Mine sisu juurde

Chien-Shiung Wu

Allikas: Vikipeedia
Chien-shiung Wu katset läbi viimas

Chien-Shiung Wu (hiina keeles 吳健雄, pinyinis Wú Jiànxióng; 31. mai 1912 Jiangsu, Hiina – 16. veebruar 1997 New York) oli Hiina-Ameerika osakeste- ja eksperimentaalfüüsik, kes andis märkimisväärse panuse tuuma- ja osakestefüüsika valdkonda.

Wu töötas Manhattani projektis, kus aitas arendada protsessi uraani eraldamiseks uraan-235 ja uraan-238 isotoopideks gaasilise difusiooni teel. Ta on tuntud Wu eksperimendi loojana. Selle avastuse eest tema kolleegid Tsung-Dao Lee ja Chen-Ning Yang 1957. aasta Nobeli füüsikaauhinna, samas kui Wu ise pälvis 1978. aastal Wolfi füüsikaauhinna. Tema taset eksperimentaalfüüsikas on võrreldud Marie Curie omaga.[1][2][3]

Tuntumad katsed ja akadeemiline karjäär

[muuda | muuda lähteteksti]
Chien-Shiung Wu 1963. aastal Columbia ülikoolis

Pärast sõja lõppu 1945. aasta augustis võttis Wu vastu pakkumise asuda Columbia ülikooli professori kohale.[4] Ta jäi Columbia ülikooli kogu ülejäänud karjääriks ja esmakordselt nimetati ta kaasprofessoriks 1952. aastal, mis tegi temast selle ülikooli esimese naissoost füüsikaprofessori.[5][6]

Novembris 1949 eksperimenteeris Wu Einsteini EPR mõtteeksperimendi järeldustega, mis nimetasid kvantpõimumist "kummaliseks tegevuseks eemalt".[7] Wu oli esimene, kes tuvastas footonite abil põimumise nähtuse ja kehtivuse nurkkorrelatsiooni jälgimise kaudu, kuna tema tulemus kinnitas Maurice Pryce'i ja John Clive Wardi arvutusi kahe vastassuunas leviva footoni kvantpolarisatsiooni korrelatsiooni kohta.[8] Wu tehtud katse oli esimene oluline kinnitus kvanttulemustele, mis on seotud põimunud footonite paariga, mis on kohaldatavad Einsteini-Podolsky-Roseni paradoksi (EPR) puhul.[9][10][11][12]

Paarsuse eksperiment

[muuda | muuda lähteteksti]
Wu (paremal) väljasõidul koos Margaret Lewisega California osariigis Berkeleys

Columbia ülikoolis tundis Wu Hiinas sündinud teoreetilist füüsikut Tsung-Dao Leed isiklikult. 1950. aastate keskel seadsid Lee ja teine Hiina teoreetiline füüsik Chen Ning Yang kahtluse alla elementaarosakeste füüsika hüpoteetilise seaduse, "paarsuse jäävuse seaduse". Üks näide, mis probleemi rõhutas, oli teeta- ja tauosakeste mõistatus, kaks ilmselt erinevalt laetud kummalist mesonit. Need olid nii sarnased, et tavaliselt peeti neid samadeks osakesteks,[13] kuid täheldati erinevaid lagunemisrežiime, mille tulemuseks oli kaks erinevat paarsusolekut, mis viitab sellele, et Θ + ja τ + olid erinevad osakesed, kui paarsus on säilinud.

