ кипенето на течности. Например, ако диетиловият етер бъде нагрят до 140 градуса по Целзий (с други думи – до температура, която е много по-голяма от нормалната му точка на кипене), под въздействието на радиацията – на космическите лъчи или на някакъв друг източник – той моментално започва да кипи.

Използвайки набор от стъклени камери с различна форма, работен обем от няколко кубически сантиметра и силно нагрят етер като работно вещество, Глейзър се опитва да определи точно пътищата на частиците на йонизиращото излъчване. Нагрявайки течността под високо налягане и намалявайки го рязко, той успява да създаде много неустойчиво състояние и да фиксира отчетливи пътища на частиците с помощта на високоскоростна киноснимка, преди течността да започне да кипи. Разработеният от Глейзър метод е нещо като огледално отражение на метода на Уилсън. Ако в камерата на Уилсън пътищата на частиците се отбелязват от капчици течност в газ, в мехурчестата камера на Глейзър, чийто първи вариант е построен през 1952 г., обратен процес създава пътища от газови мехурчета в течност.

Глейзър разбира бързо, че за експериментите в областта на физиката на високите енергии са по-подходящи други течности. Така той построява мехурчеста камера, в която използва течен водород при температура минус 246 градуса Целзий. Тази установка, чието изграждане завършва в Чикагския университет през 1053 г., позволява скоро да се открият ненаблюдавани никога до тогава субатомни явления. През 1956 г. Глейзър експериментира с камери с втечнен ксенон. Високата плътност на тази среда позволява на физиците да фотографират пътищата както на неутралните, така и на заредените частици и да наблюдават много неизвестни преди това реакции. Надеждите на Глейзър се оправдават: неговият метод позволява да се изграждат големи мехурчести камери с много кратки работни цикли. Подобни камери дават възможност да се фиксира поведението на много атомни частици, които до това време не са наблюдавани, и да се получи за тях много пъти по-голяма информация.

През 1959 г. Глейзър отива като поканен професор в Калифорнийския университет в Бъркли и през следващата година става постоянен сътрудник на учебното заведение. От 1959 г. до 1960 г. той събира почти половин милиона снимки, използвайки новата мехурчеста камера, построена в Бъркли под ръководството на Луис У. Алварес /1968/. Снабдена с хладилна установка и голям магнит, позволяващ да се отклонят траекториите на заредените частици, тази камера е с размерите на малък камион и се различава много по това от колбите от три кубически сантиметра, с които Глейзър експериментира преди седем години.

След получаването на Нобеловата награда интересът на Глейзър е привлечен от прилагането на физиката в молекулярната биология. През 1961 г. той заминава за Копенхагенския университет, където изучава микробиология. По-нататъшните му изследвания са посветени на еволюцията на бактериите, на регулацията на клетъчното развитие, на канцерогенните вещества и на генетичните мутации. Като приспособява за нуждите на микробиологията установката за анализ на фотографии, използвана при работата с мехурчестите камери, Глейзър разработва компютърна сканираща система, която идентифицира автоматично вида на бактериите. От 1964 г. той е професор по биология и физика в Бъркли.

През 1960 г., скоро след получаването на Нобеловата награда, Глейзър се жени за Рут Бони Томпсън, аспирантка, с която се запознава в Радиационната лаборатория „Лорънс“ в Бъркли. Семейството има две деца, но през 1969 г. бракът се разпада. Спортен човек, Лорънс обича алпинизма, ските, тениса и ветроходството. През целия си живот запазва своя интерес към музиката, често свири алт партиите в местните камерни ансамбли.

Освен с Нобелова награда Глейзър е удостоен с наградата Хенри Ръсел на Мичиганския университет (1953 г.), с наградата Чарлс Вернън Бойс на Лондонското физическо дружество (1958 г.) и с наградата на Американското физическо дружество.

Превод от руски: Павел Б. Николов