ג'ק שטיינברגר

הנס ג'ייקוב "ג'ק" שטיינברגר (Hans Jakob "Jack" Steinberger;‏ 25 במאי 1921 – 12 בדצמבר 2020) היה פיזיקאי יהודי אמריקאי-גרמני שהתגורר בשווייץ. חתן פרס נובל לפיזיקה בשנת 1988 יחד עם מלווין שוורץ ולאון לדרמן. שטיינברגר נולד בבאד קיסינגן שבגרמניה ללודוויג שטיינברגר, מורה בבית הספר היהודי המקומי וחזן בבית הכנסת החדש בעיר. במהלך מלחמת העולם הראשונה שירת בצבא הגרמני, ולאחר המלחמה נישא. אמו של ג'ק, נולדה בנירנברג, והייתה צעירה מאביו ב-15 שנים. אמו שהייתה בעלת השכלה לימדה באופן פרטי, כהשלמת הכנסה, בעיקר תיירים צרפתית ואנגלית. ג'ק גדל עם שני אחיו בעיירה הגרמנית עד שהיה בן 16. עם עליית הנאצים לשלטון, בסיוע קרנות צדקה אמריקאיות שהציעו בתי אומנה לכ-300 ילדים ונערים יהודים, הצליחו הוריו לשלוח אותו ואת אחיו הבכור לניו יורק, ארצות הברית, משם עברו לשיקגו, ג'ק בן ה-13 נלקח לאומנה על ידי ברנט פארול (Barnett Faroll) סוחר דגנים אמיד שהתאלמן זמן קצר קודם לכן, ואילו אחיו התגורר עם משפחה אחרת, אך הם למדו באותו בית ספר. ב-1938 כארבע שנים לאחר שאולצו להיפרד, הצליחו הוריו יחד עם אחיו הצעיר להגר לשיקגו ולהתאחד עם שני בניהם, גם כתוצאה ממאמציו ותרומותיו של פארול. בראיון איתו סיפר ג'ק, שפארול חסר הילדים, קיבל אותו באדיבות ובנדיבות, אך כנראה, למיטב הבנתו של ג'ק, מכיוון שלא היה אב, מערכת היחסים ביניהם לא הייתה קרובה, אף על פי כן הכיר לו תודה וסיפר שמספר שנים לאחר שעזב את שיקגו מת. באותן שנות שפל כלכלי ניהלה המשפחה מעדנייה קטנה. שטיינברגר למד כשנתיים בעזרת מלגה הנדסה כימית, במכון הטכנולוגי ארמור (כיום המכון הטכנולוגי של אילינוי). משתמה המלגה שלו נאלץ לעבוד למחייתו כלבורנט במעבדת תרופות, במקביל להמשך לימודי ערב בכימיה, באותה התקופה נאלץ להמשיך ולסייע להוריו בעסק הקטן שלהם. לאחר ששב לקבל מלגה, חזר למסגרת הלימודים היומית השגרתית והשלים התואר בכימיה באוניברסיטת שיקגו בשנת 1942. במקביל עם המתקפה על פרל הארבור גויס לצבא וב-1942 - 1945 הוצב במעבדת הקרינה ב-MIT בפיתוח אנטנת מכ"ם. במסגרת זו הזדמן ללמוד קורסים שונים בפיזיקה. לאחר חודשים בודדים של שירות פעיל, בין כניעת גרמניה לכניעת יפן, שב לאוניברסיטת שיקגו ולאחר שלא הצליח למצוא נושא למחקר תאורטי במסגרת יכולתיו נדרש לבקשתו של אנריקו פרמי, לממצא חריג שעלה במחקר קרניים קוסמיות. לאחר ששטיינברגר הציע ניסוי לבדיקת הממצאים שלא בוצע על ידי החוקרים, דחק בו פרמי כי זה תחום מחקר מתאים עבורו. בקיץ 1948, תוך פחות משנה משלב הגיית הניסוי, השלים את עבודת הדוקטורט בתחום המיואון והראה שדעיכת החלקיק מורכבת מכפי שתוארה קודם לכן, וכך הצליח להסביר אותו ממצא חריג במדידת קרנים קוסמיות קודם לכן. לימים תיקשר עבודה זו גם במחקר שהביא לו את פרס נובל. לאחר השלמת הדוקטורט, מתוך רצון לעסוק במחקר תאורטי, על אף האתגר הטכני האישי עבורו, בחר להצטרף לקבוצת מחקר של רוברט אופנהיימר במכון למחקר מתקדם בפרינסטון, מהלך שנה בה חישב את זמן מחצית החיים של π0 (פאיון