Джек Штайнбергер
Джек Штайнбергер (25 мая 1921 — 12 декабря 2020) был немецко-американским физиком. Он принадлежал к трём первооткрывателям мюонного нейтрино и получил за это в 1988 году Нобелевскую премию по физике.
Его путь охватывает почти всю эпоху физики частиц — от первых ускорителей 1940-х годов до Большого электрон-позитронного коллайдера в ЦЕРН.
Бегство и образование
Штайнбергер родился как Ханс Якоб Штайнбергер во франконском Бад-Киссингене, где его отец был кантором еврейской общины.
В 1934 году родители отправили его и его брата по программе помощи еврейским детям в Соединённые Штаты. Семья в Чикаго приняла его и дала ему возможность учиться в школе. Родители смогли последовать позже.
Сначала он изучал химию, некоторое время работал химиком в фармацевтической фирме и лишь затем перешёл к физике. В 1948 году он защитил диссертацию в Чикагском университете у Энрико Ферми.
Его диссертация уже имела дело с нейтрино: он показал, что при распаде мюона возникают две нейтральные частицы, а не одна, — раннее указание на то, что мир нейтрино сложнее, чем казалось.
Эксперимент 1962 года
В Колумбийском университете Штайнбергер входил в тройку, которая построила первый нейтринный пучок и тем самым доказала, что существует более одного сорта нейтрино. Установку описывает страница о Мелвине Шварце.
Вклад Штайнбергера состоял прежде всего в анализе: в том, чтобы из 51 события с уверенностью вывести, что отсутствие электронов не было случайностью. При столь малых числах статистическая тщательность решает, держится ли результат, — а она всю жизнь была его отличительной чертой.
ЦЕРН
В 1968 году Штайнбергер уехал в ЦЕРН в Женеву и остался там до конца своего пути. Он руководил экспериментом CDHS, который нейтринными пучками измерял внутреннюю структуру протона и проверял теорию сильного взаимодействия.
Его последним крупным предприятием был ALEPH, один из четырёх детекторов на Большом электрон-позитронном коллайдере.
Число три
Там с 1989 года удалось измерение принципиального значения.
Z-бозон может распадаться на различные пары частиц, в том числе на нейтрино и его античастицу. Таких распадов не видно — но они укорачивают время жизни Z и тем самым уширяют его резонансную кривую.
Из измеренной ширины, стало быть, можно было прочесть, сколько лёгких видов нейтрино вообще существует.
Ответ гласил: три. Не два, не четыре — ровно три. Тем самым число семейств частиц перестало быть допущением и стало измеренной величиной.
Примечателен род измерения. Считают то, чего не видят, наблюдая за тем, как быстро распадается нечто другое. Вопрос о стерильных нейтрино этим не затрагивается, потому что они не связывались бы с Z-бозоном.
Позиция и старость
В старости Штайнбергер регулярно высказывался по вопросам климата и об ответственности науки. Он подписывал призывы к разоружению и к защите климата и был до девяноста с лишним лет заметен в ЦЕРН.
Он умер в 2020 году в 99 лет в Женеве — как один из последних, кто ещё знал Ферми лично.
Оценка
Работы Штайнбергера проводят линию через нейтринную физику: от понимания, что при распаде мюона возникают две нейтральные частицы, через доказательство второго вида нейтрино до установления, что их ровно три.
Тем самым была готова сцена, на которой позже могли быть открыты осцилляции нейтрино. Без уверенности в числе видов матрица ПМНС осталась бы предположением.
Связанные понятия
- Мелвин Шварц и Леон Ледерман
- W- и Z-бозоны — измерение числа семейств
- Энрико Ферми — его научный руководитель
- Стерильные нейтрино
Источники
- G. Danby и др.: Observation of High-Energy Neutrino Reactions and the Existence of Two Kinds of Neutrinos, Physical Review Letters 9, 36 (1962).
- Коллаборация ALEPH: Determination of the Number of Light Neutrino Species, Physics Letters B 231, 519 (1989).