Bruno Pontecorvo- Bruno Pontecorvo

Bruno Pontecorvo
Bruno Pontecorvo 1955.jpg
Geboren 22. August 1913
Marina di Pisa , Italien
Ist gestorben 24. September 1993 (80 Jahre)
Dubna , Oblast Moskau , Russland
Staatsbürgerschaft Italien, Großbritannien, Sowjetunion
Alma Mater Universität Rom La Sapienza
Bekannt für
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Kernphysik
Institutionen Collège de France
Well Surveys
Montreal Laboratory
Chalk River Laboratories
Atomic Energy Research Establishment
Joint Institute for Nuclear Research
Akademische Berater Enrico Fermi

Bruno Pontecorvo ( italienisch:  [ponteˈkɔrvo] ; russisch : Бру́но Макси́мович Понтеко́рво , Bruno Maksimovich Pontecorvo ; 22. August 1913 – 24. September 1993) war ein italienischer und sowjetischer Kernphysiker , ein früher Assistent von Enrico Fermi und Autor zahlreicher Studien im Bereich Hochenergie Physik , insbesondere auf Neutrinos . Als überzeugter Kommunist , er deser in der Sowjetunion im Jahr 1950, wo er seine Forschungen über den Zerfall des fort Myon und Neutrinos. 1995 wurde ihm der renommierte Pontecorvo-Preis verliehen .

Als viertes von acht Kindern einer wohlhabenden jüdisch-italienischen Familie studierte Pontecorvo Physik an der Universität La Sapienza in Rom bei Fermi und wurde der jüngste seiner Jungen in der Via Panisperna . 1934 nahm er an Fermis berühmtem Experiment teil, das die Eigenschaften langsamer Neutronen zeigte , das zur Entdeckung der Kernspaltung führte . 1934 zog er nach Paris, wo er bei Irène und Frédéric Joliot-Curie forschte . Beeinflusst von seinem Cousin Emilio Sereni trat er der Kommunistischen Partei Frankreichs bei , ebenso wie seine Schwestern Giuliana und Laura und sein Bruder Gillo . Die Rassengesetze des italienischen faschistischen Regimes von 1938 gegen Juden veranlassten seine Familienmitglieder, Italien nach Großbritannien, Frankreich und in die Vereinigten Staaten zu verlassen.

Als die deutsche Wehrmacht während des Zweiten Weltkriegs Paris einrückte, flohen Pontecorvo, sein Bruder Gillo, Cousin Emilio Sereni und Salvador Luria auf Fahrrädern aus der Stadt. Schließlich machte er sich auf den Weg nach Tulsa, Oklahoma, wo er seine Kenntnisse der Kernphysik bei der Suche nach Öl und Mineralien anwendete. 1943 trat er dem British Tube Alloys- Team am Montreal Laboratory in Kanada bei. Dies wurde Teil des Manhattan-Projekts zur Entwicklung der ersten Atombomben . In den Chalk River Laboratories arbeitete er am Design des Kernreaktors ZEEP , des ersten Reaktors außerhalb der Vereinigten Staaten, der 1945 kritisch wurde, gefolgt vom NRX- Reaktor 1947. Er befasste sich auch mit kosmischer Strahlung , dem Zerfall von Myonen . und was würde seine Besessenheit werden, Neutrinos . 1949 zog er nach Großbritannien, wo er für das Atomic Energy Research Establishment in Harwell arbeitete.

Nach seinem Übertritt in die Sowjetunion 1950 arbeitete er am Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna . Er hatte vorgeschlagen, Chlor zu verwenden, um Neutrinos nachzuweisen. In einer Arbeit von 1959 argumentierte er, dass das Elektron-Neutrino (
ν
e) und das Myon-Neutrino (
ν
μ) waren verschiedene Partikel. Solare Neutrinos wurden vom Homestake-Experiment nachgewiesen , aber nur zwischen einem Drittel und der Hälfte der vorhergesagten Zahl wurden gefunden. Als Antwort auf dieses solare Neutrinoproblem schlug er ein Phänomen vor, das als Neutrino-Oszillation bekannt ist , bei dem Elektron-Neutrinos zu Myon-Neutrinos werden. Die Existenz der Oszillationen wurde schließlich 1998 durch das Super-Kamiokande- Experiment nachgewiesen. Er sagte auch 1958 voraus, dass Supernovae intensive Neutrinosschübe produzieren würden, was 1987 bestätigt wurde, als Supernova SN1987A von Neutrinodetektoren entdeckt wurde .