נייטרלי), עבודה שכללה תחזית לגבי קשיים בתורת השדות הקוונטית, בערוב ימיו שטיינברגר העיד כי הוא חושב שהמחקר על מזונים הוא המשמעותי ביותר בקריירת המחקר שלו, בוודאי יותר מזה שזיכה אותו בפרס נובל. ב-1949 הצטרף לצוות המחקר במעבדת הקרינה באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. ב-1950 פרסם מאמר יחד עם וולפגנג פנופסקי וג'י. סטלר, המתאר את הניסוי שערכו לחיזוי ולמדידת π0, על ידי הפצצת גרעין נייח בקרני רנטגן, בעוצמה של MeV‏330, ובעזרת גלאים חדשים דאז, אמדו את מאפייני תוצרי דעיכת קרני גמא שנורו מהמטרה הנייחת ובהם π0. לאחר שתם חוזה העסקה שלו באוניברסיטת ברקלי, ומשנדרשו החוקרים ויתר העובדים לחתום על הצהרת נאמנות והסתייגות מוחלטת מה"קומוניזם", בהשפעת האווירה הפוליטית של אותם ימים, גמר אומר לעזוב האוניברסיטה. בשנת 1950 נתמנה לפרופסור באוניברסיטת קולומביה, משרה בה החזיק עד 1965. במסגרת משרתו לימד, והמשיך לערוך ניסויים ומדידות פיזור מזונים, עם השתכללות כלי המחקר וחניכת "מעבדות נוויס" באוניברסיטה. אחת העבודות החשובות ביותר של צוות המחקר הייתה בדעיכת בטא של פאיונים. ב-1954 החל לערוך ניסויים בתאי בועות, ונדרש לבניית תא בועות בקוטר 6 אינץ' עבור מאיץ החלקיקים (קוזמטרון) במעבדה הלאומית ברוקהייבן (במסגרת זו ערך מספר ניסויים). בניסוי של צוות המחקר במעבדת נוויס, אוניברסיטת קולומביה, חקרו תכונותיהם של חלקיקים כבדים (כיום מכונים היפרונים) על ידי יצירת קרן מזונים במאיץ החלקיקים וחשיפתה לתא בועות (פרופן כנוזל בחימום יתר). בהדרגה הצוות בנה תאי בועות גדולים יותר שעשו שימוש במימן כנוזל בחימום יתר לפעולתם, ב-1956 חזו בניסוי בחלקיק Σ0 (סיגמא נייטרלי, ראו היפרון) ומדדו את מסת המנוחה שלו. בסדרת ניסויים אלה תרמו לפיתוח ולאישוש הכרומודינמיקה הקוונטית. עם הגילויים של עמיתיו צונג-דאו לי וצ'ן-נינג יאנג בדבר הפרת שימור הזוגיות (ראו גם שבירת סימטריית CP) של הכוח הגרעיני החלש, היה שותף למספר מדידות שנערכו במאיץ האדרונים ותא בועות בקוטר 30 אינץ', במעבדת ברוקהייבן, ובין היתר איששו הטענה. עם השלמת הקמתו של מאיץ ה-AGS (אנגלית: Alternationg Gradient Synchrotron או "סינכרוטרון גרדיאנט חילופין") במעבדת ברוקהייבן, המאיץ העוצמתי ביותר באותן שנים (GeV‏ 33, 1960 - 1968), נפתחו אפשרויות חדשות במחקר הכוח הגרעיני החלש ודעיכת חלקיקים באנרגיות גבוהות. בניסוי שהגה הדוקטורנט שלו, מלווין שוורץ, וערכו יחד עם לאון לדרמן, חזו בניסוי בסוג נוסף של נייטרינו שלימים נודע כ-νμ(נייטרינו מיואני). הגילוי של נייטרינו נוסף, השלים חלק חסר בתמונה שתוארה בתאוריה על "צימוד" (דובלט) הלפטונים השונים. בעבור הישג זה זכו השלושה בפרס נובל בפיזיקה בשנת 1988. הקשר של מחקר זה דווקא לראשית עבודתו המחקרית של שטיינברגר, ועבודת הדוקטורט שלו על דעיכת מיואנים בקרינה קוסמית, אותה התחזית שלו על דעיכה בשלושה שלבים למעשה הטרימה גילוי הנייטרינו המיואוני, בסימונה חלק חסר מבלי לנקוב בשמו, יותר מעשור קודם לכן. ב-1954 שב לראשונה לאירופה, ועשה את