Bruno Rossi

Bruno Benedetto Rossi (13 Nisan 1905 - 21 Kasım 1993), İtalyan deney fizikçisi. Kozmik ışın ve parçacık fiziğine önemli katkıları vardır. 1927'de Bologna Üniversitesi'nden mezun oldu. Kozmik ışınlarla ilgilendi ve elektronik tesadüf devresini icat etti. Kozmik ışın ile ilgili bir çalışmayı yönetmek için Eritreye gitti ve çalışmayı batıdan gelen ışınların doğudan gelenlere göre daha geniş olduğunu gösterdi.
1938 ekiminde İtalyan ırkçılık kanunları nedeniyle Danimarka'ya yerleşti. Burada Niels Bohr ile çalıştı ve İngilterede Manchester Üniversitesi'nden Patrick Blackett ile çalıştı. Sonra Amerika Chicago Üniversitesinden Enrico Fermi ile çalıştı. Rossi, daha sonra Amerika'ya yerleşti. Amerikan vatandaşı oldu ve Cornell Üniversitesi'nde çalıştı.
II. Dünya Savaşı'nda MIT Radyasyon Laboratuvarı'nda radar üzerine çalıştı ve Manhattan Projesi'nde önemli bir rol oynadı. Los Alamos Laboratuvarında başkanlık yaptı ve RaLa deneylerini yürüttü. Daha sonra MITde Jerold Zacharias tarafından işe alındı ve savaş öncesi yürüttüğü kozmik ışın araştırmalarına devam etti.
1960'larda X-Ray astronomisi ve uzay plazma fiziğine öncülük etti. Onun Explorer 10'da kullandığı bir malzeme magnetopauseu buldu ve onun Rocket deneyleri ilk güneş dışı X-ray ışın kaynağı olan Scorpius X-1i keşfetmesini sağladı.
İtalya
Rossi, İtalya Venedikte Yahudi bir ailede doğdu. 3 erkek kardeşin en büyüğü idi. Babası elektrik mühendisiydi ve Venedikin elektriklenmesine katkıda bulunmuştu. Rossi, 14 yaşına kadar evde eğitim gördü. Sonra Venedikteki Gınnasıo ve Lıceo okullarına devam etti. Pandua Üniversitesinde çalışmalarını yaparken aynı anda daha ileri bir çalışmayı Bologno Üniversitesi'nde yaptı ve 1927'de bundan dolayı fizikte Lavrea aldı. Danışmanı Quirino Majorana, tanınmış bir deneyci ve fizikçi Ettore Majorananın amcasıydı.
Floransa
1928de Floransa Üniversitesinde ilk işine başladı. 1920de üniversitenin fizik bölümünü kuran Antonnio Garbossa'nun asistanı oldu. Okul şehri tepeden gören Arcetrideydi. Rossi göreve başladığında Garbossa Mussolininin faşist hükumeti tarafından Podestaya atanmıştı. Yine de okula Enrico Fermi, Franco Rosetti, Gilberto Bernardini, Enrico Persico ve Giulio Racal gibi parlak fizikçileri getirdi. 1929da Rossinin ilk mezun ettiği fizikçi Giuseppe Occhialini doktora derecesi ile ödüllendirildi.
Öncü araştırmalar yapmak için Rossi kozmik ışınlar üzerine çalışmaya başladı. Kozmik ışınlar ilk defa 1911 ve 1912'de yayılan insanlı balon uçuşları sırasında Victor Hess tarafından keşfedildi. 1929da Rossi Walther Bothe ve Werner Kolhösterin yazılarını okudu bu yazılar kozmik yüklü ışınların keşfini anlatıyordu.
Rossi Çarpışma Devresi
Bothe 1954'te çarpışma devresi metodu ve bunun üzerine yapmış olduğu buluşlarla Nobel Fizik Ödülünü kazandı. Fakat bu metodun uygulamaya geçirilmesi fotoğraf sinyallerindeki ilişkinin karmaşıklığından dolayı çok elverişsizdi. Birkaç hafta içinde bu kağıtları okuyan Kolhörster triyot vakum tüpünden oluşan geliştirilmiş elektronik çarpışma devresi Rossiyi buldu. Çok duyarlı anlık çözünürlük ve kaynaktan gelen herhangi bir sayıda sinyalle devrenin oluşması Rossi çarpışma devresinin iki önemli avantajıdır. Bu özellikler birçok sayaçtan gelen sinyaller sonucu oluşan farklı olayları tanımlamaya yardımcı olur. Bu nadir olaylar farklı sayaçlardan gelen yüksek hızlı sinyallere karşı koyarlar. Bu devre nükleer ve parçacık fiziği elektronik enstrümantasyon için temel oluşturmakla birlikte modern elektronikte yaygın ve temeli sayısal mantık olan ilk elektronik AND devresini de oluşturmaktadır.