Biografie

Frühes Leben und Ausbildung

Pontecorvo wurde am 22. August 1913 in Marina di Pisa als viertes von acht Kindern von Massimo Pontecorvo und seiner Frau Maria geb.  Maroni geboren. Sein älterer Bruder Guido , geboren 1907, wurde Genetiker . Sein Bruder Paolo, geboren 1909, wurde Ingenieur und arbeitete während des Zweiten Weltkriegs am Radar. Seine ältere Schwester Giuliana wurde 1911 geboren. Sein jüngerer Bruder Gillo wurde 1919 geboren und ist vor allem als Regisseur der Schlacht von Algier bekannt . Er hatte auch zwei jüngere Schwestern; Laura, die 1921 geboren wurde, und Anna, die 1924 geboren wurde, und ein jüngerer Bruder Giovanni, der 1926 geboren wurde. Seine Familie war eine wohlhabende Familie; Massimo besaß drei Textilfabriken mit über 1.000 Mitarbeitern. Die Familie war jüdisch und nicht aufmerksam, väterlicherseits aus Rom und mütterlicherseits aus Mantua . Sein Großvater mütterlicherseits, Arrigo Maroni (1852–1924), geboren in Mantua, war Direktor des Krankenhauses Fatebenefratelli in Mailand ; die Cousine der Mutter war eine bedeutende Zoologin Elisa Gurrieri-Norsa (1868-1939).

Er betrat die Universität von Pisa mit der Absicht, Ingenieurwissenschaften zu studieren, entschied sich jedoch 1931 nach zwei Jahren, zur Physik zu wechseln. Auf Anraten seines Bruders Guido beschloss er, an der Universität La Sapienza in Rom zu studieren, an der sich Enrico Fermi versammelt hatte eine Gruppe vielversprechender junger Wissenschaftler, die als Via Panisperna Boys bekannt sind, nach dem Namen der Straße, in der sich damals das Physikalische Institut der Universität Rom befand. Im Alter von 18 Jahren wurde er in das dritte Jahr der Physik aufgenommen. Fermi beschrieb Pontecorvo als "wissenschaftlich einen der klügsten Männer, mit denen ich in meiner wissenschaftlichen Laufbahn in Kontakt gekommen bin". Als jüngstes Mitglied gab ihm die Gruppe den Spitznamen Cucciolo , was "Welpe" bedeutet.

Im Jahr 1934 trug Pontecorvo zu Fermis berühmtem Experiment bei, das die Eigenschaften langsamer Neutronen zeigte, die den Weg zur Entdeckung der Kernspaltung ebneten . Pontecorvos Name wurde in das Patent der Jungen Via Panisperna aufgenommen "Um die Produktion von künstlicher Radioaktivität durch Neutronenbeschuss zu steigern". Am 1. November 1934 wurde er zeitweiliger Assistent am Königlichen Institut für Physik und an der Universität von Rom, und am 7. November wurde er zusammen mit Fermi und Rasetti als Co-Autor einer wegweisenden Arbeit über langsame Neutronen aufgeführt , die berichtete dass Wasserstoff Neutronen stärker verlangsamt als schwere Elemente und dass langsame Neutronen leichter absorbiert werden. Für das Verfahren wurde im Oktober 1935 ein italienisches Patent im Namen von Fermi, Pontecorvo, Edoardo Amaldi , Franco Rasetti und Emilio Segrè erteilt . Am 2. Juli 1940 wurde ein US-Patent erteilt.

