Луис Алварес

Луис Волтер Алварес (|Luis Walter Alvarez; – ) — американски експериментален физичар, пронаоѓач и професор, на кого му е доделена Нобеловата награда за физика во 1968 година. За него ''American Journal of Physics'' ќе напише, „Луис Алварес беше еден од највлијателните и најпродуктивните експериментални физичари на двасеттиот век“
По стекнувањето со титула доктор по физика од Чикашкиот универзитет во 1936 година, Алварес заминува и почнува да работи за Ернест Лоренс во Лоренс Берклиевата национална лабораторија на Калифорнискиот универзитет во Беркли. Алварес осмислил низа на експерименти преку кои може се набљудува К-електронскиот зафат во радиоактивните јадра, предвидено со теоријата на бета-распадот, но никогаш не биле забележани. Тој успеал да создаде трициум со користење на циклотрон и го измерил неговиот полураспад. Во соработка со Феликс Блох, тој го измерил магнетниот момент на неутронот.
Во 1940 година тој започнал да работи во Радијационата лабораторија на МИТ, каде со својата работа придонел за голем број на откритија кај радарите во Втората светска војна, подобрувајќи го системот за одредување, односно дали станува за пријателско или непријателско летало користејќи радарски предаватели, денес наречени транспондери, па сè до создавањето на системот познат како VIXEN, кој ги спречувал непријателските подморници да забележат дека се забележани од страна на новите авионски микробранови радари. Непријателските подморници ќе мора да почекаат за радарскиот сигнал да стане појак и тогаш ќе потонат и ќе го избегнат нападот. Но VIXEN пренесувал радарски сигнали чии јачини зависеле кубно од растојанието на подморницата како што подморницата се прибчижува кон сигналот прогресивно сигналот станува послаб со што се претпоставувало дека авинот се оддалечува од подморницата, со што таа не нурнувала. Радарскиот ситем за чија заслуга е одговорен Алварес е најдобро познат и имал значајна улога во воздухопловството, особено во повоениот период, (GCA). Алварес поминал неколку месеци на Чикашкиот универзитет работејќи на јадрениот реактор со Енрико Ферми, пред да замине во Националната лабораторија во Лос Аламос каде започнал да работи со Роберт Опенхајмер на Проектот Менхетен. Алварес работел на дизајнот на експлозивните леќи како и развојот на експлозивни детонатори. Како член на Проектот Алберта, тој го набљудувалјадрената проба Тринити од B-29 Супертврдина, а подоцна и атомското бомбардирање на Хирошима и Нагасаки од бомбардерот B-29 „Грејт артист“.
По војната Алварес беше вклучен во осмислувањето на меурната комора со што и овозможил на својата екипа да направи милиони слики од заемодејствата на честичките, развил сложени компјутерски системи со кои се овозможиле мерењата и анализата на овие заемодејствакако и откривањето на сосема нови семејства на честички како и резонантни состојби. Неговата работа резултирала со Нобелова награда во 1968 година. Тој бил вклучен во проектот со кој требало да се испитаат пирамидите со рендгенски зраци за да се провери дали постојат неотркриени комори. Со неговиот син, геолог Валтер Алварес, тој ја разил Алваресовата хипотеза со која како причина за исчезнувањето на диносаурсите е удар на некој астериод.
Алварес беше член и на советодавната одбранбена група ЈАСОН, Бохемискиот клуб и Републиканската партија.
1 Младост
Луис Алварес е роден во Сан Франциско на 13 јуни 1911 година. како второ дете и како најстар син на Волтер Алварес, лекар и неговата жена Хариет Смит а бил и внук на Луис Фернандес Алварес, лекар кој живеел некое време во Шпанија, потоа во Куба и на крај во САД каде пронашол подобар метод за дијагностицирање на макуларна лепра. Тој имал една постара сестра Гладис, и помал брат Боб и една помлада сестра Бернис. Неговата тетка Мејбл Алварес била уметник и сликала слики со масло.