Bu vakitlerde 1908 yılında Hans Geiger tarafından icat edilen orijinal boru şeklindeki Geiger sayacı onun öğrencisi Walther Müller tarafından geliştirilmiştir. Geiger-Müller sayacı ile Bothenin araştırılmalarının yapılması mümkündü. Occhialininin GM tüpünün yapımıdaki ve çarpışma devresindeki pratik yardımlarıyla i 1930 yazında Berlin'e davet edilen Bothe un sonuçlarıyla Rossi doğrulandı ve genişletildi. Burada Garbasso tarafından sağlanan finansal destek ile Rossi kozmik ışınların girişi ile ilgili de çalıştı. Aynı zamanda Dünya'nın manyetik alanında yüklü parçacıkların yörüngeleri Carl Stormerin matematiksel tanımına çalıştı. Bu çalışmaların temelinde, doğudan gelen kozmik ışınların yoğunluğu ile batıdan gelenlerin yoğunluğunun farklı olabileceğini fark etti. Doğu-Batı etkisini yalnızca parçacık yüklü kozmik ışınların etkili olabileceğini değil, yüklerin işaretinin de etkili olabileceğine dair bir makale çıkardı.
Roma Konferansı
Bu vakitlerde 1908 yılında Hans Geiger tarafından icat edilen orijinal boru şeklindeki Geiger sayacı onun öğrencisi Walther Müller tarafından geliştirilmiştir. Geiger-Müller sayacı ile Bothenin araştırılmalarının yapılması mümkündü. Occhialininin GM tüpünün yapımındaki ve çarpışma devresindeki pratik yardımlarıyla i 1930 yazında Berline davet edilen Bothe un sonuçlarıyla Rossi doğrulandı ve genişletildi. Burada Garbasso tarafından sağlanan finansal destek ile Rossi kozmik ışınların girişi ile ilgili de çalıştı. Aynı zamanda Dünya'nın manyetik alanında yüklü parçacıkların yörüngeleri Carl Stormerin matematiksel tanımına çalıştı. Bu çalışmaların temelinde, doğudan gelen kozmik ışınların yoğunluğu ile batıdan gelenlerin yoğunluğunun farklı olabileceğini fark etti. Doğu-Batı etkisini yalnızca parçacık yüklü kozmik ışınların etkili olabileceğini değil, yüklerin işaretinin de etkili olabileceğine dair bir makale çıkardı
Rossi curve
Roma konferansından hemen sonra Rossi kozmik ışınların daha iyi anlaşılması için iki deney yaptı. Geiger sayacından gelen üçlü sinyaller için birinci deneyde sayaçlar hizalanmış ve bloklarla ayrılmış, ikincisi deneyde sayaçlar üçgen şeklinde ve aralarından tek bir parçacık dahi geçmeyecek şekilde sıralanmıştır. İlk şekilde sıralanması(3 ft3)1 metrenüfuzedebilenkozmik ft 3 in) ışın parçacıklarının varlığını gösterdi. İkinci şekilde kapalı halde sıralanması ise kozmik ışınların ikinci parçacıklar üretmek için etkileşime geçtiğini gösterdi. İkinci deney aynı zamanda sayaçları üzerinden üçlü çarpışma oranını fonksiyon olarak ölçtü. Bu deneyler yer seviyesinde kozmik ışınların iki bileşenden oluşur gösterdi: Birden fazla parçacık olayları üretken nesil yeteneğine sahip "yumuşak" bileşen ve kurşun büyük kalınlıkları geçme yeteneğine sahip bir "sert" bileşen. O zamanlar nükleer ve parçacık fiziğinin büyüyen vücuda uymayışı fiziksel doğası gereği bir sırdı.
1931'de Rossi Patrick Blackett, ile Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı'nda çalışmak için Occhialini ile tanıştı. Elektronik tesadüf yeni tekniğin yardımıyla, Occhialini Blackett ve pozitron keşfini doğrulayan ve olumlu çift üretimi ile negatif olanları birlikte üreten Carl Anderson ile ilk sayaç kontrollü bulut odasını geliştirmeye yardımcı oldu. Bazı gök olaylarında görülen 23 pozitif ve negatif elektronlar Rossi'nin yumuşak bileşenin yağmur ile ilgili bazı olaylar, gözlendi.
Padua
Rossi kozmik ışın teleskopu
1932 yılında, Rossi, bir İtalyan üniversitesinde akademik bir pozisyon için bir yarışma kazandı ve Padova Üniversitesi'nde deneysel fizik profesörü olarak atandı. Rossi geldikten bir süre sonra rektör fizik enstitüsünün tasarım ve inşasından sorumlu olmasını istedi. Bu görev araştırma ve öğretim onun dikkatini saptırmış olsa da, o isteyerek kabul etti ve enstitü 1937 yılında açıldı.
East-West effect
Bu oyalamaya rağmen, Rossi, Arcetri ayrılmadan önce başladığı Doğu-Batı etkisi üzerine bir denemeyi 1933 yılında tamamladı. Bu etki ekvatora yakın daha belirgin olduğu için, 15 N bir enlemindeki bir İtalyanın Kızıldeniz'deki sömürgesi olan Eritra daki Asmara'ya sefer düzenledi. Sergio De Bennedetti ile iki GM sayacı ile ayrılmış hassas herhangi bir yönde işaretlenmiş kozmik ışın teleskobu kurdular. Batıdan gelen kozmik ışın yoğunluğu Doğu'dan gelenden önemli ölçüde daha büyük olduğu belli oldu. Bu negatif olanlar daha olumlu bir birincil partiküllerin daha büyük bir akışı olduğu anlamına geliyordu. Bu sonuç şaşırtıcıydı çünkü çoğu araştırmacı primerlerin olumsuz elektronlar olacağını düşünüyordu.
