Carlo Rubbia - Carlo Rubbia

Senator auf Lebenszeit Carlo Rubbia OMRI OMCA OMRI OMCA
Rubbia auf der Lindauer Nobelpreisträgertagung 2012
Geboren	( 1934-03-31 )31. März 1934 (87 Jahre) Gorizia , Friaul-Julisch Venetien , Italien
Staatsangehörigkeit	Italienisch
Alma Mater	Scuola Normale Superiore di Pisa
Bekannt für	Entdeckung von W- und Z-Bosonen
Auszeichnungen
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder	Teilchenphysik
Webseite	www .iass-potsdam .de /de / leute /carlo-rubbia

Carlo Rubbia , OMRI , OMCA (* 31. März 1934) ist ein italienischer Teilchenphysiker und Erfinder, der sich 1984 mit Simon van der Meer den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten teilte, die zur Entdeckung der W- und Z-Teilchen am CERN führten .

Frühes Leben und Ausbildung

Rubbia wurde 1934 in Gorizia , einer italienischen Stadt an der Grenze zu Slowenien, geboren . Seine Familie zog wegen Kriegsstörungen nach Venedig und dann nach Udine . Sein Vater war Elektroingenieur und ermutigte ihn, dasselbe zu studieren, obwohl er seinen Wunsch äußerte, Physik zu studieren. Auf dem Land sammelte und experimentierte er mit verlassenen militärischen Kommunikationsgeräten. Nachdem er an der Scuola Normale Superiore di Pisa eine Aufnahmeprüfung für das Studium der Physik abgelegt hatte , schaffte er es nicht unter die geforderten Top Ten (Platz elf) und begann 1953 ein Ingenieurstudium in Mailand . Kurz darauf brach ein Pisa-Student ab und präsentierte Rubbia mit seiner Gelegenheit. Er promovierte in relativ kurzer Zeit mit einer Arbeit über Experimente mit kosmischer Strahlung; sein Berater war Marcello Conversi . In Pisa lernte er seine spätere Frau Marisa kennen, die ebenfalls Physikstudentin war.

Karriere und Forschung

Nach seinem Abschluss ging er als Postdoktorand in die USA , wo er etwa eineinhalb Jahre an der Columbia University Experimente zum Zerfall und zum Kerneinfang von Myonen durchführte . Dies war das erste einer langen Reihe von Experimenten, die Rubbia auf dem Gebiet der schwachen Wechselwirkungen durchgeführt hat und die in der mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Arbeit am CERN gipfelten.

Für ein Praktikum an der Universität Rom kehrte er nach Europa zurück, bevor er 1960 zum neu gegründeten CERN kam, wo er an Experimenten zur Struktur schwacher Wechselwirkungen arbeitete. CERN hatte gerade einen neuen Beschleunigertyp, die Intersecting Storage Rings , in Betrieb genommen, bei dem gegeneinander rotierende Protonenstrahlen gegeneinander kollidieren. Rubbia und seine Mitarbeiter führten dort Experimente durch und untersuchten erneut die schwache Kraft. Die wichtigsten Ergebnisse auf diesem Gebiet waren die Beobachtung der Struktur im elastischen Streuprozess und die erste Beobachtung der bezauberten Baryonen. Diese Experimente waren entscheidend, um die Techniken zu perfektionieren, die später für die Entdeckung exotischerer Teilchen in einem anderen Teilchenbeschleunigertyp benötigt wurden.

1976 schlug er vor, das Super Proton Synchrotron (SPS) des CERN so anzupassen , dass Protonen und Antiprotonen im selben Ring – dem Proton-Antiproton Collider – kollidieren . Unter Verwendung der Simon van der Meers- Technologie der stochastischen Kühlung wurde auch der Antiprotonen-Akkumulator gebaut. Der Collider wurde 1981 in Betrieb genommen und Anfang 1983 entdeckte ein internationales Team von mehr als 100 Physikern unter der Leitung von Rubbia, bekannt als die UA1-Kollaboration, die intermediären Vektorbosonen, die W- und Z-Bosonen , die zu einem Eckpfeiler moderner Theorien geworden waren der Elementarteilchenphysik lange vor dieser direkten Beobachtung. Sie tragen die schwache Kraft, die den radioaktiven Zerfall im Atomkern verursacht und die Verbrennung der Sonne steuert , genauso wie Photonen , masselose Lichtteilchen, die elektromagnetische Kraft tragen, die die meisten physikalischen und biochemischen Reaktionen auslöst. Die schwache Kraft spielt auch eine grundlegende Rolle bei der Nukleosynthese der Elemente, wie sie in Theorien zur Sternentstehung untersucht wird. Diese Teilchen haben eine Masse, die fast 100-mal größer ist als die des Protons. 1984 erhielten Carlo Rubbia und Simon van der Meer den Nobelpreis "für ihre entscheidenden Beiträge zum Großprojekt, das zur Entdeckung der Feldteilchen W und Z, Kommunikatoren der schwachen Wechselwirkung" führte.