Тој се образувал во Мадисоновата школа во Сан Франциско од 1918 до 1924 година а потоа во Политехничката гимназија во Сан Франциско. Во 1926 година неговиот татко е примен на Клиниката Мајо како истражувач, а неговото семејство се преселило во Рочестер Минесота, каде Алварес се образувал во месното средното училиште. Тој секогаш очекувал дека ќе се образува на Калифорнискиот универзитет, но на барање на неговите професори во Рочестер, тој се запишува на Чикашкиот универзитет, каде што дипломирал во 1932 година, магистрирал во 1934 година а докторирал во 1936 година како додипломски студент тој припаѓал на братството фи гама делта. Како постдипломец тој бил член на братството гама алфа.
Во 1932 година, како дипломец во Чикаго, тој се заинтересирал за физиката и имал ретка можност да ја користи опремата на легендарниот физичар Алберт Мајклсон..<ref>Alfred B. Bortz. ''''. Facts On File, Incorporated; 2007. ISBN 978-0-8160-5532-6. p. 168. Алварес, исто така, изработил апарат користејќи цевки од Гајгерови бројачи подредени како опсерваторија за космички зраци, а под покровителство на неговиот ментор Артур Комптон тој спровел експеримент во Град Мексико за да се измери т.н. Источно-западен ефект на космичките зраци. Забележувајќи дека космичкото зрачење има поголема јачина од запад, стигнува до заклучокот дека првичните космички зраци се позитивно наелектризирани. Тој овие резултати ги доставил како труд до списанието ''Physical Review'', при што неговото име било прво.
Тој бил агностик.
2 Почетна работа
Сестрата на Алварес, Гледис, работела за Ернест Лоренс како секретарка, со скратено работно време, и му раскажала на Лоренс за својот брат. Лоренс го поканил Алварес на саемот „Век на напредокот“во Чикаго. Откако ги завршил неговите усни испити во 1936 година, Алварес, кој бил свршен со Џералдин Смитвик побарал од својата сестра да го праша Лоренс дали има слободно работно место во Радијационата лабораторија. Наскоро пристигнала телеграма од Гледис со понуда за работа од Лоренс. Со ова ја започнала долгата соработка со Калифорнискиот универзитет. Алварес и Смитвик се венчале во една од црквичките на Чикашкиот универзитет и се упатиле кон Калифорнија. Тие имале две деца, Валтер и Џин. но се развеле во 1957 година. На 28 декември 1958 година, тој се оженил со Џенет Лендис, со која имале уште две деца, Доналд и Хелен.
Во лабораторија работел со екипата на Лоренс, кој беше поддржан од страна на група на теориски физичари раководени од Роберт Опенхајмер. Алварес смислил збир на експерименти со кои можело да се набљудува K-електронскиот зафат кај радиоактивните јадра, предвиден од теоријата на бета-распаѓање, кои не биле дотогаш набљудувани. Користејќи магнети за раздвојување на позитроните од електроните кои биле оддадени од радиоактивните извори, за таа цел тој осмислил т Гајгеров бројач со специјална наменасо кој се забележувале само „меките“ рендгенски зраци кои потекнувале од К-зафатот. Тој ги објавил своите резултати во 1937 година во списанието ''Physical Review''.
Кога деутериумот (водород-2) — бомбардиран со деутериум, при соединувачки процес се добива трициум (водород-3) плус протон или хелиум-3 плус неутрон. Ова е една од најпознатите основните соединувачки реакции, е основата на водородната бомба и тековните истражувања за контролирано јадрено соединување. Во тоа време стабилноста на овие две реакциии била непозната, но врз основа на постоечките теории Ханс Бете, смедал дека трициумот ќе биде стабилен, а хелиум-3 ќе биде нестабилно јадро. Алварес го покажал спротивното имајќи претходно искуство со работа на 60-инчниот циклотрон. Тој ја подесол машината да забрзува двојно јонизирани јадра на хелиум-3, со што успеал да добие зрак од забрзани јони, за подоцна да го искористи циклотронот како еден вид на супермасен спектрометар. Бидејќи хелиумот потекнува од длабоките бунари гас каде што бил милиони години, следело дека и изотопот хелиум-3 треба да биде стабилен. Подоцна Алварес произведувал радиоактивен трициум користејќи циклотрон и реакцијата на , со која го мерел полураспадот на трициумот.