Rossi Eritrenin solundaki gibi Doğu-Batı etkisine benzer iki gözlem haberini aldı. Bunlar the Physical Review yayınlandı. Biri Thomas H. Johnson oldu ve diğeri Compton ve enlem 19 N Mexico City, incelemelerde rapor öğrencisi Luis Alvarez, oldu. Diğerleri 1930 da onun önemli fikrinin ilk deneysel sömürüsünü gerçekleştiren, Rossi hayal kırıklığına uğradı ama Padua'ya döndükten hemen sonra onun sonuçlarını yayınladı. Daha sonra, Frederick C. chromey, Alvarez ve Rossi ile"Dikey Belirleme Cihazı" kozmik ışın teleskoplarla kullanılan cihazın patentini aldı.
Eritrede Rossi, onun savaş sonrası kozmik ışın araştırmalarının başlıca teması olacak başka bir fenomen keşfetti : kapsamlı kozmik ışın hava duşları. Bu keşif y dedektörün Geiger sayaçları arasında tesadüflerin oranını belirlemek için yaptığı testler sırasında oluştu. Tek parçacık sayaçlarını tetikleyebileceğini sağlamak için o yatay bir düzlemde onları yayıldı. Bu yapılandırmada, tesadüf sıklığı tek tek oranları temelinde tesadüf devresinin çözme zaman hesaplanandan daha büyüktür.
Rossi sonucuna:
Rossi siyaset kaçınılması rağmen Rossi'nin ortakları bazı faşist devletin aktif muhalifleri vardı. Örneğin, danışmanlık yaptığı ve derecesini Padua'da tamamlayan Eugenio Curiel komünist partinin üyesi oldu. Daha sonra, 1943 yılında, Curiel Milan direnişine katıldı ve 1945 yılında, Salò Cumhuriyeti'nde Alman devlet askerleri tarafından öldürüldü. Benzer şekilde, 1938 yılında Rossi ile altında doktorasını alan Ettore Pancini, kozmik ışının araştırıldığı yıllarda Padova ve Venedik İtalyan direniş hareketlerinde aktif bir şekilde katıldı.
Bu katılımlardan ve Rossi'nin Yahudi olması ile Nazi Almanyası'nın etkisi altındaki İtalyada gelişen antisemizimden dolayı endişeliydiler. Sonunda, Yarış Manifestosu kaynaklanan Yahudi karşıtı yasalarının bir sonucu olarak, Rossi, profesörlükten kovuldu. Onun sözleriyle:
Sonunda, 1938 yılı Eylül ayında, ben artık benim ülkenin vatandaşı olmadığımı ve İtalya'da, bir öğretmen ve bir bilim adamı olarak benim etkinliğimin sona erdiğini öğrendim.
Sürgün yılları
Bu gerileme ile Rossi kariyerinin önemli bir aşamasını başladı. O bu süreyi1980 yılında Fermilab'da bir sempozyumda şöyle özetledi: "'Mesotrons' (1939-1943) Bozunumu: Masumiyet Çağı Deneysel Parçacık Fiziği".12 Ekim 1938 tarihinde Rossi Kopenhang a çalışmak için onu davet eden Danimarkalı fizikçi Neil Bohr'un yanına gitti. Çiftin İtalya'ya dönme niyeti yoktu, Rossi ve Bohr önde gelen fizikçilerin katıldığı bir konferansta bulundular. Bohr Rossi için bir iş bulmaya umuyordu ve daha sonra Blacketin kozmik ışın araştırmalarını yaptığı önemli merkezlerinden biri olan Manchester Üniversitesine gelmek için bir davet aldı. Danimarka'da keyifli bir iki ay sonra, Rossi ve Nora Manchester geldi.
Manchester
Rossi Manchester de kısa ama verimli bir süre kaldı. 1934 yılında, Hans Bethe ve Walter Heitler sadece enerjik fotonlar tarafından üretilen elektron-pozitron çiftlerinin nicel açıklamasını değil aynı zamanda enerjik elektronlar ve pozitron tarafından üretilen fotonların açıklamasını yayınladılar. Manchester'da Rossi henüz tam teyit olmayan Bethe-Heitler teorisinin ikinci sürecinin doğruluğunu bir deney üzerinde göstermek için Ludwig Jánossy ile işbirliği yaptı. Bu deney aynı zamanda her yerde aynı anda bulunma özelliğine sahip saptanan ve incelenen enerji parçacıklarının rastlaşmaması deneyine de bir giriştir.
Bu zamana kadar, bulut odası gözlemleri sert bileşenin doğasını açıklık vardı. 1936 yılında, Anderson ve onun öğrencisi, Seth Neddermeyer, Anderson "mesotrons" olarak adlandırılan hangi elektron ve proton olanlar arasındaki kütle ara ile kozmik ışın parçacıkları keşfetti. Mesotron sonradan "müon" kısaltılmış "μ meson" olarak tanındı. Kopenhag konferansından önce, Blackett atmosferik sıcaklık ile kozmik ışın yoğunluğu gözlenen değişimler mesotrons kararsız bir göstergesi olabileceğini önerdi ve o konuda Rossi ile yoğun görüşmeler yaptı. Bunun bir sonucu olarak, Rossi Manchester'da onların çürüme ve ömrünü ölçmek için tespit yaptı.