Um Energien zu erreichen, die hoch genug sind, um diese Teilchen zu erzeugen, schlug Rubbia zusammen mit David Cline und Peter McIntyre ein radikal neues Design des Teilchenbeschleunigers vor. Sie schlugen vor, einen Strahl von Protonen und einen Strahl von Antiprotonen zu verwenden , ihre Antimaterie- Zwillinge, die sich im Vakuumrohr des Beschleunigers gegenläufig drehen und frontal kollidieren. Die Idee, Teilchen durch kollidierende Strahlen "gewöhnlicherer" Teilchen zu erzeugen, war nicht neu: Elektron-Positron- und Proton-Proton-Beschleuniger waren bereits im Einsatz. In den späten 1970er / frühen 1980er Jahren konnten diese jedoch nicht die erforderlichen Energien im Massenzentrum erreichen, um den von der Theorie vorhergesagten W/Z-Bereich zu erkunden. Bei diesen Energien waren Protonen, die mit Antiprotonen kollidierten, die besten Kandidaten, aber wie erhält man ausreichend intensive (und gut kollimierte) Antiprotonenstrahlen, die normalerweise erzeugt werden, wenn ein Protonenstrahl auf ein festes Ziel auftrifft? Van den Meer hatte inzwischen das Konzept der "stochastischen Kühlung" entwickelt, bei der Teilchen wie Antiprotonen in einer kreisförmigen Anordnung gehalten und ihre Strahldivergenz durch das Senden von Signalen an nachgeschaltete Biegemagnete schrittweise reduziert werden konnte. Da das Verringern der Divergenz des Strahls eine Verringerung der Transversalgeschwindigkeit oder der Energiekomponenten bedeutete, wurde dem Schema der suggestive Begriff "stochastische Kühlung" gegeben. Das Schema könnte dann verwendet werden, um die Anti-Protonen zu "kühlen" (zu kollimieren), die so in einen gut fokussierten Strahl gezwungen werden könnten, der sich für die Beschleunigung auf hohe Energien eignet, ohne zu viele Anti-Protonen durch Kollisionen mit der Struktur zu verlieren . Stochastisch drückt die Tatsache aus, dass zu erfassende Signale zufälligem Rauschen ähneln, das bei seiner ersten Begegnung in Vakuumröhren als "Schottky-Rauschen" bezeichnet wurde. Ohne van der Meers Technik hätte UA1 nie die ausreichend hochintensiven Antiprotonen gehabt, die es brauchte. Ohne Rubbias Erkenntnis ihrer Nützlichkeit wäre die stochastische Kühlung Gegenstand einiger Veröffentlichungen gewesen und sonst nichts. Simon van de Meer hat die Technologie in den Proton Intersecting Storage Rings am CERN entwickelt und getestet, aber sie ist am effektivsten bei Strahlen mit relativ geringer Intensität, wie den Antiprotonen, die für den Einsatz in der SPS vorbereitet wurden, wenn sie als Collider konfiguriert wurden.

Neben der Beobachtung der intermediären Vektormesonen dominierte der CERN Proton-Antiproton Collider die Szene der Hochenergiephysik von seiner ersten Inbetriebnahme 1981 bis zu seiner Schließung 1991, als das Tevatron am Fermilab diese Rolle übernahm. Es ist eine völlig neue Phänomenologie hochenergetischer Kollisionen entstanden, in der starke Wechselwirkungsphänomene durch den Austausch der Quanten der starken Kraft, den Gluonen , dominiert werden , Teilchen, die den intermediären Vektorbosonen ähnlich sind, obwohl sie wie die Photonen sind anscheinend masselos. Stattdessen gehören die W- und Z-Teilchen zu den schwersten Teilchen, die bisher in einem Teilchenbeschleuniger produziert wurden.

Zusammengenommen liefern diese Entdeckungen starke Beweise dafür, dass die theoretischen Physiker auf dem richtigen Weg sind, die Natur auf ihrer grundlegendsten Ebene durch das sogenannte „ Standardmodell “ zu beschreiben. Die Daten der intermediären Vektorbosonen bestätigen die Vorhersagen der "elektroschwachen" Theorie, die 1979 den Nobelpreis für Physik an Steven Weinberg , Sheldon Glashow und Abdus Salam erhielt . Die "elektroschwache" Theorie versucht, zwei der vier Naturkräfte – die schwachen und die elektromagnetischen Kräfte – unter demselben Gleichungssystem zu vereinen. Sie bildet die Grundlage für die Arbeit am langjährigen Traum der theoretischen Physiker, einer einheitlichen Feldtheorie , die auch die starke Kraft, die den Atomkern zusammenhält, und letztlich die Gravitation umfasst .