Lee ja Yangi seniste eksperimentaalsete tulemuste uurimine veensid neid, et elektromagnetiliste interaktsioonide ja tugeva interaktsiooni puhul säilis paarsus. Sel põhjusel eeldasid teadlased, et see kehtib ka nõrga interaktsiooni kohta, kuid seda polnud testitud ning Lee ja Yangi teoreetilised uuringud näitasid, et see ei pruugi kehtida nõrga interaktsiooni kohta. Lee ja Yang töötasid teoreetilise katse paarsuse säilimise testimiseks laboris. Tänu oma teadmistele riistvara valmistamise, seadistamise ja laboriprotseduuride valimisel ja seejärel väljatöötamisel teatas Wu Leele, et ta võib katse läbi viia.[6][14]

Wu võttis radioaktiivse koobalt-60 proovi ja jahutades selle vedelgaasidega krüogeense temperatuurini. Koobalt-60 on isotoop, mis laguneb beetaosakeste emissiooni tõttu, ja Wu oli ka beetalagunemise ekspert. Äärmiselt madalaid temperatuure oli vaja koobalti aatomite termilise vibratsiooni vähendamiseks peaaegu nullini. Samuti pidi Wu rakendama koobalt-60 proovile konstantset ja ühtlast magnetvälja, et aatomituumade pöörlemisteljed oleksid samas suunas. Selle krüogeense töö jaoks vajas ta riikliku standardibüroo ruume ja selle teadmisi vedelgaasidega töötamisel ning selleks sõitis oma seadmetega Marylandi peakorterisse, et katsed läbi viia.[15]

Lee ja Yangi teoreetilised arvutused ennustasid, et koobalt-60 aatomite beetaosakesed eralduvad asümmeetriliselt ja hüpoteetiline "paarsuse jäävuse seadus" oli kehtetu. Wu eksperiment näitas, et see on tõepoolest nii: paarsus ei säilitata nõrga tuuma interaktsiooni korral. Θ + ja τ + on tõepoolest sama osake, mida tänapäeval tuntakse kaonina.[13][6][16] Seda tulemust kinnitasid peagi tema kolleegid Columbia ülikoolist erinevates katsetes ja niipea kui kõik need tulemused avaldati – kahes erinevas uurimistöös sama füüsikaajakirja samas numbris –, said tulemused kinnitust ka paljudes teistes laborites ja paljudes erinevates katsetes.[17][18]

Columbia ülikooli füüsikute (vasakult paremale) Wu, YK Lee ja LW Mo katsed kinnitasid vektorivoolu jäävuse teooriat. Katsetes, mille lõpuleviimiseks kulus mitu kuud, edastati Columbia Van de Graaffi kiirendi prootonkiired torude kaudu, et tabada 2. mm boori sihtmärk spektromeetri kambri sissepääsu juures.

See paarsuse rikkumise avastamine oli suur panus osakestefüüsikasse ja standardmudeli väljatöötamisse. Avastus pani tegelikult aluse mudeli väljatöötamisele, kuna mudel tugines osakeste ja jõudude sümmeetria ideele ning sellele, kuidas osakesed võivad mõnikord seda sümmeetriat rikkuda.[19][6] Tema avastuse ulatuslik kajastus ajendas lõhustumise avastajat Otto Frischi mainima, et Princetoni inimesed ütlesid sageli, et tema katse oli kõige mõjuvam pärast Michelsoni-Morley katset, mis inspireeris Einsteini looma oma relatiivsusteooriat.[20] AAUW nimetas seda teaduse suurima mõistatuse lahenduseks.[21] See tulemus tähendas, et teadlased suutsid eristada ainet antiainest ja luua lahenduse, mis selgitaks universumi kui ainega täidetud universumi olemasolu.[22] Selle põhjuseks on asjaolu, et sümmeetria puudumine andis võimaluse aine-antiaine tasakaalustamatuseks, mis võimaldaks ainel eksisteerida tänapäeval läbi Suure Paugu.[23] Tunnustuseks nende teoreetilise töö eest pälvisid Lee ja Yang 1957. aastal Nobeli füüsikaauhinna.[24] Nobeli komitee ignoreeris Wu olulist panust.[25] Yang ja Lee taotlesid ka Wu nimetamist enda kõrvale Nobeli auhinna kandidaatide nimekirjas ning tänasid teda oma kõnedes. Ta oli auhinnale nomineeritud vähemalt seitse korda enne 1966. aastat, mil Nobeli komitee teatas, et varjab oma nominentide nimekirja, et vältida edasisi avalikke vaidlusi.[26] 1988. aasta Nobeli auhinna laureaat Jack Steinberger nimetas seda korduvalt Nobeli komitee suurimaks veaks. Wu rolli avastuses tunnustati avalikult alles 1978. aastal, mil talle anti Wolfi füüsikapreemia. Wu sõber Wolfgang Ernst Pauli, kes oli Pauli välistamisprintsiibi looja, oli avastusest šokeeritud. Hiljem kirjutas ta oma tunnetest seoses avastusega Princetoni kolleegile John M. Blattile:

"Ma ei tea, kas keegi on teile kirjutanud paarsuse äkilisest surmast. Miss Wu on teinud katse orienteeritud Co tuumade beetalagunemisega, mis näitab, et beetalagunemise korral paarsus ei säili. ... Meie armastatud sõbra, paarsuse, surm on meid kõiki üsna vapustanud."[27]

Hiljem oli ta veelgi enam hämmeldunud, kui sai teada, et Wule Nobeli auhinda ei anta.[28][29]

Wust sai 1958. aastal korraline professor ja hiljem nimetati ta 1973. aastal esimeseks Michael I. Pupini füüsikaprofessoriks [13] Mõned tema õpilased kutsusid teda ühe koomiksitegelase järgi Draakoniprouaks Wu ranguse ja nõudlikkuse tõttu.[6] Sellest hoolimata kohtles Wu oma õpilasi nagu oma lapsi, sõi sageli koos nendega lõunat ning tutvus nende saatjaskonnaga.[6] Ta tegi seda vaatamata sellele, et töötas kella kaheksast hommikul kella kaheksani õhtul, kusjuures tema palk oli endiselt väga väike, kuni seda suurendati oluliselt pärast seda, kui Columbia ülikooli füüsikaosakonna esimeheks sai Robert Serber.[6] Wu avastused osutusid füüsikas oluliseks ja tema töö ulatus isegi bioloogiasse ja meditsiini, kus tema panus sai äärmiselt mõjukaks teatud uuringutes punaste vereliblede molekulaarsete muutuste kohta, mis põhjustasid sirprakulise aneemia.[30]

Vaata ka

[muuda | muuda lähteteksti]