Frühe Karriere

Im Februar 1936 verließ Pontecorvo Italien und zog nach Paris , um im Labor von Irène und Frédéric Joliot-Curie am Collège de France mit einem einjährigen Stipendium zu arbeiten, um die Auswirkungen von Kollisionen von Neutronen mit Protonen und die elektromagnetischen Übergänge zwischen Isomere . In dieser Zeit übernahm er, beeinflusst von seinem Cousin Emilio Sereni , die Ideale des Kommunismus, denen er für den Rest seines Lebens treu blieb. Er ging eine Beziehung mit Helene Marianne Nordblom ein, einer Schwedin, die in Paris als Kindermädchen arbeitet. Ob wegen seiner Beziehung zu Marianne, seiner interessanten Arbeiten zu Isomeren oder der sich verschlechternden politischen Lage in Italien lehnte er 1937 eine Bewerbung um eine unbefristete Stelle an der Universität Rom für einen Aufenthalt in Paris ab.

Marianne zog am 4. Januar 1938 bei Pontecorvo in das Hôtel des Grands Hommes am Place du Panthéon ein. Am 30. Juli kam ihr Sohn Gil zur Welt. Ihr Visum war abgelaufen und sie musste im September nach Schweden zurückkehren. Pontecorvo begleitete sie und ließ Gil in einem Wohnkindergarten in Paris zurück. Er reiste allein zurück nach Paris, speiste bei Manne Siegbahn und traf sich am 12. Oktober 1938 mit Niels Bohr und Lise Meitner . Pontecorvo konnte nun wegen der Rassengesetze des faschistischen Regimes gegen die Juden nicht nach Italien zurückkehren . Dies führte zur Auflösung der Via Panisperna-Jungs, und Fermi zog in die Vereinigten Staaten. Auch Pontecorvos Familie zerstreute sich. Guido zog 1938 nach Großbritannien, 1939 folgten Giovanni, Laura und Anna, während Gillo zu Pontecorvo in Paris wechselte.

In Zusammenarbeit mit dem französischen Physiker André Lazard im Labor von Joliot-Curie in Ivry-sur-Seine entdeckte Pontecorvo, was Frédéric Joliot-Curie "nukleare Phosphoreszenz" nannte; die Emission von Röntgenstrahlen, wenn Neutronen und Protonen angeregt wurden und in ihren Grundzustand zurückkehrten. Er entdeckte auch, dass einige Isomere beim radioaktiven Zerfall nicht in andere Elemente übergehen. Dies erweiterte den Anwendungsbereich für ihre Verwendung in medizinischen Anwendungen. Für diese bahnbrechende Forschung erhielt Pontecorvo ein Curie-Carnegie-Stipendium und eine Förderung für seine Arbeit vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung .

Zweiter Weltkrieg

Flucht aus Frankreich

Im Juni 1939 beantragte Pontecorvo ein Visum für einen Besuch in Schweden, sein Antrag wurde jedoch abgelehnt. Am 23. August kam die Nachricht vom Molotow-Ribbentrop-Pakt . Am nächsten Tag trat er der Kommunistischen Partei Frankreichs bei, um seinen persönlichen Glauben an die Sowjetunion zu bekräftigen. Marianne schloss sich ihm am 6. September 1939 in Paris wieder an, drei Tage nach der Kriegserklärung der Briten und Franzosen an Deutschland als Reaktion auf die deutsche Invasion in Polen , die den Zweiten Weltkrieg in Europa auslöste. Sie heirateten am 9. Januar 1940.

Als sich die Deutschen im Mai 1940 der Stadt näherten, beschlossen sie zu gehen. Obwohl die Briten französischen Nuklearwissenschaftlern, darunter Hans von Halban und Lew Kowarski , Zuflucht boten , hielten sie Pontecorvo für "unerwünscht". Glücklicherweise hatte Segrè ein Stellenangebot in Tulsa, Oklahoma, von zwei europäischen Expatriates bekommen, die einen Experten für Neutronenphysik suchten. Segrè hatte das Angebot abgelehnt – er hatte bereits einen guten Job an der University of California –, aber Pontecorvo empfohlen.