Во 1938 година, повторно користејќи го своето познавање на циклотроните и користејќи ги техниките денес познати под името време на лет, Алварес создаде моноенергетски зрак на топлински неутрони. Со ова тој започна долга низа на експерименти, во соработка со Феликс Блох, за мерење на неутронскиот магнетен момент. Нивниот резултат од μ<sub>0</sub> = 1.93±0.02 μ<sub>N</sub>, објавен во 1940 година, е голем напредок од нивната претходната работа.
3 Втора светска војна
3.1 Радиоактивна лабораторија
Британската мисија „Тизард“ во САД во 1940 година пред водечките американски научници ја прикажале успешната примена на магнетронот, со кој можеле да се добијат краткобранов пулсен радар.Националниот истражувачки комитет, создаден само неколку месеци порано од страна на претседателот Франклин Д. Рузвелт, се создала централна национална лабораторија во Масачусетскиот институт за технологија (MIT) со цел да се најдат воени примени на микробрановиот радар. Лоренс веднаш ги регрутирал своите „циклотронери“, меѓу кои бил и Алварес, кој започнал да работи во оваа нова лабораторија, позната како Радијациона лабораторија, на 11 ноември 1940 година. Алварес придонел во голем број на радарски проекти, од почетните подобрувања па сè до осмислувањето на радарските предаватели за препознавањето на пријателски и непријателски летала (IFF) , денес познати како транспондери, во системот VIXEN со кој се спречувало непријателските подморници да препознаат дека се забележани од новите воздушни микробранови радари.
Еден од првите проекти имал за цел да се изгради опрема за да се замени долгобрановиот британски радар со новиот микробрановен радар кој користел магнетрон. Работејќи на овој систем со микробраново рано препознавање (MEW), Алварес осмислил диполна антена на линеарна низа која не само што ги потиснува несаканите странични лобуси на полето на зрачење, но исто така може да биде и електронски скенирана без потреба од механичко скенирање. Ова била првата микробранова антена и Алварес не ја искористил само во MEW туку и во два други радарски системи. Антената овозможила прецизно бомбардирање со помош на системот Орел, а радарот бил прецизен и во лоши временски услови и преку облаци. Сето ова било направено на крајот на војната, сепак одреден број на B-29 биле опремени со тој радар кој се покажал како добар, но не придонел особено во воените напори.
Радарскиот систем за кои Алварес е најдобро познат и имал голема улога во воздухопловството, особено во повоениот период за време на Берлинската блокада, односно радар за контролирано слетување (GCA). Користејќи ја диполната антена на Алварес за да се постигне поголемо аголно разделување, со што GCA овозможува копнените радарски оператори да го следат и прецизно да го насочат авионот на пистата по пат на пренесување на вербални команди на пилотот. Системот бил едоставен директен и работел добро и доколку станувало збор за необучени пилоти. Бил толку успешен што во војската продолжил да го користи многу години по војната, и бил во функција до 1980-тите години. Алварес бил награден од Националното аеронаутичко здружение со Колиеров трофеј во 1945 година „за неговите несебични и извонредни напори за развојот на систем за контролирано и безбедно слетување на авионите во сите временски и сообраќајни услови“.
Алварес летото од 1943 година го минал во Англија тестирајќи го системот GCA, слетувајќи авиони кои се враќале од борба во лоши временски услови, како и обука на Британците за употреба на системот. Додека престојувал таму се запознал со младиот Артур Ч. Кларк, кој бил радарски техничар во РАФ. Кларк го искористил своето работно искуство како радарски техничар за да го напише романот Лизгав пат, во која главниот лик е заснован на Алварес. Кларк и Алварес останале долгогодишни пријатели.
3.2 Проектот „Менхетен“
Во есента 1943 година, Алварес се вратил во САД со понуда од Роберт Опенхајмер да работат во Лос Аламос на проектот Менхетен. Но Опенхајмер го посоветувал првично да мине неколку месеци во Чикашкиот универзитет, заедно со Енрико Ферми пред да заминат за Лос Аламос. Во текот на овие месеци, генерал Лесли Гровс побарал од Алварес да осмисли начин на кој САД би можеле да дознаат дали Германците работат на развој на јадрени реактори. Алварес одговорил дека со авион може да носи систем за откривање на радиоактивните гасови кои се произведени од реакторот, особено ксенон-133. Со опремата бил извршен прелет над Германија, но не бил откриен радиоактивен ксенон затоа што Германците не изградиле реактор способен за верижна реакција. Ова беше првата идеја за следење на цепните производи за собирање на разузнавачки информации. Ова ќе биде исклучително важно по војната.