Chicago
Avrupa da başgösteren savaştan dolayı, Blackett ve diğerleri Rossi'ye İngiltereden ayrılmasını tavsiye etti. Onu Chicago da bir yaz sempozyumuna davet eden Comptona kendisi için uygun bir sordu. Haziran 1939 yılında Rossi ırksal yasalar yüzünden İtalya'dan ayrılan Fermi ve karısı Laura tarafından karşılandı. Fermis ile kısa bir buluşma sonrasında, Rossis Bethe tarafından Chicago gezmeye davet edildi. Bunu minnetle kabul ettiler ve haziran ortasında Chicago üniversitesine gittiler.
Mesotron Çözülmesi
Diagram Rossi, Hillberry ve Hoag tarafından 1939 yılında mesotronsun kararsız olduğunu göstermek için kullanıldı. Karbon emicilerin çıkarılabilir olduğunu ve gölgeli alanları kurşun emicileri temsil ettiği fark edildi. Daha kesin gözlemlere ihtiyaç ihtiyaç olduğu düşünülen kararsız mesotron sempozyumundan sonra Rossi ve Compton bir deney planına başladı. Sert bileşenin yoğunluğu yükseklerde havanın yoğunluğu artığından dolayı yükseklikle artar Compton bunu 1930'ların başında çalıştığı Colorado'da Mount Evans'ta yürütmeyi önerdi. Rossi'yi kış gelemden çalışmalara başlamak için uyardı, iki arkadaşı Norman Hilberry ve J. Barton Hoag, ve bir öğrencileri Winston Bostick Ilan yardım etmek için kaydoldular. Rossi ve onun yardımcıları aceleyle ekipmanları Compton'ın Zooloji bölümünden ödünç aldığı harap otobüsün üzerine yüklendiler.
Bu zamana kadar, bu mesotrons enerji kaybetmeye başladığı ana proses Bethe aşağıdaki formül ile tarif edilir iyonizasyon enerji kaybı ve geçilen malzeme tabakasının birim alan başına kütle ile orantılı olduğu bilinmektedir. Bu sadece işlem olsaydı, bir katı malzeme tabakası içinden geçen sabit bileşenin yoğunluğu hava eşdeğer katman olarak aynı miktarda azalacaktır. Rossi ve onun işbirlikçileri azalma katı karbona karşılık gelen katmanda atmosferde önemli ölçüde daha büyük olduğunu ortaya koymuştur. Havada geçtiği mesafe karbon çok daha büyük olduğu için, onlar Metatron'un çürümesini delil olarak bu sonucu yorumlanır ve relativistik zaman genişlemesi etkisini dikkate alarak geri kalanı kabaca 2 mikrosaniye onun ortalama ömrünü tahmini etmişlerdir.
Sonraki yaz, Rossi yüksekliği 3.230 metre (10.600 ft) Echo Lake yakınlarındaki Mount Evans'ta deneylerine döndü. Anti tesadüf tekniklerinin kullanımı ile aparat farklı ortalama ivmedeki mesontronslardaki iki grupta çürüme öncesi ortalama yolu hesapladı. Sonuçlar David B. tarafından yayınlandı. Hall, parçacık ivme ve görelilik kuramının temelinde beklenen çürüme öncesi mesotrons ortalama serbest yolu arasındaki orantılılığı doğruladı. Bu sonuçlar önceki yılın sadece mesotronsların kararsız olduğunu göstermek için ilk değil, aynı zamanda görelilik kuramının öngördüğü saatler hareketli zaman genişlemesi ilk deneysel doğrulama idi.
Cornell
Rossinin Chicagodaki araştırma görevlisi pozisyonu devamlı değildi. Compton ise daha iyisi için yardımcı olamıyordu. Sonuç olarak Cornell Üniversitesinde seminer verirken iş aramaya başladı. Tesadüf eseri Fizik Bölümünde bir ölümün yaşanması sonucu boş bir pozisyon açığa çıkmıştı. Bethe Rossi'ye bu pozisyonu doldurması için teklifte bulunduktan sonra Cornellde asistan profesör olarak görevlendirildi. 1940 sonbaharında Coloradodan Chicagoya geri döndükten sonra Rossiler Ithaca için ayrıldılar.
Cornellde Rossi ilk mastır öğrencisi olan Kenneth Greisen ile beraber Kozmik-X Işını Teorisi isimli bir makale yayınladılar. Makale Reviews of Modern Physics dergisinde yayınlandı. Çalışma kısa zaman içinde ünlendi ve Kozmik X Işını araştırmacıları tarafından kutsal kitap olarak görüldü.1941 yazında Greisen ve Denver'dan bazı fizikçiler Boulder Mount Evansa doğru Rossiye eşlik ettiler. Burada mezotron momentumu ve bozunmadan önceki ömrü arasındaki orantılılığa ait bilgiyi daha da saflaştırdılar.