Am 2. Juni 1940 sah er Marianne und Gil mit ihrem Hab und Gut in einem Zug nach Toulouse fahren, wo seine Schwester Giuliana mit ihrem Mann Duccio Tabet lebte. Am 13. Juni, nur einen Tag vor dem Einmarsch der Deutschen in Paris, machten sich Pontecorvo, sein Bruder Gillo, sein Cousin Emilio Sereni und Salvador Luria auf Fahrrädern auf den Weg nach Toulouse. Sie brauchten zehn Tage, um Toulouse zu erreichen. Luria ging nach Marseille, von wo aus er schließlich in die Vereinigten Staaten gelangte. Pontecorvo, Marianna, Gil, Giuliana und Tabet bestiegen am 19. Juli 1940 einen Zug, der sie über Madrid nach Lissabon brachte. Beide Frauen waren schwanger. Marianne hatte eine Fehlgeburt und war kaum reisefähig, bestieg aber dennoch am 9. August 1940 das Linienschiff Quanza , das Flüchtlinge in die USA brachte. Beide Frauen waren seekrank. Am 19. August 1940 erreichte das Schiff New York City, wo sie bei seinem Bruder Paolo blieben. Dort besuchte er Fermi in seinem neuen Zuhause in Leonia, New Jersey.

Prospektion in Oklahoma

In Tulsa arbeitete Pontecorvo für zwei europäische Migranten, Jakov "Jake" Neufeld und Serge Alexandrovich Scherbatskoy, die mit Mitteln von Standard Oil eine Firma namens Well Surveys gegründet hatten . Ihre Idee war es, die Kernphysik auf die Suche nach Mineralien anzuwenden. Ein Gammastrahlengerät hatte erfolgreich Gesteinsaufschlüsse analysiert. Inspiriert von den Arbeiten in Italien und Frankreich kamen sie zu dem Schluss, dass Neutronen, die keine elektrische Ladung haben, in der Lage sein könnten, verschiedene Elemente unter der Oberfläche zu erkennen, indem sie Radioaktivität auf das Gestein induzieren . In Pontecorvo hatten sie den Experten, den sie brauchten.

Pontecorvo baute eine Neutronenquelle aus Radium und Beryllium , wie es die Jungen von Via Panisperna hatten, mit Paraffin als Neutronenmoderator und maß die Absorption verschiedener Mineralien mit den von Fermi und Amaldi entwickelten Methoden. Bis Juni 1941 hatte er ein Gerät, das Schiefer , Kalkstein und Sandstein unterscheiden und die Übergänge zwischen ihnen kartieren konnte. Die Technik kann als die erste praktische Anwendung der Entdeckung langsamer Neutronen angesehen werden und würde noch Jahrzehnte später für die Bohrlochmessung verwendet werden . Er meldete vier Patente zu seinen Instrumenten an.

Ende 1941 hatte Pontecorvo Schwierigkeiten, die benötigten Radioisotope zu beschaffen. Ohne es zu wissen, eroberte das Manhattan-Projekt, die Kriegsbemühungen zum Bau von Atombomben , den Markt. Um sie zu beschaffen, traf er sich im April 1942 mit Fermi, von Halban und George Placzek in New York. Er war nicht in der Lage, die gewünschten Vorräte zu beschaffen , aber Fermi zeigte unerwartet großes Interesse an der Arbeit von Wells Surveys.

Rohrlegierungen

Das Treffen mit Fermi ergab keine Lieferungen, aber es führte dazu, dass Pontecorvo ein Angebot von Halban und Placzek erhielt, dem Team von Tube Alloys am Montreal Laboratory in Kanada beizutreten. Sir Edward Appleton machte sich über seine Ernennung Sorgen , nicht wegen Pontecorvos politischer Überzeugung, sondern wegen der Tatsache, dass er kein britischer Staatsbürger war und bereits eine große Anzahl ausländischer Wissenschaftler an Rohrlegierungen arbeitete. Überzeugt wurde Appleton schließlich durch Pontecorvos Ruf und die Tatsache, dass gute Physiker knapp waren. Pontecorvo wurde am 15. Januar 1943 offiziell zu Tube Alloys ernannt und traf am 7. Februar 1943 mit seiner Familie in Montreal ein. Das Montrealer Team entwarf einen Kernreaktor mit schwerem Wasser als Neutronenmoderator, aber es fehlte die erforderliche Menge an schwerem Wasser. Im August 1943 verhandelten Churchill und Roosevelt das Quebec-Abkommen , das zu einer Wiederaufnahme der Zusammenarbeit zwischen den Vereinigten Staaten und Großbritannien führte und Tube Alloys in das Manhattan-Projekt fusionierte.

