傑克·施泰因貝格爾

傑克·施泰因貝格爾

諾貝爾物理學獎獲得者
1945年,當粒子物理學家傑克 · 施泰因貝格爾(Jack Steinberger)開啟其職業生涯時,科學家們對于亞原子粒子知之甚少。如今,為人所熟知的亞原子粒子已達數十種之多,其基本構造都已編入粒子物理學标準模型中。在整個過程中——從粒子的發現到将其歸類——終年99歲高齡的施泰因貝格爾居功至偉。1988年,他憑借1962年開展的一項實驗而榮獲諾貝爾物理學獎。該項實驗揭示了神秘粒子——中微子——存在兩種不同的類型。
  • 中文名:傑克 · 施泰因貝格爾
  • 外文名:Jack Steinberger
  • 别名:
  • 民族:猶太人
  • 出生地:德國
  • 畢業院校:芝加哥大學
  • 職業:物理學家
  • 代表作品:
  • 主要成就:

人物經曆

1945年,當粒子物理學家傑克 · 施泰因貝格爾(Jack Steinberger)開啟其職業生涯時,科學家們對于亞原子粒子知之甚少。如今,為人所熟知的亞原子粒子已達數十種之多,其基本構造都已編入粒子物理學标準模型中。在整個過程中——從粒子的發現到将其歸類——終年99歲高齡的施泰因貝格爾居功至偉。1988年,他憑借1962年開展的一項實驗而榮獲諾貝爾物理學獎。該項實驗揭示了神秘粒子——中微子——存在兩種不同的類型。

中微子幾乎不與物質發生相互作用——它們可以直接穿透地球。它們不帶電荷,可對“弱”核力做出反應,而“弱”核力作用于原子核内,對放射性具有支配作用。在20世紀30年代就有人預測中微子的存在,以解釋放射性衰變中伴随電子釋放出的無法解釋的能量。施泰因貝格爾與其同事一起,證明了不隻存在一種類型的中微子。他們還發現了另一種與介子相關的中微子類型(介子與穩定的電子類似,但其質量為電子的200倍,壽命也更短)。施泰因貝格爾還參與确定了誇克的性質,而誇克是質子和中子的最終組成單位。

施泰因貝格爾出生于德國的一個猶太家庭,在納粹掌權後不久被迫離開,于1934年到達美國。在芝加哥,他在養父母的幫助下完成了高中教育,并于1938年與家人團聚。之後,施泰因貝格爾進入芝加哥大學學習化學。1942年,施泰因貝格爾從大學畢業,随後加入美國軍隊,研究如何利用雷達來提高飛機轟炸的精确度。

二戰結束後,施泰因貝格爾重返芝加哥大學,師從首次演示核鍊式反應的諾貝爾獎得主恩裡科 · 費米(Enrico Fermi),繼續開展物理學研究。此前,費米還開展過中微子理論研究,并創造了中微子這個名稱。他力勸施泰因貝格爾研究有關μ子衰變的難題。μ子是1936年在宇宙射線中發現的粒子,可分解為一個電子和丢失的能量。施泰因貝格爾認為這些能量分配給了兩個而非一個中微子,并在1948年通過實驗證實了這一假設。

施泰因貝格爾熱衷于使用新設備、新技術,這也是其研究工作的一大特點。1949年,他加盟加州大學伯克利分校的輻射實驗室,使用一台創新型加速器來研究另一種宇宙射線粒子——介子。他證明了壽命較短的電中性介子的存在,而他早前就曾從理論上計算過它的壽命。1950年,他離開伯克利分校,加入哥倫比亞大學,部分原因是他拒絕簽署反共誓約。正是在哥倫比亞大學,施泰因貝格爾與其同事們進行了為他們帶來諾貝爾獎殊榮的實驗。施泰因貝格爾曾經的學生施瓦茨(Schwartz)發現了如何制造高能中微子束。在紐約布魯克海文國家實驗室,該團隊使用了一台新加速器,還建造了一台快速探測器,使粒子的軌迹像火花的痕迹一樣可以看見。

1968年,施泰因貝格爾來到歐洲,加盟歐洲核子研究中心。1983年,他利用歐洲核子研究中心的大型正負電子對撞機,領導設計和構建了一項名為ALEPH的大型實驗。通過ALEPH實驗,施泰因貝格爾證明了中微子的類型不可能超過三種,即電子中微子和μ子中微子,以及與1975年發現的另一種“重電子”Tau粒子有關的第三種中微子。至此,施泰因貝格爾在其博士論文中開始的故事圓滿結束。

1986年,施泰因貝格爾從歐洲核子研究中心退休,但繼續與ALEPH研究人員一起工作,直到20世紀90年代中期。他将自己的興趣擴展到了天體物理學和氣候變化,并在2015年與其他諾貝爾獎得主聯名發表《邁瑙宣言》,敦促各國政府限制溫室氣體排放。

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