Greisen ve Rossi Kutsal Kitapta süreç bakımından belgelendirilen, zayıf bileşenin tüm parçacıklarının değil güçlü bileşenin mezotronları tarafından üretilebileceğini gösteren deneylerde gerçekleştirdiler. Onlar bunu birincil elektronlar veya fotonlar olarak yorumladılar, fakat daha sonra bunun nötr pionların bozunmasından kaynaklanan aşırı zayıf bileşen olduğu anlaşıldı.
1941 Colorado expedisyonundan sonra, Rossi mezotronların bozunmasının cevaplanıp cevaplanmadığı sorusunda çalışmaya başladı. Mezotronların ömrünün doğru olarak belirlenmesi konusunda memnun değildi. Mevcut tahminler mezotron kütlesine dayanıyordu. Daha doğrudan ölçüm yapmak için bazı aparatlar geliştirdi. Bu aparatlar durdurulduğu bir absorbe edicide mezotronun ortaya çıkması ile mezotronun bozunduğu zaman bir elektronun emisyonu arasındaki zaman aralığını ölçmek içindi. Rossi yardımlaşmak için master öğrencisi olan Norris Nereson ile bir araya geldi. Deneylerinin merkezinde bir kronometre bulunuyordu. Kronometrede yüksekliği zaman aralığına tam olarak orantılı gelecek şekilde vuruş yapan bir elektronik devre bulunuyordu. Ve böylece bir osiloskop iz fotoğraflandırılmasıyla kaydedilebilirdi.
Bu Rossi'nin deneysel fiziğin elektronik tekniklerine katkılarından bir başkası olan zaman genliği dönüştürücüsünün (time-to-amplitude converter) ilk örneğiydi. Bakır çinko alaşımı ve gümüşten oluşan absorbe edicilerle, bozunmaları sayısı zamana karşı işaretleniyordu. Bu bozunma eğrileri normal radyoaktif maddelerinki gibi aynı üssel forma sahiptiler. Ve ortalama 2.3±0.2 mikrosaniyelik ortalama ömrü veriyorlardı. Bu değer daha sonraları 2.15±0.07 mikrosaniye olarak netleştirildi. Savaştan sonra Rossi İtalyan olan kolej arkadaşları Marcello Conversi ve Oreste Piccioni ile bir araya geldiler. Ve kendi sonuçlarıyla çok benzer sonuçları elde ettikleri deneyler gerçekleştirdiler.
Masumiyet Çağı isimli yazısında Rossi şöyle yazıyor:
Los Alamos
Nasıl oluyor da bu sonuçlar temel parçacık fiziğinin temel problemlerine dayanıyor, neredeyse çocukça bir basitlikteki deneyler, sadece birkaç bin dolarlık maliyet ve yalnızca bir iki master öğrencisinin yardımıyla başarılabiliyor? Allen ve Rossinin Amerika patentli silindirik hızlı iyon odasının çizimi: 2485469
Rossi mezotronlar konusundaki çalışmasını tamamladığında dikkatini savaş alanındaki çabalara yöneltti. 1942de Ithacadan Cambridge, Massachusetts e taşındı. Massachusetts Teknik Enstitüsünde Radyasyon Laboratuvarında radar geliştirme çalışmalarında danışman olarak çalıştı. Burada Greisenle beraber savaştan sonra patent alacak olan menzil izleme devresi geliştirdiler
1943 Haziranının başlarında Bethe, Rossiyi Manhattan Projesine katılması için davet etti. Bir ay içerisinde Los Alamos Laboratuvarındaki görev raporunu verdi. Birkaç hafta sonra Nora ve 3 yaşındaki kızları Florance New Meksiko, Los Alamosta Rossiye katıldılar. Laboratuvar direktörü Robert Oppenheimer Rossi'ye atom bombası yapabilmek için ihtiyaç duyulan diagnostik cihazları geliştirmek için bir grup oluşturup oluşturamayacağını sordu. Rossi daha sonraları İsviçreli fizikçi Hans H. Staub'ın başında bulunduğu bir grubunun benzer bir görev için zaten var olduğunu fark etti. Her iki grup da çabalarını tek bir Detektör Grup oluşturmak için birleştirmeye karar verdiler. 20 kadar genç araştırmacı tarafından yardım alıyorlardı. Bu gençlerin arasında Matthew Sands ve David Nicodemus vardı. Matthew Sands elektronik sihirbazı olarak adlandırılıyordu ve daha sonrasında Rossi danışmanlığında doktora derecesi alacaktı. David Nicodemus ise Staub tarafından Stanford Üniversitesinden getirilmişti ve partikül dedektörleri konusunda uzmandı.
Hızlı İyonizasyon Bölmesi
Bomba geliştirmek büyük iyonize radyasyon detektörleri gerektiriyordu. İyonize radyasyonun detektörde enerji yayılımına yanıtı orantılıydı ve radyasyon yoğunluğunda olan hızlı değişiklikleri izleyebiliyordu. Radyoaktivite alanında önceki araştırmalarda radyasyon iyonizasyon bakımından ölçülebiliyordu. Fakat var olan iyonizasyon odaları değişikliklere yanıt vermede yavaştılar.