NRX- und ZEEP- Gebäude am Chalk River im Jahr 1945. NRX war zeitweise der leistungsstärkste Forschungsreaktor der Welt .

John Cockcroft wurde 1944 Direktor des Montreal Laboratory. Aus Sicherheitsgründen beschloss er, den Reaktor in den abgelegenen Chalk River Laboratories zu bauen. Mit Blick auf ein Atomprogramm der Nachkriegszeit ließ er Pontecorvo und Alan Nunn May von Wissenschaftlern des Manhattan-Projekts, die Kanada besuchten, "besprechen", um praktisch für Großbritannien zu spionieren. Leider war Nunn May auch ein sowjetischer Spion. Pontecorvos zweiter Sohn wurde am 20. März 1944 geboren und nach dem jugoslawischen kommunistischen Führer Tito genannt . Ein dritter Sohn, Antonio, wurde im Juli 1945 geboren. Mit schwerem Wasser aus den USA ging der Reaktor am Chalk River, bekannt als ZEEP, am 5. September 1945 kritisch. Neben der Reaktorkonstruktion befasste sich Pontecorvo auch mit der kosmischen Strahlung . der Zerfall von Myonen, und was seine Besessenheit werden sollte, Neutrinos. Er schrieb 25 Artikel zum Thema Reaktordesign, von denen jedoch nur zwei veröffentlicht wurden. Er führte mit seiner alten Firma auch einige Prospektionen durch und suchte nach Uranlagerstätten in der Nähe von Port Radium in den Nordwest-Territorien .

Physiker waren nach Kriegsende im August 1945 sehr gefragt, und Pontecorvo erhielt attraktive und lukrative Angebote von mehreren Universitäten in den USA. Stattdessen nahm er am 21. Februar 1946 ein Angebot von Cockcroft an, dem britischen Atomenergieforschungsinstitut (AERE) beizutreten . Zur Inbetriebnahme des neuen NRX-Reaktors im Jahr 1947 blieb er vorerst in Chalk River. Er war einer von vier Physikern, die in der Nacht vom 21. auf den 22. Juli 1947 im Kontrollraum des NRX in Betrieb genommen wurden Damals hatte er den fünffachen Neutronenfluss aller anderen Reaktoren und war der leistungsstärkste Forschungsreaktor der Welt. Den Spitznamen "Ramon Novarro" erhielt er nach dem gleichnamigen Schauspieler nach einem Abenteuer, bei dem er mit zwei Frauen eine Reise nach Boston unternahm, die darin gipfelte, dass Marianne das Bankkonto räumte und mit den Kindern nach Banff aufbrach; aber sie waren versöhnt. Obwohl er zuvor Schritte unternommen hatte, um US-Staatsbürger zu werden, wurde er stattdessen am 7. Februar 1948 britischer Staatsbürger. Am 24. Januar 1949 verließ er Chalk River schließlich in Richtung Großbritannien.

Abfall

Bei Harwell war Pontecorvo weiterhin an Reaktorentwurfsprojekten beteiligt. Als Mitglied des Power Steering Committee (PSC) war er an Diskussionen über die Herstellung und Verwendung von spaltbaren Stoffen sowie über die beim Bau von Reaktoren verwendeten Materialien beteiligt. Im Jahr 1949 begannen andere Jungen aus der Via Panisperna, insbesondere Emilio Segrè, ihren Anspruch auf Patente in Bezug auf das Verhalten langsamer Neutronen geltend zu machen, die das Herzstück der Konstruktion von Kernreaktoren – und Kernwaffen – bildeten. Das amerikanische Federal Bureau of Investigation (FBI) begann daher, ihre Hintergründe zu untersuchen. Es sei darauf hingewiesen, von seinem 1943 Manhattan Project - Dateien, dass Pontecorvos Geschwister Giuliana, Laura und Gillo Kommunisten waren, und dass Pontecorvo und Marianne waren wahrscheinlich Kommunisten zu, und meldete dies MI5 in Großbritannien und MI6 ‚s Kim Philby in Washington, DC