סמסטר הקיץ יחד עם פרמי בוארנה, איטליה. ב-1956 בילה את שנת השבתון שלו בבולוניה, ברומא, ביקר לראשונה ב-CERN ושם נפגש עם הייזנברג לראשונה. ב-1965 חזר לאיטליה לשבתון נוסף. לאחר שביקש להאריך את שהייתו באיטליה בשנה, עזב את משרתו באוניברסיטת קולומביה. כשנה לאחר מכן ביקש לשוב ללמד בקולומביה, ונתקבל ביידים פתוחות. ב-1968 מונה למנהל מחלקה ב-CERN, ועזב את אוניברסיטת קולומביה סופית. שטיינברגר פירט סיבות אישיות לבחירה לעבור מארצות הברית לאירופה אך גם הסביר המעבר בכך שבכל מקרה אילו היה רוצה להמשיך ולפעול בחזית המחקר היה עליו להעתיק מגוריו מניו יורק בחזרה לשיקגו, עם התמורה בקדמת מרכזי המחקר ממעבדת ברוקהייבן הדועכת לפרמילאב, הוא כן הודה שהצטער על כך שלא ילמד יותר, הוראה לא הייתה במסגרת תפקידו ב-CERN. בהמשך לגילוי הפרת שימור הזוגיות, פיתוחה של סמטריית CP והפרת סמטריית CP (ראו שבירת סימטריית CP), הבין שטיינברגר שניתן לכמת דרגת ההפרה על ידי "אפקט ההפרעה", בניסוי שערך במשותף עם קרלו רוביה ב-CERN הראה קורלציה מובהקת בין התופעה והפרת הסימטרייה ומאוחר יותר ניתחו התוצאות במחקר נוסף שאמד את הפרש המסות של הקאונים היציבים יותר ופחות. בארצות הברית, במעבדת ברוקהייבן, הוסיף, יחד עם עמיתים, להראות הפרת הסימטרייה על ידי מדידות דעיכת K L 0 {\displaystyle \mathrm {K_{L}^{0}} } (קאונים נייטרלים). ב-CERN המשיך לערוך ניסויים דומים בעזרת הגלאי שפיתח ז'ורז' שרפק והשיג יחד עם עמיתיו תוצאות רבות יותר (עקב רגישות הגלאי) ומדויקות יותר (מתאפשר ניתוח סטטיסטי רחב). לאחר כעשור של ניסויים ב-CERN, ב-1988, נמצא ראיה להפרה ישירה של סימטריית CP (בניגוד לראיות בניסויים אחרים להפרה עקיפה). עם הפיכת תחום מחקרו ליותר ויותר ממוחשב, הודה כי אין בידו לתרום למחקר, ולאחר פרישתו, התמקד בלימודי אסטרופיזיקה, קוסמולוגיה ושינוי האקלים. בראיונות הציג שטיינברגר תפיסת עולם מורכבת, כאשר נשאל על פגישתו ב-1956 עם הייזנברג, שבמהלך מלחמת העולם השנייה שירת גרמניה הנאצית, ציין שטיינברגר שהייזנברג לא היה אנטישמי, ואף לא חבר במפלגה הנאצית, ושהוא מבין הנאמנות שלו לארצו בעת מלחמה (ולא להיטלר), גם בתור מי שגדל והתחנך בגרמניה: ”במקרה של מלחמה, אתה חב את חייך למדינה שלך, ואינך מערער על המדינה שלך”. שטיינברגר הוסיף לפרוט את פועלו ותרומתו המוגבלות של הייזנברג למאמץ הנאצי. כמו כן התייחס לנייטרליות של שווייץ (מקום מגוריו החל משנות ה-80) במלחמת העולם השנייה. שטיינברגר סיפר כי כבר בנעוריו נטה לגישה סוציאליסטית, בניגוד לסביבה האמריקאית והאמידה שפרשה עליו חסותה, ותמך בפרנקלין ד. רוזוולט. שטיינברגר היה אתאיסט: ”אף על פי כן יש לי הערכה מסוימת לדת. עתה, אני מעט נגד יהדות, מאז ביקורי האחרון בבית כנסת, אך האתאיזם שלי אינו בהכרח דוחה הדת. ביקורי האחרון הפך אותי מאוד עוין החזרה הנשנת על הפסוק, שאני זוכר מנעוריי, כילד דתי. הפסוק: היהודים העם הנבחר. איני יכול להסכים לכך. אם יש אל, הוא לא בחר לו אף עם.” בדומה לזוכים אחרים בפרס נובל הביע שטיינברגר