Како резултат на неговата работа со радарите и неколкуте месеци поминати со Ферми, Алварес пристигнал во Лос Аламос во пролетта 1944 година, подоцна од многу од неговите. Работата на „Малечок“ била во завршна фаза, па така Алварес се вклучил во осмислувањето на „Дебелко“. Оваа техника искористена кај ураниумот, што ги принудува двете подкритичен маси да се слепат заедно со помош на еден вид на тип на пиштол, нема да работат со плутониум поради високото ниво на позадински спонтани неутрони ќе предизвикаат цепни реакции штом двата дела ќе се приближеле еден до друг, со што топлината и енергијата че предизвикале предвремена експлозија, ослободувајќи само дел од енергијата. Било одлучено да се икористи речиси критична сфера од плутониум и истата со голема брзина да се набие во помало и погусто јадро, технички предизвик во тој период.
За да се создаде симетрична имплозија, било потребно да се насобере јадрото на плутониум до потребната густина, триесет и две експлозивни полнења требало да бидат истовремено активирани околу сферично јадро. Со користење на конвеционални експлозивни техники со детонаторска каписла, било скоро невоможно да се постигне едновременоста на експлозиите. Алварес ги поттикнувал својот студент, Лоренс Џонстон, да употреби голем кондензатор кој ќе овозможи полнењето со висок напон дирекно до секоја експлозивна леќа, со што ќе се заменеле детонаторските каписли со експлозивен премостителен детонатор. Експлозивната жица ги детонирала триесет и двете полнења во рок од неколку десетинки од микросекунда. Пронајдокот беше од клучно значење за успехот на развојот на имплозивното јадрено оружје. Тој, исто така, го надгледувал и експериментот RaLa . Алварес подоцна напишал:
Повторно работејќи со Џонстон, Алваресовата последна задача на проектот „Менхетен“ беше да се развие еден збир на калибрирани микрофони/предаватели со кои од падобран требало да се измери силата на атомската експлозија, со цел да им се овозможи на научниците да ја пресметаат енергијата на бомбата. Тој го набљудувал јадрената проба „Тринити“ од B-29 Супертврдина, кој исто така се користел и во сродниот проектот „Алберта“Араководен од Харолд Агњу и Вилијам Стерлинг Парсонс.
Летањето на B-29 Супертврдина, Големиот артист во формација со Енола Геј, им овозможило на Алварес и Џонстон да го измерат ефектот на експлозијата од бомбата „Малечок“ фрлена врз Хирошима. Неколку дена подоцна, повторно летајќи во Големиот артист, Џонтсон ја измерил силата на експлозијата во Нагасаки.
4 Меурна комора
Враќајќи се назад на Калифорнискиот универзитет како редовен професор, Алварес имал многу идеи за тоа како да се искористи неговиот воен радар за подобрување на честичните забрзувачи. Иако некои од нив дале резултати, сепак „големата идеја“ овој пат ќе биде на Едвин Мекмилан чија замисла за фазна стабилност ќе доведе до создавањето на синхроциклотронот. Усовршувајќи ја оваа замисла, Лоренсовата екипа ќе го изгради најголемиот во светски рамки протонски забрзувач, Беватртон кој со работа започна во 1954 година. Иако Беватронот можел да произведе поголема количина на интересни честички, особено при второстепените судири, овие сложени заемодејства биле тешки за откривање и анализа.
Заземајќи се за развој на нови начини за визуелизација на честичките, создадена од страна на Доналд Глејзер со позната како меурна комора, Алварес сфатил дека тој уред му е потребен, само доколку може да се модифицира и да работи со течен водород. Водородните јадра, кои се протони, ги правело наједноставни и најпосакувани за заемодејство со честичките добиени од Беватронот. Тој започнал програма за развој и за изградба на низа на мали комори и се залагал за уредот кај Ернест Лоренс.