Im Februar 1950 wurde Pontecorvos Harwell-Kollege Klaus Fuchs wegen Spionage verhaftet, und die AERE begann, die Sicherheit ernster zu nehmen, und Pontecorvo wurde von Henry Arnold, dem Sicherheitsbeauftragten der AERE, interviewt. Arnold hatte zwar keine Beweise dafür, dass Pontecorvo ein sowjetischer Spion war, fühlte sich jedoch als Sicherheitsrisiko und empfahl, ihn in eine Position zu versetzen, in der er keinen Zugang zu streng geheimem Material hatte. Herbert Skinner schlug Pontecorvo vor, sich um eine neu geschaffene Professur an der University of Liverpool zu bewerben , wo Skinner den Lyon-Jones-Lehrstuhl für Experimentalphysik innehatte. Im Juni 1950 wurde Pontecorvo die Stelle angeboten.

Am 1. September 1950, mitten in einem Italienurlaub, flog Pontecorvo mit seiner Frau und seinen drei Söhnen unvermittelt von Rom nach Stockholm, ohne Freunde oder Verwandte zu informieren. Am 2. September wurde er von sowjetischen Agenten bei der Einreise aus Finnland in die Sowjetunion unterstützt . Sein plötzliches Verschwinden löste bei vielen westlichen Geheimdiensten große Besorgnis aus, insbesondere bei denen Großbritanniens, Kanadas und der Vereinigten Staaten, die sich Sorgen machten, dass Atomgeheimnisse in die Sowjetunion entkommen könnten, sowie Finnlands und Schwedens, durch die Pontecorvo und Marianne ohne gültige Pässe und Visa reisen durfte.

1952 wurde in amerikanischen Zeitungen die potenzielle Rolle Pontecorvos bei der Übertragung nuklearer Geheimnisse nach Russland diskutiert.

Laut Oleg Gordievsky , dem ranghöchsten KGB- Offizier, der jemals übergelaufen ist, und Pavel Sudoplatov , dem ehemaligen stellvertretenden Direktor des Auslandsgeheimdienstes der Sowjetunion, war Pontecorvo ein sowjetischer Spion. Sudoplatov identifizierte Pontecorvo jedoch fälschlicherweise als Spion mit dem Codenamen Mlad, von dem wir heute wissen, dass er Ted Hall war . Während Pontecorvo immer leugnete, an Atomwaffen zu arbeiten, in Kanada, Großbritannien oder der Sowjetunion, hat er nie bestätigt oder geleugnet, dass er ein Spion war. Die tatsächlichen Beweise gegen ihn waren dünn. Frank Close stellte fest, dass die Baupläne des kanadischen NRX-Reaktors ihren Weg in die Sowjetunion gefunden hatten, und Lona Cohen erhielt eine Uranprobe vom NRX, nachdem er 1947 in Betrieb genommen wurde. Nunn May kann nicht der Schuldige gewesen sein, also ist Pontecorvo der Hauptverdächtige.

In der UdSSR wurde Pontecorvo mit Ehren empfangen und erhielt eine Reihe von Privilegien, die nur der sowjetischen Nomenklatura vorbehalten waren . Er arbeitete bis zu seinem Tod im heutigen Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna , konzentrierte sich ausschließlich auf theoretische Studien hochenergetischer Teilchen und setzte seine Forschungen zu Neutrinos und dem Zerfall von Myonen fort. In Anerkennung seiner Forschung erhielt er 1953 den Stalin-Preis, 1955 die Mitgliedschaft in der Kommunistischen Partei der Sowjetunion und 1958 in der Sowjetischen Akademie der Wissenschaften sowie zwei Lenin-Orden . Für seine Arbeiten zur schwachen Wechselwirkung erhielt er 1964 den Lenin-Preis . 1950 begann er eine lebenslange Affäre mit Rodam Amiredzhibi, der Frau des Dichters Mikhail Arkadyevich Svetlov . 1955 trat er öffentlich auf einer Pressekonferenz auf, wo er der Welt die Beweggründe seiner Entscheidung erklärte, den Westen zu verlassen und in den USA zu arbeiten Sovietunion. Daraufhin entzog das Vereinigte Königreich am 24. Mai 1955 die britische Staatsbürgerschaft. Pontecorvo durfte die Sowjetunion viele Jahre lang nicht verlassen; seine erste Auslandsreise war 1978, als er zu den Feierlichkeiten zu Amaldis 70. Geburtstag nach Italien reiste. Danach unternahm er häufige Reisen nach Italien und gelegentliche Besuche in anderen Ländern. Frankreich verweigerte ihm 1982 und 1984 den Besuch, gab jedoch 1989 nach.