עמדה מסויגת מההכרה לה זוכים הזוכים בפרס, ואת הפרס כמניע וכמטרה עבור חוקרים. הוא ציין שמדענים נדרשים לשני הישגים, גילוי וראשוניות הגילוי (למורו פרמי, מיוחסת אמרה: גם אחרים היו זוכים בנובל אני הייתי פשוט זריז יותר), ושאינו מעריך במיוחד ההיבט השני, התחרותיות, אך מכיר בהיותו עובדת חיים. שטיינברגר הקפיד לציין את חלקו העיקרי של מלווין שוורץ בעבודה עבורה קיבלו את הפרס, שב והזכיר את עמיתיו השונים במהלך השנים ואת תרומתם למחקר בכלל ולזה שלו בפרט. שטיינברגר ראה בהישגיו המשמעותיים ביותר דווקא מחקרים שהוא כינה "חסרי תחכום" ושמצא כחייבים להיעשות והכרח מתבקש. הוא סיפר על תלמידים שונים שעלו ביכולותיהם על אלה שלו וציין את סימון ואן דר מיר כחוקר העיקרי בשנות פעילותו ב-CERN, שלו יש לייחס התקדמות המחקר בחזיתות השונות בענף החלקיקים. ב-1942 נישא לג'ואן ביורגארד ונולדו להם שני בנים, ג'וזף ונד (יצרן גיטרות מוכר). ב-1962 התגרשו ונישא באותה השנה לסינת'יה אלף, סטודנטית שלו שאף ערכה איתו מספר מחקרים, אך עברה לעסוק בביולוגיה. להם שני ילדים, ג'וליה וג'ון. הזוג התגורר תחילה בצרפת ומאוחר יותר עבר לשווייץ. שטיינברגר היה חלילן וטייל הרים חובב, והיה מוכר ב-CERN בהתניידותו המוחלטת (נעדר רישיון נהיגה) על אופנים. נפטר בז'נבה ב-12 בדצמבר 2020. מדיה וקבצים בנושא ג'ק שטיינברגר בוויקישיתוף ג'ק שטיינברגר, באתר פרס נובל (באנגלית) ג'ק שטיינברגר, באתר פרויקט הגנאלוגיה במתמטיקה וידאו של ראיון של אדם סמית' עם שטיינברגר באתר פרס נובל ג’ק שטיינברגר, אנשי סגולה - יהודים זוכי פרס נובל, באתר בית התפוצות. מחקרים שונים להם היה שותף ג'ק שטיינברגר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) The Nobel Prize in Physics 1988, NobelPrize.org (באנגלית אמריקאית) אוטוביוגרפיה באתר פרסי נובל Istva ́n Hargittai, Magdolna Hargittai (2006). Candid Science VI: More Conversations with Famous Scientists. Imperial College Press. p. 734-735 J. Steinberger On the Range of the Electrons in Meson Decay.Phys. Rev. 74, 500 – Published 15 August 1948 המחקר על זמ"ח פאיון נייטרלי המאמר על יצירת π0 Isaacs, A. Sachs, and J. Steinberger Total Cross Sections of π-Mesons on Protons and Several Other Nuclei. Phys. Rev. 82, 958 – Published 15 June 1951 W. Chinkowsky; J. Steinberger (1954). "The mass difference of neutral and negative π mesons". Physical Review. 93 (3): 586. G. Impeduglia, R. Plano, A. Prodell, N. Samios, M. Schwartz, and J. Steinberger β Decay of the Pion. Phys. Rev. Lett. 1, 249 – Published 1 October 1958 R. Budde, M. Chretien, J. Leitner, N. P. Samios, M. Schwartz, and J. Steinberger Properties of Heavy Unstable Particles Produced by 1.3-Bev π− Mesons. R. Budde, M. Chretien, J. Leitner, N. P. Samios, M. Schwartz, and J. Steinberger Phys. Rev. 103, 1827 – Published 15 September 1956 R. Plano; N. Samios; M. Schwartz; J. Steinberger (1957) "Demonstration of the existence of the Σ0 hyperon and a measurement of its mass". Il Nuovo Cimento. 