Уредот на Глејзер бил мал стаклен цилиндар исполнет со етер. Со ненадејно намалување на притисокот во уредот, течноста може да се стави во привремена суперзагреана состојба, која ќе врие како што честичките ќе минуваат. Глејзер успеал да ја одржи суперзагреаната состојба неколку секунди пред настапи спонтаното вриење. Екипата на Алварес изградила комора со димензии од 1,5 инчи, 2.5 инчи, 4 инчи, 10 инчи и 15 инчи со користење на течен водород, а конструкцијата беше изработена од метал со стаклени прозорци, па така патеките можело да се сликаат. Комората може да кружи во синхронизирана патека со забрзаниот гас, при што можело да се фотографира, а комората за кратко време можела да биде спремна за следениот циклус.
Со овој проект била изградена меурна комора на течен водород со висина од 2 метри, и на истата работеле десетици физичари и постдипломски студенти, заедно со стотици инженери и техничари, биле потребни милиони фотографии на заемодејствата меѓу честичките, биле развиени компјутерски системи за мерење и анализа на заемодејствата, со што се откриле нови семејства честички и резонантни состојби. Оваа негова работа резултирала со Нобелова награда за физика во 1968 година. „За одлучувачките придонеси во честичната физика, особено во откривањето на голем број на резонантни состојби, овозможени со развојот на техника на употреба натечниот водород во меурните комори и анализата на податоците.“
5 Научен детектив
Во 1964година Алварес дал предлог за експеримент кој подоцна станал познат како Високо честично физички експеримент (HAPPE),првобитно осмислен како суперспроводлив магнет издигнат на висока надморска височина со помош на балон со цел да се изучат исклучително високоенергетиските заемодејства на честичките. Со текот на времето целта на експериментот се менува кон проучување на космологијата и улогата на честичките и зрачењето во раниот универзум. Сето ова претставувало огромен напор, да се однесат детектори на висока надморска височина со помош на балони или пак со високолетечките U-2 авиони, на еден начин станува збор за предвесникот на COBE - сателит наменет за испитување на космичкото позадинско зрачење (што довело до доделување на Нобеловата награда во 2006 година, која ја поделиле Џорџ Смут и Џон Mадер.)
Алварес предложил во 1965 година во египетските пирамиди со помош на космички зраци да се најдат доколку постојат непознати скриени комори. Користејќи ги природно-настанатите космички зраци и, тиј осмислил идеја за поставување на искричава комора, стандардна опрема во високоенергетски честична физика во тој период, во просторија под втората Хефренова пирамида. Со мерење на стапката на броењето на космичките зраци во различни насоки на детекторот ќе го открие постоењето на каква било празнина при преклопувањето на структурата.
Алварес составил екипа од физичари и археолози од САД и Египет, ја поставиле опремата за снимање и започнале да работат со експериментот, и покрај прекинот во 1967 година поради Шестдневната војна. По завршетокот на војната, продолжиле со експериментот, снимајќи ги продорните космички зраци сè до 1969 година кога Алварес ги доставил до Американското друштво на физичарите дека нема неоткриени простории во 19% од истражената пирамида.
Во ноември 1966 година во спианието ''Life'' биле објавени фотографии од филмот на Абрахам Запрудер н а кој бил снимен атентатот на Џон Кенеди. Алварес, кој бил експерт за оптика и фотоанализа, се заинтересирал за сликите и започнал да истражува што се може да се дознае од филмот. Алварес покажа и теоретски и експериментално движењата на главата наназад на претседателот биле целосно во согласност со истрел одзади. Тој, исто така, ги испитувал истрелите и ударниот бран кој ја разбранувал камера, посочувајќи на голем број на работи кои фотоанализирачите од ФБИ не ги согледале или пак ги погрешиле. Tој напишал еден труд наменет како водич, со неформални совети за физичарите кои имале за цел да ја разоткријат вистината.
6 Изумирањето на диносаурусите
Во 1980година Алварес со неговиот син, геологот Волтер Алварес, и со јадрените хемичари Франк Асаро и Хелен Мишел,„ ја открија причината за изумирањето на диносаурсите, односно станува збор за едно од најголемите откритија во врска со историјата на Земјата“.