Späteres Leben

Die wissenschaftliche Arbeit von Pontecorvo steckt voller beeindruckender Intuitionen, von denen einige Meilensteine ​​der modernen Physik darstellen. Ein Großteil davon betraf das Neutrino, ein subatomares Teilchen, das 1930 von Wolfgang Pauli erstmals theoretisch vorgeschlagen wurde , um die unentdeckte Energie zu erklären, die während des Betazerfalls entweicht, so dass der Energieerhaltungssatz nicht verletzt wurde. Fermi nannte es das Neutrino, italienisch für "kleines Neutrales", und schlug 1934 seine Theorie des Betazerfalls vor, die erklärte, dass die vom Kern emittierten Elektronen durch den Zerfall eines Neutrons in ein Proton, ein Elektron und a . entstanden sind Neutrino. Anfangs dachte man, Neutrinos seien nicht nachweisbar, aber 1945 stellte Pontecorvo fest, dass ein Neutrino, das auf einen Chlorkern trifft, diesen in instabiles Argon-37 umwandeln könnte , das mit einer Halbwertszeit von 34 Tagen nach einer K-Einfangreaktion eine 2,8 keV Auger . emittiert Elektron, das seinen direkten Nachweis ermöglicht:


ν
 + 37
Cl
 →
e−
 + 37
Ar
Supernova SN1987A (das helle Objekt in der Mitte), gesehen durch das Hubble-Weltraumteleskop

Pontecorvos Aufsatz von 1945 schreibt die Idee der Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff (CCl 4 ) dem französischen Physiker Jules Guéron zu . Am Chalk River wurden Experimente mit dem NRX als Neutrinoquelle durchgeführt, waren jedoch erfolglos und wurden 1949 aufgegeben, nachdem Pontecorvo gegangen war. Das Experiment war erfolglos, weil Kernreaktoren, damals unbekannt, Antineutrinos anstelle von Neutrinos produzierten. In dem, was heute als Cowan-Reines-Neutrino-Experiment bekannt ist , entdeckten Frederick Reines und Clyde Cowan 1955 Antineutrinos, für die sie 1995 den Nobelpreis für Physik erhielten .

Bei der Suche nach solaren Neutrinos wurde die Idee wieder aufgegriffen. Theoretisch produzierte die Sonne bei Kernfusionsreaktionen Neutrinos . Pontecorvo schrieb Maurice Pryce diese Idee zu. Die häufigste, die Proton-Proton-Kettenreaktion, bei der Wasserstoff zu Helium verschmolzen wird, erzeugt Neutrinos, die nicht energetisch genug sind, um mit Chlor zu interagieren. Der viel seltenere CNO-Zyklus , der Kohlenstoff , Stickstoff und Sauerstoff produziert, tut es jedoch. In den späten 1960er Jahren entdeckten Ray Davis und John N. Bahcall solare Neutrinos im Homestake-Experiment , für das Davis 2002 den Nobelpreis für Physik erhielt. Das Experiment war das erste, das solare Neutrinos erfolgreich nachgewiesen und gezählt hat, aber die Zahl der Neutrinos entdeckt wurden zwischen einem Drittel und der Hälfte der vorhergesagten Zahl. Dies wurde zum solaren Neutrinoproblem . Eine Zeitlang dachten Wissenschaftler über die schreckliche Möglichkeit nach, dass die Sonne ausgebrannt sein könnte.

