НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ – 1968 ГОДИНА – ФИЗИКА – ЛУИС АЛВАРЕС

Луис Алварес (Luis Alvarez)

13 юни 1911 г. - 1 септември 1988 г.

Нобелова награда за физика

(За изключителния му принос във физиката на елементарните частици, по-специално за откриването на голям брой резонанси, станало възможно благодарение на разработената от него техника с използване на водородна мехурчеста камера и на оригиналния анализ на данните.)

Американският физик Луис Уолтър Алварес е роден в Сан Франциско (щат Калифорния). Негова майка е Хариет Скийдмор (Смит) Алварес, а баща – Уолтър Клемънт Алварес, професор в Калифорнийския университет, лекар и журналист, който пише на медицински теми. През 1926 г., когато бащата на Луис преминава на работа в клиниката „Мейо“, цялото семейството се мести в Рочестър (щат Минесота). Алварес, едно от четирите деца, завършва рочестърското училище през 1928 г. и постъпва в Чикагския университет. Отначало специализира в областта на химията, но след това, насърчен от свой преподавател, решава да учи физика. Като завършва с отличие университета през 1932 г., той остава в Чикаго за по-нататъшно обучение, става магистър през 1934 г. и доктор през 1936 г. Голям поклонник на авиацията, Алварес, докато учи в университета, посещава курсове за пилот. Там се оказва толкова талантлив, че извършва първия си полет само след три часа и петнадесет минути инструктаж.

Когато се връща в Калифорния, Алварес се заема с изследвания в областта на ядрената физика, работейки като асистент-изследовател в Калифорнийския университет в Бъркли, а след това през 1938 г. става преподавател. В края на 30-те години заедно с Джейкъб Х. Вайънс получава в циклотрона в Бълкли изкуствен живачен изотоп с атомно тегло 198. По-късно Бюрото по стандартите на САЩ приема дължината на светлинната вълна, която излъчва живачна лампа, изпълнена с парите на този изотоп, за еталон за дължина. В резултат от по-нататъшните си изследвания Алварес доказва експериментално през 1937 г., че атомното ядро може да погълне някои електрони, разположени на най-близките ядрени орбити в атома (К захват). Развитият от него метод за получаване на снопчета много бавни неутрони преправя път към фундаментални изследвания на разсейването на неутроните и позволява да се измери за първи път магнитният момент на неутрона. Малко преди началото на Втората световна война Алварес с един от своите колеги открива трития (радиоактивен изотоп на водорода) и хелий-3 (изотоп, играещ важна роля във физиката на ниските температури).

През 1940 г. Алварес си взема отпуск от Бъркли, за да се заеме с военни изследвания в радиационната лаборатория на Масачузетския технологичен институт (МТИ). Там заедно с Лоурънс Джонстън разработва три важни радарни системи, по-специално усъвършенства микровълновата радарна система, позволяваща да бъдат откривани самолети, загубили се в мъглата над летището, и да бъдат съпровождани до благополучното им кацане. Тази система, основаваща се на наземния контрол, скоро става широко използвана, отначало от военните служби, а след това и от гражданските летища. Заради нея Алварес е награден през 1946 г. с Почетна огърлица – най-висшата авиационна награда в САЩ, присъждана от Националното дружество по аеронавтика. Занимавайки се по време на войната с научни изследвания в МТИ, той разработва и радарната установка „Игл“, която улеснява точното бомбардиране на японските нефтопреработвателни заводи, а също така - микровълнов приемник за ранно предупреждение, предаващ изображения на въздушните битки.

През 1943 г. Алварес напуска МТИ и се мести в Лос Анджелис (щат Ню Мексико), където като участник в Манхатънския проект работи с Енрико Ферми, Дж. Робърт Опенхаймер, Едуард Телер и други учени за създаването на атомната бомба. Именно Алварес предлага начин, с помощта на който е взривен един от вариантите на бомбата. След като през 1946 г. присъства на първия ядрен взрив на полигона Аламогордо (щат Ню Мексико), Алварес е изпратен в една от тихоокеанските военни бази, откъдето излита със самолет Б-29, за да наблюдава взрива на атомната бомба над Хирошима. Няколко години след това той е сред учените, които - за разлика от Опенхаймер и много други членове на Научния консултативен съвет към Комисията по атомна енергия - настояват президентът Хари Труман да одобри създаването на водородна бомба.

Като се връща след войната в Бълкли, Алварес ръководи строителството на радиационна лаборатория за фундаментални изследвания в областта на атомната енергия, включваща и 40-футов линеен ускорител на протони, първи по вида си.