Bu sorun için Rossi ve Staub tek tek yüklü parçacıkların bir iyonizasyon odasıyla iyonlar yarattığında sonuçlanan atışların analizini dikkatlice gerçekleştirdiler. Fark ettiler ki iyon atomlarında taşınan serbest elektronların yüksek hareketliliği tek parçacıklar tarafından üretilen atışlar anlamına geliyordu. James S. Allen ve Rossi yüksek elektron hareketliliğinin gaz karışımını ve düşük elektron ekini buldular. bu araştırmalar temelinde Aallen ve Rossi savaştan sonra patent alacak olan hızlı iyonasyon odasını buldular. Bu Manhattan Projesinin başarısında hayati bir faktördü ve savaş sonrasında parçacık fiziği alanındaki araştırmalarda genişçe kullanılmaya başlandı.
RaLa deneyleri
1944 Nisanında Manhattan Projesi bir krizle karşı karşıya geldi. Emilio Segrènin grubu reaktörlerde yapılan plütonyumun silah tipi bir plütonyum silahında çalışmayacağını keşfettiler. Tıpkı bir zayıf adam gibi. Bu durumda Oppenheimer bir içten patlama tipi silah geliştirmeye odaklanmak için laboratuvarı tamamen yeniden organize etti.
Rossi simetrik küresel içten patlama üretebilecek farklı silah tasarımlarını test edebileceği bir metot kullandı. Testler metal bir kürede gama ışınlarının emilişindeki değişiklikleri ölçüyordu. Gama ışınları kürenin merkezine yerleştirilmiş kısa ömürlü Lanthanum-140 radyo izotopunun bir paleti tarafından yayılıyordu. RaLa deneyi terimi Radyoaktif Lanthanumun kısaltmasından adını alır. Sıkıştırma ilerledikçe emilimde hızlı bir yükselme algılandı, düzeneğin dışında gama ışınlarının yoğunluğunda azalma kaydedildi.
RaLa deneyleri başarılı birçok patlama yolunda tehlikeler olduğunu ortaya çıkardı. İlk içten patlamalı tasarımlar olarak sorun yaşanan jetleri anlamak için diğer test metotları zorunluydu. Fakat RaLa deneyleri patlayıcı lenslerin tasarımında asıl rolü oynadı. Los Alamos Projesinin hikayesini anlatırken David Hawkins bundan LaRa deneyi bombanın son tasarımını etkileyen en önemli tek deney olmuştur diye bahseder.
Trinity diagnostics
1945 Haziranında New Mexico, Alamogordo yakınlarında Trinity bölgesinde içten patlama tipinde plutonyum tasarımı patlatıldı. Bu tasarımın kod adı gadget (eklenti) idi. Tasarımı şişman adam tarzı silahlara çok benziyordu ve 24 gün sonra Nagasakiye bırakılacaktı.
Trinity için hazırlıklarda Rossi, sürenin aşağı yukarı 10 nanosaniye olacağı beklenen zincirleme reaksiyonun gerçekleştiği sırada gama radyasyonunu kaydedecek bir cihaz tasarladı. Bu zaman skalasındaki gözlemler neredeyse 1945'te en ileri tekniğinde ilerisindeydi. Fakat Rossi büyük bir silindirik iyon odası tasarladı ve yaptı. Yanıtlama hızı yeterliydi çünkü koaksial elektrotları sadece 1 santimetrelik (0.39 in) dar bir boşlukla ayrılıyordu.
Sinyali kaydetmek için DuMont Laboratuvarından edindiği bir prototip olan çok hızlı bir osiloskopu fotoğraflandığı yer olan Gadgetdan birkaç yüz fit aşağıda bir yer altı sığınağına kurdu. Sinyali osiloskopa getirmek için, iç iletkeni odadan osiloskopa doğru gittikçe küçülen, büyük ölçülerde bir koaksiyel iletim hattı tasarladı. Bu şekilden dolayı osiloskopa ulaşan sinyal artmıştı ve amplifikasyona da gerek yoktu. Rossi bu sürpriz verici durumu doğrulamak için Harvardda profesör olan Edward Purcell e danıştı.
Testten birkaç gün sonra Rossi ile Fermi beraber karanlık odaya gittiler. Yeni geliştirilen film kurumadan önce nükleer aktivitenin ilk büyüme oranını hesaplayabilmişlerdi. Bu gelecekteki silahların geliştirilmesi için hayati bir bilgiydi. Trinityde bu oranı ölçmek için yapılan üç denemede sadece Rossi tam anlamıyla başarılıydı.