Das Problem hatte Pontecorvo bereits 1968 gelöst. 1959 wurde ein leistungsstarker Beschleuniger (der nie gebaut wurde) konstruiert und er begann über Experimente nachzudenken, die damit durchgeführt werden könnten. Er dachte an ein Projekt zur Untersuchung von Myonen. Julian Schwinger hatte die Hypothese aufgestellt, dass Teilchen die schwache Wechselwirkung durch den Austausch von W-Bosonen erfahren . Das W-Boson wurde erst 1983 entdeckt, aber sofort tauchte ein Problem auf. Gerald Feinberg wies darauf hin, dass dies impliziert, dass einige Wechselwirkungen auftreten sollten, die noch nie beobachtet worden waren, räumte jedoch ein, dass dies nur dann der Fall sei, wenn die mit Elektronen verbundenen Neutrinos die gleichen wie die mit Myonen verbundenen waren.

In einer Veröffentlichung von 1959 listete Pontecorvo 21 mögliche Reaktionen mit Neutrinos auf und stellte fest, dass einige von ihnen nur dann ablaufen könnten, wenn das Elektronneutrino (
ν
e) und das Myon-Neutrino (
ν
μ) waren ein und dasselbe. (Eine Unfähigkeit, diese Reaktionen zu finden, wäre also ein Beweis dafür, dass es zwei Arten von Neutrinos gab.) In diesem Artikel wurde diese Notation für Neutrinos eingeführt, die wir heute verwenden, und die Gründe aufgelistet, warum er der Meinung war, dass es „attraktiv“ sei, zwei Arten von Neutrinos zu haben der Gesichtspunkt der Symmetrie und der Klassifizierung von Teilchen". Die Vorhersage, dass mit Elektronen assoziierte Neutrinos sich von denen mit Myonen assoziierten unterscheiden, wurde 1962 bestätigt. 1988 erhielten Jack Steinberger , Leon M. Lederman und Melvin Schwartz den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung des Myon-Neutrinos.

Grabstein von Pontecorvo auf dem Cimitero Acattolico di Roma

Pontecorvos Lösung des solaren Neutrinoproblems beinhaltete eine Idee, die er erstmals 1957 in Betracht gezogen und im folgenden Jahrzehnt entwickelt hatte. Dies war die Idee, dass sich Neutrinos in andere Arten von Neutrinos umwandeln können, ein Phänomen, das als Neutrino-Oszillation bekannt ist . Irgendwo zwischen Sonne und Erde könnten sich Elektron-Neutrinos in Myon-Neutrinos verwandeln. Ein wichtiger Punkt war, dass Neutrinos dazu nicht die Masse Null haben konnten und sich daher nicht mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen konnten. Die Existenz der Schwingungen wurde schließlich 1998 durch das Super-Kamiokande- Experiment nachgewiesen und später durch andere Experimente bestätigt.

Diese Vorhersage wurde mit dem Nobelpreis für Physik 2015 anerkannt, der an Takaaki Kajita und Arthur B. McDonald "für die Entdeckung von Neutrino-Oszillationen, die zeigt, dass Neutrinos Masse haben" verliehen wurde. Pontecorvo sagte 1958 auch voraus, dass Supernovae intensive Neutrinosausbrüche erzeugen würden. Nur wenige Wissenschaftler waren aufgeregter, als Supernova SN1987A von Neutrino-Detektoren entdeckt wurde.

Pontecorvo starb am 24. September 1993 in Dubna an der Parkinson-Krankheit . Auf seinen Wunsch hin wurde die Hälfte seiner Asche auf dem protestantischen Friedhof in Rom und die andere Hälfte in Dubna in Russland beigesetzt. In Anerkennung seiner wissenschaftlichen Verdienste wurde 1995 der renommierte Pontecorvo-Preis vom Gemeinsamen Institut für Kernforschung ins Leben gerufen. Der jährlich an einen einzelnen Wissenschaftler verliehene Preis würdigt "die bedeutendsten Untersuchungen der Elementarteilchenphysik", wie sie von der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft anerkannt werden. Im Jahr 2006 enthüllte der Moskauer Geschichtsverein Moskultprog eine künstlerische Gedenktafel, die Pontecorvos Moskauer Haus in der Twerskaja-Straße 9 feiert .

Anmerkungen

Verweise

Weiterlesen

  • Mafai, Miriam (2012). Il lungo freddo: Storia di Bruno Pontecorvo, lo scienziato che scelse l'Urss (auf Italienisch). Mailand: Bur. ISBN 978-88-586-3839-2.

Externe Links