Chien-Shiung Wu

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 osakeste füüsika 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.

Tuntumad katsed ja akadeemiline karjäär 

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

Novembris 1949 eksperimenteeris Wu Einsteini EPR mõtteeksperimendi järeldustega, mis nimetasid kvantpõimumist "kummaliseks tegevuseks eemalt". 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. Wu tehtud katse oli esimene oluline kinnitus kvanttulemustele, mis on seotud põimunud footonite paariga, mis on kohaldatavad Einsteini-Podolsky-Roseni paradoksi (EPR) puhul.

Paarsuse eksperiment 
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, 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.

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 beeta-lagunemise 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.

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. 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.See paarsuse rikkumise avastamine oli suur panus osakeste füüsikasse 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. Tema avastuse laiaulatuslik 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. AAUW nimetas seda teaduse suurima mõistatuse lahenduseks. See tulemus tähendas, et teadlased suutsid eristada ainet antiainest ja luua lahenduse, mis selgitaks universumi kui ainega täidetud universumi olemasolu. Selle põhjuseks on asjaolu, et sümmeetria puudumine andis võimaluse aine-antiaine tasakaalustamatuseks, mis võimaldaks ainel eksisteerida tänapäeval läbi Suure Paugu.

Tunnustuseks nende teoreetilise töö eest pälvisid Lee ja Yang 1957. aastal Nobeli füüsikaauhinna. Nobeli komitee ignoreris Wu olulist panust. Yang ja Lee püüdsid Wu tulevase Nobeli preemia kandidaadiks nimetada ja tänasid teda oma kõnedes. Teda nomineeriti vähemalt seitse korda enne 1966. aastat, mil Nobeli komitee teatas, et varjab oma nominentide nimekirja, et vältida edasisi avalikke vaidlusi. 1988. aasta Nobeli preemia 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 beeta-lagunemisega, mis näitab, et β-lagunemise korral paarsus ei säili.. . . Meie armastatud sõbra, paarsuse, surm on meid kõiki üsna vapustanud." Hiljem oli ta veelgi enam hämmeldunud, kui sai teada, et Wule Nobeli preemiat ei anta.

Wust sai 1958. aastal korraline professor ja hiljem nimetati ta 1973. aastal esimeseks Michael I. Pupini füüsikaprofessoriks  Mõned tema õpilased kutsusid teda ühe koomiksitegelase järgi Draakoniprouaks Wu ranguse ja nõudlikkuse tõttu. Sellest hoolimata kohtles Wu oma õpilasi nagu oma lapsi ja sõi sageli koos nendega lõunat ning tutvus nende saatjaskonnaga. Ta tegi seda vaatamata sellele, et töötas  kella 08.00–20.00, kusjuures tema palk oli endiselt väga madal, kuni seda suurendati drastiliselt pärast seda, kui Columbia ülikooli füüsikaosakonna esimeheks sai Robert Serber. 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.

Vaata ka 
 eksperimentaalfüüsika
 paarsus
 paarsuse seadus
 Manhattani projekt
 Wu eksperiment
 Matilda efekt

Viited 

Hiina füüsikud
Ameerika Ühendriikide füüsikud
Ameerika Ühendriikide Rahvusliku Teaduste Akadeemia liikmed
Manhattani projektist osavõtjad
Sündinud 1912
Surnud 1997