Луи Альварес

Биография

Американский физик Луис Уолтер Альварес родился в Сан-Франциско (штат Калифорния). Его мать – Харриет Скидмор (в девичестве Смит) Альварес, отец – Уолтер Клемент Альварес, профессор Калифорнийского университета, врач и журналист, освещавший медицинские темы.

Американский физик Луис Уолтер Альварес родился в Сан-Франциско (штат Калифорния). Его мать – Харриет Скидмор (в девичестве Смит) Альварес, отец – Уолтер Клемент Альварес, профессор Калифорнийского университета, врач и журналист, освещавший медицинские темы. В 1926 г., когда отец Луиса перешел на работу в клинику Мейо, вся семья переехала в Рочестер (штат Миннесота). А., один из четырех детей, окончил рочестерскую школу в 1928 г. и поступил в Чикагский университет. Вначале он специализировался в области химии, но затем, ободренный одним из своих преподавателей, предпочел изучать физику. Окончив с отличием университет в 1932 г., он остался в Чикаго для дальнейшего обучения, стал магистром в 1934 г., и доктором в 1936 г. Большой поклонник авиации. А., обучаясь в университете, посещал одновременно курсы самолетовождения. В этом деле он оказался столь талантлив, что совершил свой первый самостоятельный полет всего лишь после трех часов пятнадцати минут инструктажа.

Вернувшись в Калифорнию, А. занялся исследованиями в области ядерной физики, будучи ассистентом-исследователем в Калифорнийском университете в Беркли, затем там же стал преподавателем в 1938 г. В конце 30-х годов он вместе с Джекобом Х. Вайенсом на циклотроне в Беркли получил искусственный изотоп ртути с атомным весом 198. В дальнейшем Бюро стандартов США приняло длину волны света, который испускает ртутная лампа, заполненная парами этого изотопа, в качестве эталона длины. В результате своих дальнейших исследований А. в 1937 г. экспериментально доказал, что ядро атома может захватывать некоторые электроны, расположенные на самых близких к ядру орбитах этого атома (K-захват), Развитый им метод получения пучков очень медленных нейтронов открыл путь к фундаментальным исследованиям рассеяния нейтронов и позволил впервые измерить магнитный момент нейтрона. Незадолго до начала второй мировой войны А. с одним из своих коллег открыл тритий (радиоактивный изотоп водорода) и гелий-3 (изотоп, играющий важную роль в физике низких температур).

В 1940 г. А. взял в Беркли отпуск для проведения военных исследований в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института (МТИ). Здесь совместно с Лоуренсом Джонстоном он разработал три важные радарные системы, в частности усовершенствовал микроволновую радарную систему, позволившую обнаруживать самолеты, затерянные в тумане над аэродромом, и сопровождать их до благополучной посадки. Эта система, основанная на наземном контроле, вскоре стала широко использоваться, сначала военными службами, а затем и в гражданских аэропортах. За это А. был награжден в 1946 г. Почетным ожерельем высшей авиационной наградой в США, присуждаемой Национальным обществом аэронавтики. Занимаясь во время войны научными исследованиями в МТИ, он, кроме того, разработал высотную радарную установку «Игл», облегчившую точное бомбометание при бомбардировках японских нефтеперегонных заводов, а также микроволновый приемник раннего предупреждения, передававший изображение воздушного боя.

В 1943 г. А. оставил МТИ и переехал в Лос-Анджелес (штат Нью-Мексико), где как участник Манхэттенского проекта работал с Энрико Ферми. Дж. Робертом Оппенгеймером, Эдвардом Теллером и другими учеными над созданием атомной бомбы. Именно А. предложил способ, с помощью которого был взорван один из вариантов бомбы. После того как в 1946 г. он присутствовал при первом ядерном взрыве на полигоне Аламогордо (штат Нью-Мексико), его послали на одну из тихоокеанских военных баз, откуда он вылетал на самолете Б-29 наблюдать за взрывом атомной бомбы над Хиросимой. Несколько лег спустя он был среди тех ученых, которые в отличие от Оппенгеймера и многих других членов Научного консультативного совета при Комиссии по атомной энергии настаивали, чтобы президент Гарри С. Трумэн санкционировал работы по созданию водородной бомбы.

Вернувшись после войны в Беркли, А. заведовал строительством радиационной лаборатории для фундаментальных исследований в области атомной энергии, в т.ч. 40-футового линейного ускорителя протонов, первого в своем роде.