1970 wurde Rubbia zum Higgins-Professor für Physik an der Harvard University ernannt , wo er 18 Jahre lang ein Semester pro Jahr verbrachte, während er seine Forschungsaktivitäten am CERN fortsetzte. 1989 wurde er zum Generaldirektor des CERN-Labors ernannt. Während seines Mandats im Jahr 1993 „stimmte das CERN zu, jedem die kostenlose Nutzung des Webprotokolls und des Codes zu gestatten … ohne Lizenzgebühren oder andere Einschränkungen“

Rubbia war auch einer der Leiter einer Zusammenarbeit im Gran Sasso Laboratory , die darauf abzielte, jedes Anzeichen eines Zerfalls des Protons zu erkennen. Das Experiment sucht nach Beweisen, die die konventionelle Annahme widerlegen, dass Materie stabil ist. Die am weitesten verbreitete Version der einheitlichen Feldtheorien sagt voraus, dass Protonen nicht ewig bestehen, sondern nach einer durchschnittlichen Lebensdauer von mindestens 10 ³² Jahren allmählich in Energie zerfallen . Das gleiche Experiment, das als ICARUS bekannt ist und auf einer neuen Technik zur elektronischen Detektion ionisierender Ereignisse in ultrareinem flüssigem Argon basiert, zielt auf den direkten Nachweis der von der Sonne emittierten Neutrinos ab, ein erstes rudimentäres Neutrino-Teleskop zur Erforschung von Neutrinosignalen von kosmische Natur.

Rubbia schlug ferner das Konzept eines Energieverstärkers vor , eine neuartige und sichere Methode zur Erzeugung von Kernenergie unter Nutzung heutiger Beschleunigertechnologien, die weltweit aktiv untersucht wird, um hochaktiven Abfall aus Kernreaktoren zu verbrennen und Energie aus natürlichem Thorium zu erzeugen und abgereichertes Uran . 2013 schlug er vor, eine große Anzahl kleiner Thoriumkraftwerke zu bauen

Die Forschungsaktivitäten von Rubbia konzentrieren sich auf das Problem der Energieversorgung der Zukunft, mit besonderem Fokus auf die Entwicklung neuer Technologien für erneuerbare Energiequellen. Während seiner Amtszeit als Präsident der ENEA (1999–2005) hat er ein neuartiges Verfahren zur Konzentration von Solarstrom bei hohen Temperaturen zur Energieerzeugung gefördert, das als Archimede-Projekt bekannt ist und von der Industrie für kommerzielle Zwecke entwickelt wird.

Carlo Rubbia war leitender wissenschaftlicher Berater von CIEMAT ( Spanien ), Mitglied der hochrangigen Beratergruppe zur globalen Erwärmung, die 2007 von EU-Präsident Barroso eingesetzt wurde, und des Kuratoriums des IMDEA Energy Institute. Von 2009 bis 2010 war er Sonderberater für Energie des Generalsekretärs der ECLAC, der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Lateinamerika mit Sitz in Santiago (Chile). Im Juni 2010 wurde Carlo Rubbia zum Wissenschaftlichen Direktor des Institute for Advanced Sustainability Studies in Potsdam (Deutschland) ernannt. Er ist Mitglied der Italy-USA Foundation .

Marisa und Carlo Rubbia haben zwei Kinder.

Auszeichnungen und Ehrungen

Im Dezember 1984 wurde Rubbia zum Cavaliere di Gran Croce OMRI ernannt .

Am 30. August 2013 wurde Rubbia von Präsident Giorgio Napolitano als Senator auf Lebenszeit in den italienischen Senat berufen .

Rubbia hat insgesamt 27 Ehrentitel.

Ihm zu Ehren wurde der Asteroid 8398 Rubbia benannt. 1984 wurde er zum Foreign Member der Royal Society (ForMemRS) gewählt .

1984 erhielt Rubbia den Golden Plate Award der American Academy of Achievement .

Verweise

Externe Links

• Carlo Rubbia auf Nobelprize.org mit Nobel Lecture, 8. Dezember 1984 Experimental Observation of the Intermediate Vector Bosons W+, W– and Z0
• Carlo Rubbia über INSPIRE-HEP