5: 216 F. Eisler, R. Plano, A. Prodell, N. Samios, M. Schwartz, J. Steinberger, P. Bassi, V. Borelli, G. Puppi, G. Tanaka, P. Woloschek, V. Zoboli, M. Conversi, P. Franzini, I. Mannelli, R. Santangelo, V. Silvestrini, D. A. Glaser, C. Graves, and M. L. Perl Demonstration of Parity Nonconservation in Hyperon Decay.Phys. Rev. 108, 1353 – Published 1 December 1957 Istva ́n Hargittai, Magdolna Hargittai (2006). Candid Science VI: More Conversations with Famous Scientists. Imperial College Press. p. 740. תאורטית הועלה הרעיון לחלקיק בעל תכונות דומות קודם לכן, בגילוי המיואון בקרניים קוסמיות ב-1948 (גם בדוקטורט של שטיינברגר עצמו הוא מסמן החלק החסר בדעיכה מבלי לקרוא לו בשמו) ראו גם סקירה נרחבת על היסטוריית חקר הנייטרינו G. Danby, J-M. Gaillard, K. Goulianos, L. M. Lederman, N. Mistry, M. Schwartz, and J. Steinberger Observation of High-Energy Neutrino Reactions and the Existence of Two Kinds of Neutrinos. Phys. Rev. Lett. 9, 36 – Published 1 July 1962 C. Alff-Steinberger, W. Heuer, K. Kleinknecht, C. Rubbia, A. Scribano, J. Steinberger, M.J. Tannenbaum, K. Tittel KS and KL interference in the π+π- decay mode, CP invariance and the KS-KL mass difference.Physics Letters Volume 20, Issue 2, 1 February 1966, Pages 207-211 C. Alff-Steinberger, W. Heuer, K. Kleinknecht, C. Rubbia, A. Scribano, J. Steinberger, M.J. Tannenbaum, K. Tittel Further results from the interference of KS and KL in the π+π− decay modes.Physics Letters Volume 21, Issue 5, 15 June 1966, Pages 595-597 Sheldon Bennett, David Nygren, Harry Saal, Jack Steinberger, and John Sunderland Measurement of the Charge Asymmetry in the Decay K L 0 {\displaystyle \mathrm {K_{L}^{0}} } →π±+e∓+ν. Phys. Rev. Lett. 19, 993 – Published 23 October 1967 CERN-Dortmund-Edinburgh-Mainz-Orsay-Pisa-Siegen Collaboration, H. Burkhardt 1, P. Clarke, D. Coward 2, 3, D. Cundy, N. Doble, L. Gatignon, V. Gibson, R. Hagelberg, G. Kesseler, J. Van Der Lans, I. Mannelli 4, T. Miczaika 5, A.C. Schaffer 6, J. Steinberger, H. Taureg, H. Wahl, C. Youngman 7 First evidence for direct CP violation. Physics Letters B Volume 206, Issue 1, 12 May 1988, Pages 169-176 Istva ́n Hargittai, Magdolna Hargittai (2006). Candid Science VI: More Conversations with Famous Scientists. Imperial College Press. p. 744. Istva ́n Hargittai, Magdolna Hargittai (2006). Candid Science VI: More Conversations with Famous Scientists. Imperial College Press. p. 735. נעמי דרום, נודניק, הנובל הזה, באתר הארץ, 8 בדצמבר 2012 ביום הולדתו ה-95