MIT
MITnin nükleer fizikteki patlamasına, savaşın sonlarında Los Alamosa giden Jerrold R. Zacharias, Viki Weisskopf ve MIT profesörü olarak Rossi öncülük ettiler. Rossi 6 Şubat 1946da Cambridge için Los Alamosu terk etti. Zachariasın başında olduğu yeni nükleer fizik laboratuvarında MITde kozmik ışın araştırmaları için çalışacak bir grup oluşturmak için seçildi. Yardım için Los Alamosta doktora adayı olarak bulunmuş 4 genç bilim adamını görevlendirdi:
: Herbert Bridge, Matthew Sands, Robert Thompson ve Robert Williams. Radyasyon Laboratuvarında çalışmış olan iki kişi daha onunla beraber çalışmak için gelmişlerdi. Bunlar John Tinlot ve Robert Hulsizerdi. Hepsi de tipik yeni mezun olmuş öğrencilerden daha olgunlardı. Her birinin birkaç yıllık savaş zamanı araştırma deneyleri tecrübeleri vardı. Sonuç olarak doktora sonrası bir araştırmacıya ödenen maaşla benzer miktarda ödeme aldılar. Ödemeler Naval Araştırma Ofisi tarafından finanse ediliyordu ve mezuniyet çalışmaları sırasında ailelerini destekleyecek kadar yeterliydi. Rossi faaliyetlerinin bu yeni aşamasında yaklaşımında temel bir değişiklik yaptı. Kendi sözleriyle: Yeni pozisyonumda faaliyetlerim geçmiş yıllarda olduğundan çok daha farklıydı. Önceleri yalnız çalışarak ya da birkaç öğrencinin yardımlarıyla aletler yapardım. Onları kullanılacakları yerlere, ölçümler yapmak ve sonuçları analiz etmek için yerleştirirdim. Şimdi tüm bir grubun sorumluluğuna sahibim. Ve önemli olan benim işim değil grubun işi. Görevim en umut vadeden araştırma programını diğerlerinin arasından seçmek, deneysel sonuçların değerlendirilmesinde veya cihazların planlanması gibi yardıma ihtiyaç duyulan her yerlerde yardım etmek. Ve tüm bunları araştırmacıların kişisel girişimlerini cesaret kırıcı olmadan yapmaktır.
Temel Parçacıklar
1947de pionun keşfiyle yeni temel parçacık arayışı popüler araştırma konusu haline geldi. Herbert bir bulut odası içerisinde hızlı iyonizasyon odası çalıştırarak, kaydettikleri iyonizasyon patlamalarının, nükleer etkileşimleri tipik olarak bazı ağır iyonize nükleer parçaların dışarı çıkmasını gerektiren düşük enerjili kozmik ışınlar tarafından öncelikli olarak üretildiğini gösterdi.
Bu etkilere dayanarak Herbert ve Rossi bu etkileşimlerin davranışlarının duş etkisiyle benzer olduklarını gösterdiler. Rossinin grubu özelliklerini ve etkileşimlerini incelemek için bulut odalarının kullanımına odaklanmıştı. 1948de içerisinde alüminyum dönüşümlü gümüş plakalar olan çoklu-plaka bulut odası yardımıyla Gregory, Rossi ve Tinlot kozmik ışık etkileşimlerinin elektromanyetik bileşeninin kaynağının elektronlar yerine ağırlıklı olarak enerjik fotonlar olduğunu gösterdiler. Bu sonuç Oppenheimerın 1947deki önermesini doğruluyordu. Önermeye göre nötr pionlar yüklü olanlarla beraber etkileşimlerde oluşuyorlardı. Ve bu bileşen fotonların içine hızlı bozulmalarından kaynaklanıyordu.
Yeni temel paçacıkları araştırmak için Bridge ve Martin Annis Echo Gölünde büyük dikdörtgen bir çoklu-plaka bulut odası çalıştırdılar. 1951 yılında bu araştırma Rossi danışmanlığında Annisin doktora tezi çalışmalarının temelini oluşturuyordu. Sonraki yıl Rossinin bir başka öğrencisi olan Stanislav Olbert'la beraber bu araştırmacılar çoklu saçılma ölçümlerinden parçacık enerjileri hakkında bilginin nasıl sağlanacağını gösterdiler. Bu temel parçaların özelliklerini ölçmede bulut odaların kullanımına bir başka yol ekledi. Bridge, Richard Safford ve Charles Peyrou, Rossi kapsamlı bir bulut odası çalışmasının sonuçlarını 1953 başlarında yayınladılar. Çalışma kaons olarak tanınmaya başlanan temel parçacıkları içeriyordu. Peyrou ve Safford Rossinin öğrencileriydiler. Peyrou 1947 yılında muonun kütlesini tam olarak hesaplayacağı yer olan Ecole Politeknikten bir ziyaretçiydi.
Bagnères-de-Bigorre Konferansı
1952 itibarıyla şaşırtıcı bir biçimde temel parçacıklar hakkında çeşitli kütle ölçümleri, bozulma şemaları, tanımlama ve isimlendirme güvenirliliğiyle ilgili bildirilenler tam bir hayvanat bahçesi çeşitliliğindeydi. Bu durumla başa çıkmak için Blackett ve Leprince-Ringuet 1953'te Bagnères-de-Bigorre'de Uluslararası Kozmik Işın Konferansını düzenlediler. James Cronine göre bu konferans önem bakımından aynı kategoride olan iki ünlü konferans 1927 Solvay ve 1948 Shelter Island Konferanslarıyla aynı yere konulabilir.
Leprince-Ringuet Rossiden konferansta sunulabilecek yeni bilgilere ait bir özet ve yeni partiküllerin terminolojisi için bir öneri verip veremeyeceğini sordu. Rossi bu sonradan gelen bu iş için konferanstan önce bir öneri ortaya koydu. Kütlesi bir nötronunkinden küçük olan parçacıklar küçük yunan harfleriyle ve daha fazla kütleye sahip olanların ise büyük harflerle belirlenebilirdi. Rossi 11 Haziran 1953'teki konuşmasında Powell ve Fretterın yardımlarıyla derlediği konferans sonuçlarını bildirdi. Powell ve Fretter da sonraları genel olarak kullanım gören bu öneriye uymuşlardı.