Viited

[muuda | muuda lähteteksti]
  1. ↑ Chiang, T.-C. (27. november 2012). "Inside Story: C S Wu – First Lady of physics research". CERN Courier. Vaadatud 31. juulil 2014.
  2. ↑ Oertelt, Nadja (2. juuni 2017). "Meet Chien-Shiung Wu, the "Queen of Nuclear Research" and destroyer of natural laws". massivesci.com. Vaadatud 21. oktoobril 2019.
  3. ↑ Yuan, Jada. "Discovering Dr. Wu". The Washington Post.
  4. ↑ Nelson, Bob (21. veebruar 1997). "Famed Physicist Chien-Shiung Wu Dies at 84". Originaali arhiivikoopia seisuga 28. juuni 2017. Vaadatud 30. juulil 2023.
  5. ↑ Han, Xiaomeng (10. detsember 2020). "Chien-Shiung Wu — A Heroic Experimental Physicist".
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 Chiang 2014.
  7. ↑ Nordén, Bengt (28. jaanuar 2016). "Quantum entanglement: facts and fiction – how wrong was Einstein after all?" (PDF). Quarterly Reviews of Biophysics. 49: e17. DOI:10.1017/S0033583516000111. PMID 27659445.
  8. ↑ Wu, C. S.; Shaknov, I. (1. jaanuar 1950). "The Angular Correlation of Scattered Annihilation Radiation". Physical Review. 77 (1): 136. Bibcode:1950PhRv...77..136W. DOI:10.1103/PhysRev.77.136.
  9. ↑ Wu, C. S.; Shaknov, I. (1950). "The Angular Correlation of Scattered Annihilation Radiation". Physical Review. 77 (1): 136. Bibcode:1950PhRv...77..136W. DOI:10.1103/PhysRev.77.136.
  10. ↑ Pryce, M. H. L.; Ward, J. C. (1947). "Angular Correlation Effects with Annihilation Radiation". Nature. 160 (4065): 435. Bibcode:1947Natur.160..435P. DOI:10.1038/160435a0.
  11. ↑ Dalitz, R. H.; Duarte, F. J. (2000). "John Clive Ward". Physics Today. 53 (10): 99. Bibcode:2000PhT....53j..99D. DOI:10.1063/1.1325207.
  12. ↑ Duarte, F. J. (2012). "The origin of quantum entanglement experiments based on polarization measurements". European Physical Journal H. 37 (2): 311–318. Bibcode:2012EPJH...37..311D. DOI:10.1140/epjh/e2012-20047-y.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 Hammond 2007.
  14. ↑ Lee, T. D.; Yang, C. N. (1. oktoober 1956). "Question of Parity Conservation in Weak Interactions". Physical Review. 104: 254. Bibcode:1956PhRv..104..254L. DOI:10.1103/PhysRev.104.254. One way out of the difficulty is to assume that parity is not strictly conserved, so that Mall:Subatomic particle and Mall:Subatomic particle are two different decay modes of the same particle, which necessarily has a single mass value and a single lifetime.
  15. ↑ Chiang 2014, lk 126–128.
  16. ↑ Wu, C. S.; Ambler, E.; Hayward, R. W.; Hoppes, D. D.; Hudson, R. P. (1957). "Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay". Physical Review. 105 (4): 1413–1415. Bibcode:1957PhRv..105.1413W. DOI:10.1103/PhysRev.105.1413.
  17. ↑ Garwin, R. L.; Lederman, L. M.; Weinrich, M. (1957). "Observations of the failure of conservation of parity and charge conjugation in meson decays: the magnetic moment of the free muon" (PDF). Physical Review. 105 (4): 1415–1417. Bibcode:1957PhRv..105.1415G. DOI:10.1103/PhysRev.105.1415.
  18. ↑ Ambler, E.; Hayward, R. W.; Hoppes, D. D.; Hudson, R. P.; Wu, C. S. (1957). "Further Experiments on Decay of Polarized Nuclei" (PDF). Physical Review. 106 (6): 1361–1363. Bibcode:1957PhRv..106.1361A. DOI:10.1103/PhysRev.106.1361. Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 3. detsember 2013. Vaadatud 24. märtsil 2015.
  19. ↑ Cho, Adrian (5. veebruar 2021). "Postage stamp to honor female physicist who many say should have won the Nobel Prize". Vaadatud 1. veebruaril 2021.
  20. ↑ Gardner 2005.
  21. ↑ "Chien-Shiung Wu, Physicist Who Helped Change The World". 19. mai 2015.
  22. ↑ "Antimatter". 1. märts 2021.
  23. ↑ Sutton, Christine (20. juuli 1998). "CP violation".
  24. ↑ "The Nobel Prize in Physics 1957". The Nobel Foundation. Vaadatud 24. märtsil 2015.
  25. ↑ Siegel, Ethan (7. oktoober 2019). "This One Award Was The Biggest Injustice In Nobel Prize History". Forbes.
  26. ↑ Johnston, Hamish (2. oktoober 2020). "Overlooked for the Nobel: Chien-Shiung Wu".
  27. ↑ Giulini, Domenico (29. veebruar 2008). "Concepts of Symmetry in the Work of Wolfgang Pauli" (PDF).
  28. ↑ Weisskopf, Victor F. (1. detsember 1985). "Personal Memories of Pauli". Physics Today. 38 (12): 36–41. Bibcode:1985PhT....38l..36W. DOI:10.1063/1.880995. Vaadatud 1. märtsil 2021.
  29. ↑ Jung, Carl Gustav; Pauli, Wolfgang (jaanuar 2014). Atom and Archetype: The Pauli/Jung Letters, 1932-1958 - Updated Edition. Princeton University Press. Lk 220. ISBN 9780691161471.
  30. ↑ "Chien-Shiung Wu". 8. august 2004.
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Chien-Shiung_Wu&oldid=6717484"