Валтер Алварес вршел геолошки истражувања во централниот дел на Италија за време на 1970-тите години на ѕидовите на една клисура, при што ги испитувал варовничкислоеви над и под границата на креда-палеогенот, исто така, наречен и K-T граница. Токму на границата меѓу слоевите се наоѓа слој од глина. Валтер му рекол на неговиот татко дека слојот ја означува границата над која повеќе не се појавуваат диносаурусите, односно дека истите исчезнале и никој не знае зошто, или што пак претставува самата глина, мистерија која тој имаше за цел да ја разреши.
Алварес имале пристап до јадрените хемичари во Лоренс Берклиевата лабораторија и бел во можност да работи со Френк Асаро и Хелен Мишел, кои во то опериод ја користеле неутронска активационата анализа. Во 1980 година, Алваресови, Асаро и Мишел објавиле обемен труд според кој причината за исчезнувањето на диносаурсите е вонземска..
Објавувањето на трудот во 1980 година предизвикало лавина од критики од геолошката заедница, по што следела жестока научна дебата. Десет години подоцна, по смртта на Алварес, пронајден е доказ за голем ударен кратер наречен Чикшулуб во близина на брегот на Мексико, со што се обезбедиле потребните докази за теоријата. Други истражувачи подоцна потврдиле дека креда-палеогенското изумирање на диносаурусите може да се случи брзо во геолошка смисла, во текот на илјадници години, наместо милиони години, како што претходно се мислело. Други, пак, продолжуваат да тврдат дека постојат и други причини за истребување на диносаурсите, како што се зголемување на вулканизмот, особено на масовните Декански ерупции кои се случиле во исто време, како и климатските промени, споредени со фосилите од тој период. Сепак, на 4 март 2010 година, на семинар 41 научник се согласија дека астериден удар во Чикшулуб го предизвикал масовното изумирање.
7 Смрт
Алварес починал од рак на 1 септември 1988 година и бил кремиран, а неговата пепел е расфрлана во Монтереј Bay. Неговите трудови се во библиотеката Банкрфот на Калифорнискиот универзитет.
8 Награди и почести
* член на Американското дизичко друштво (1939) и негов претседател (1969)
* Колиеров трофеј на Националното воздухопловно здружение (1946)
* член на Националната академија на науките (1947)
* Медал за заслуги (1947)
* член на Американското филозофско друштво (1953)
* член на Американската академија на уметностите и науките (1958)
* Калифорниски научник на годината (1960)
* Награда „Алберт Ајнштајн“ (1961)
* Национален научен медал (1963)
* Мичелсонова награда (1965)
* Нобелова награда за физика (1968)
* член на Националната академија на инженерството (1969)
* Апсолвентски медал на Чикашкиот универзитет (1978)
* Национална сала на славните пронаоѓачи (1978)
* Награда „Енрико Ферми“ на Министерството за енергетика на САД (1987)
* почесен член на Институтот на елетротехнички и електронски инженери (IEEE) (1988)
* наградата „СУПЕРНОВА“ за млади извидници на САД е наречена во чест на Алварес (2012)
9 Одбрани дела
* Radiation Laboratory, University of California, Berkeley (October 13, 1953).
*" Radiation Laboratory, University of California, Berkeley (March 7, 1958).
*" Lawrence Radiation Laboratory, University of California, Berkeley (July 8, 1964).
*" Patent US3305294A (December 1964)
*" Lawrence Berkeley Laboratory (May 1981).
*" Lawrence Berkeley National Laboratory (June 1985).
*" Lawrence Berkeley Laboratory (Jan. 1987).
10 Патенти
*Уред за вежбање голф
*Елетројадрен реактор
*Оптички далекумер со експоненцијална призма со променлив агол
*Двоелементна сферна леќа со променлива јачина
*Леќа со променлива јачина и систем
*Пронаоѓач на субатомски честички со течно средство за умножување на електрони
*Метод на изработка на френелизирана матрица од оптички елементи
*Оптички елемент со намалена дебелина
*Метод на образување на оптички елемент со намалена дебелина
11 Белешки
12 Наводи
*
*
*
*
13 Надворешни врски
*
*
*
*
*
*Garwin, Richard L., 1992, " " in ''Memorial Tributes, National Academy of Engineering, Vol. 5''. Washington DC: National Academy Press.
*, from the Office of Scientific and Technical Information, United States Department of Energy
*