За да се изследват многото елементарни частици, образуващи се в новите ускорители, е необходимо да се регистрират техните следи, или пътища. Първият прибор, позволяващ да се осъществи подобна регистрация, е йонизационната камера, изобретена през 1911 г. от Чарлс Уилсън. Когато Уилсън разширява и с това охлажда пренаситената пара в своята камера, атомните частици, прелитайки през нея, оставят след себе си следи от течни капки, които могат да бъдат фотографирани. По-нататъшните стъпки в областта на регистрацията на частиците са направени през 40-те години, когато Сесил Ф. Пиуел разработва фотографски емулсии, върху които могат да се получат непосредствени изображения на следите. Между другото, с появата на новите по-мощни ускорители в началото на 50-те години тези методи остаряват, защото образувалите се в тези ускорители частици с висока енергия имат кратко време на съществуване и малка дължина на следата. Да се преодолеят тези трудности става възможно през 1952 г., когато Доналд А. Глейзър изобретява мехурчестата камера, в която частиците, преминавайки през течност, нагрята над точката ѝ на кипене, оставят следи от газови мехурчета.

Като се запознава с работата на Глейзър по време на конференция през 1953 г., Алварес усъвършенства значително мехурчестата камера, използвайки като течност и течен водород. През следващите пет години е създадена цяла серия от нарастващи по диаметър камери: от 1-дюймова до 72-дюймова камера през 1959 г. През 1960 г. в Бъркли се наблюдават за първи път много нови елементарни частици.

За да фотографира следите на тези частици, колегата на Алварес Джек Франк създава въртяща се стереографична система. Наречена „Франкенщайн“, тя започва да действа през 1957 г., а след това се ползва многократно от специалистите, занимаващи се с физика на високите енергии. За да анализират милионите фотографии, снимани ежегодно на установката, Алварес и неговите колеги използват бързи компютри. В края на 50-те години те разработват забележителни компютърни програми, позволяващи да се сортират и анализират данните с безпрецедентна скорост и точност. В резултат от подобни изследвания към началото на 60-те години броят на известните частици нараства приблизително от 30 до повече от 100. Много от тях са „резонансни“ – кратко съществуващи частици, които не могат да бъдат наблюдавани непосредствено, но чието съществуване се проявява във внезапното увеличаване на броя на другите частици, възникнали при определени енергии. Почти всички резонанси са открити или от Алварес, или от неговите колеги, или от други учени, използващи неговата мехурчеста камера и неговата аналитична техника.

Учен с широк кръг на своите интереси, Алварес оглавява през 1965 г. съвместна американско-египетска експедиция, която чрез сондиране с помощта на космически лъчи се опитва да изясни има ли тайни стаи в пирамидата на фараона Хефрен в Гиза (не е намерена нито една стая). Ако погледнем област, още по-далечна от физиката на елементарните частици, през 1979 г. Алварес заедно със сина си Уолтър, професор по геология в Бъркли, предлага радикална теория, обясняваща изчезването на динозаврите и други форми на живота преди шестдесет и пет милиона години. Те предполагат, че астероид се е сблъскал със Земята с такава сила, че възникналите в резултат от това облаци прах и дим са закрили достъпа на слънчевата светлина, поради което загинала растителността, служеща за храна на динозаврите. Тази идея е подкрепена през 1985 г. от съобщението за широко разсеяни частици сажди, чиято възраст е на шестдесет и пет милиона години и които са предизвикани по всяка вероятност от глобалния пожар, който възниква в резултат от удара с извънземния пришелец. Но тази теория остава все още спорна.

Освен това Алварес получава верижна реакция, без да използва уран, изобретява нова система цветна телевизия и открива радиоактивен изотоп на хелия. Измисля електрическа система за стайни тренировки по голф, която използва президентът Дуайт Айзенхауер. Заради крайно разнообразните области, в които има принос, Алварес е наречен „физикът с безумните идеи“.

През 1936 г. Алварес се жени за Джералдин Смитуик, семейството има син и дъщеря. Бракът завършва с развод и през 1958 г. Алварес се жени за Джанет Лендис; от този брак също се раждат син и дъщеря.

Сред другите награди на Алварес са наградата Джон Скот на гр. Филаделфия (1953 г.), наградата Алберт Айнщайн на Мемориалния фонд „Луис и Роза Щраус“ (1961 г.), наградата „За новаторски изследвания“ на Института на инженерите по електротехника и електроника (1963 г.) и Националния медал „За научни достижения“ на Националния научен фонд. Алварес е президент на Американското физическо дружество през 1969 г. и е член на американската Национална академия на науките и на Националната инженерна академия. Присъдени са му почетни научни степени на Чикагския университет, на университета „Карнеги Мелън“, на колежа „Кениън“ и на университета „Нотр Дам“.

Превод от руски: Павел Б. Николов