Для исследования множества элементарных частиц, образующихся в новых ускорителях, необходимо регистрировать их следы, или треки. Первым прибором, позволявшим осуществлять такую регистрацию, была ионизационная камера, изобретенная в 1911 г. Ч.Т.Р. Вильсоном. Когда Вильсон расширял и тем самым охлаждал перенасыщенный пар в своей камере, атомные частицы, пролетая через нее, оставляли за собой следы из капелек жидкости, которые можно было сфотографировать. Дальнейшие продвижения в области регистрации частиц были сделаны в 40-е годы, когда Сесил Ф. Пиуэлл разработал фотографические эмульсии, на которых удавалось получать изображение треков непосредственно. Впрочем, с появлением новых более мощных ускорителей в начале 50-х годов эти методы устарели, поскольку образующиеся в таких ускорителях частицы с высокой энергией обладали очень коротким временем жизни и малой длиной треков. Преодолеть эти трудности удалось в 1952 г., когда Доналд А. Глизер изобрел пузырьковую камеру, в которой частицы, пролегая через перегретую жидкость-жидкость, нагретую выше ее температуры кипения, – оставляли след из пузырьков газа.

Познакомившись с работой Глазера на конференции в 1953 г., А. значительно усовершенствовал пузырьковую камеру. использовав в качестве жидкости и жидкий водород. В течение следующих пяти лет была создана целая серия возраставших в диаметре камер: от 1-дюймовой до 72-дюймовой камеры в 1959 г. В 1960 г. впервые многие новые элементарные частицы наблюдались в Беркли.

Чтобы фотографировать треки таких частиц, коллега А. Джек Франк создал вращающуюся стереографическую систему. Прозванная «Франкенштейном», она начала действовать в 1957 г., а затем многократно использовалась специалистами, занимавшимися физикой высоких энергий. Для того чтобы проанализировать миллионы фотографий, снимавшихся ежегодно на этих установках, А. и его коллеги применяли быстродействующие компьютеры. В конце 50-х годов они разработали хитроумные компьютерные программы, позволявшие сортировать и анализировать данные с беспрецедентными скоростью и точностью. В результате подобных исследований к началу 60-х годов число известных частиц возросло приблизительно с 30 до более чем 100. Многие из них были «резонансами» – короткоживущими частицами, которые нельзя наблюдать непосредственно, но чье существование проявляется во внезапном увеличении числа других частиц, возникающих при определенной энергии. Почти все резонансы были открыты либо самим А., либо его коллегами, либо другими учеными, использовавшими его пузырьковую камеру и аналитическую технику.

В 1968 г. А. была присуждена Нобелевская премия по физике «за исключительный вклад в физику элементарных частиц, в частности за открытие большого числа резонансов, что стало возможно благодаря разработанной им технике с использованием водородной пузырьковой камеры и оригинальному анализу данных». При презентации лауреата Стен фон Фризен, член Шведской королевской академии наук, сказал: «Создание водородной пузырьковой камеры открыло совершенно новые возможности для исследований в области физики высоких энергий. Как результат – обнаружение новых элементарных частиц. Практически все открытия, сделанные в этой важной области, стали возможны лишь благодаря методам, разработанным профессором Альваресом».

Ученый с широким кругом интересов, А. возглавил в 1965 г. совместную американо-египетскую экспедицию, которая путем зондирования с помощью космических лучей пыталась выяснить, существуют ли потайные комнаты в пирамиде фараона Хефрена в Гизе (не было найдено ни одной такой комнаты). Если обратиться к области еще более далекой от физики элементарных частиц, то в 1979 г. он вместе со своим сыном Уолтером, профессором геологии в Беркли, выдвинул радикальную теорию, объясняющую исчезновение динозавров и других форм жизни 65 млн лет назад. Они предположили, что некий астероид столкнулся с Землей с такой силой, что возникшие в результате этого облака пыли и дыма прекратили доступ к ней солнечного света, из-за чего погибла растительность, служившая пищей динозаврам. Эта идея была подкреплена в 1985 г. сообщением об открытии широко рассеянных частиц сажи, датируемых возрастом в 65 млн лет и вызванных, возможно, глобальным пожаром, который возник в результате удара внеземного пришельца. Однако эта теория остается пока спорной.

Кроме того, А. получил цепную реакцию, не используя уран, изобрел новую систему цветного телевидения и открыл радиоактивный изотоп гелия. Как-то он придумал электрическую систему для комнатных тренировок в гольф, которой пользовался президент Дуайт Д. Эйзенхауэр. Из-за крайнего разнообразия областей, в которые внес свой вклад А., его прозвали «физиком с безумными идеями».

В 1936 г. А. женился на Джеральдине Смитуик, у них родились сын и дочь. Брак закончился разводом, и в 1958 г. А. женился на Джанет Лендис, от этого брака у него также сын и дочь.

Среди других премий А. – премия Джона Скотта г. Филадельфии (1953), премия Альберта Эйнштейна Мемориального фонда Льюиса и Розы Страусс (1961), премия «За новаторские исследования» Института инженеров по электротехнике и электронике (1963) и Национальная медаль «За научные достижения» Национального научного фонда. Он был президентом Американского физического общества в 1969 г. и являлся членом американской Национальной академии наук и Национальной инженерной академии. Ему были присуждены почетные ученые степени Чикагского университета, Университета Карнеги – Меллона, Кенион-колледжа и Университета Нотр-Дам.