Leprince-Ringuetin okuduğu kapanış bildirgesinde bir vurgu vardı:.. Zaten Brookhaven Ulusal Laboratuvarında çalıştırılmakta olan 3 GeV Cosmotronla birlikte gelecekte parçacık hızlanlandırıcıları kullanmamız gerekecektir. Bu bildirge üzerinde katılımcılar arasında fikir birliği sağlandı. Sonuç olarak Rossinin grubu bulut odası deneylerini yavaşlatmaya başladılar. Bridge, Hans Courant, Herbert DeStaebler, Jr. ve Rossi alışılmadık bir olay bildirdiler. Duran tek başına yüklü parçacık enerjileri toplamı protonun kalan enerjisinden fazla olan 3 protona parçalanıyordu. Bu bir antiprotonun yok edilmesinin işaretiydi. sonraki yıl Owen Chamberlain and Emilio Segrè tarafından öncülük edilen bir grup antiprotonları belirlediler. Bu sayede 1960'ta Nobel Fizik ödülünü almış oldular.
Extensive air showers
Bagnères-de-Bigorre conferansı sırasında Rossi dikkatini kozmik ışın fenomeninde astrofizik çıkarımlarına yöneltmişti. Özellikle kapsamlı hava duşlarına. Bu olaylarınolduğu Eritrea'da Rossi'nin tanınmasından sonra, olaylar Pierre Auger ve Williams tarafından kapsamlı bir şekilde çalışıldı. Bu sırada yeni geliştirilmiş ışıldama sayıcısı, hava duşlarının yapılarının incelenmesinde yeni yol oldu. Bu çalışmayı yapmak için Rossi öğrencilerinden
1952'de doktorasını tamamlamış Gearge W. Clark ve Padova Üniversitesi'nden ziyaretçi olan Piero Bassi'yi seçti. Sıvı sintilatör için uygun olan benzin içinde çözülmüş terfenilleri kullanmayı tercih ettiler çünkü katı sintilatörler uygun değildi. 1952/53 ü kışında üç tane sayacın MIT Fizik binalarına sevk edilmesi sayesinde, duş ekseninde neredeyse ışık hızında dolasan duş parçacıklarının diskin sadece bir ya da iki metre geçecek şekilde olduğunu buldular.
Sonuç, sadece sinsilatör sayaçlarının geniş dedektörlerde duş disklerinin varış zamanlarını tespit etmiyor ve ayrıca sayaçların kaç tane parçacığın dedektöre çarptığını tahmin ediyor. Bu yetenekler, duş varış yönünün hesaplama metodu hızlı zamanlamayla (fast timing), onların boyut ve aksesteki yerlerini hesaplama metodu olan yoğunluk örneklemeyi (density sampling) birleştiriyor.
Agassiz Deneyi
Bu ilerlemeyle Rossi ve grubu kapsamlı hava duşlarının hem varış yönünü hem de öncelikli enerjilerini hesaplayacak önemli bir deneye başladı.1949 da MIT ye Cornell'den gelen George Clark, William Kraushaar, John Linsley, James Earl ve Frank Scherb. Kraushaar bu çalışmaya katılanlardı. Harvard Üniversitesinin Gözlemevinin yöneticisi olan Profesör Donald Menzeal yardımıyla Rossi'nin grubu 1 metre karelik tahta zemin üzerindeki 15 sıvı sinsilatore sevk edildi. Sinyaller kablolar üzerinden Quonset Hut'a getirildi. Quonset hut, sinyallerin fotoğraflı bir şekilde kaydedildiği ve 15 salınım çizer üzerinden yer değiştirildiği yerdir.
Deney duş verilerini kaydetmeye başladıktan kısa bir süre sonra, yıldırım yanabilir sıvı sayaçlardan bir tanesi yaktı. Küçük yangın ağaçlara sıçramadan itfayeciler tarafından söndürüldü. Harvard and MIT deney sürdürülene kadar müzakerelere gerginlik getirdi çünkü anan ağaçlar, teleskobik gözlemleri indirgeyebilecek bastırıcı atmosferik konveksiyon üzerinde önemli rol oynar. Yangın tehdidini engellemek için Clar, Frank Scherband William B. Smith yanmayan fabrika plastik sinsilatör disklerini yaptı. Bu sinsilatörlerin kalınlığı on santim ve çapı yaklaşık bir metreydi.
1956 bahar sonunda plastikle değiştikten sonra deney devam etti. Deneyde bulunanlar Nature ve Physics Rewiew. En önemli sonuçlar Rossi tarafından sıralandı. Bunlar;
1. Duş parçacığının kesin ölçümlü yoğunluğu duş merkezinden uzaklığına bağlıdır.
2. Öncelikli parçacığın enerji spektrumunun ölçümü duşlar için 1015 electron volt dan 1018 electron volt kadar sorumludur.
3. Bu parçacıklar her yönden pratik açıdan eşit numarayla varır.
4. Gözlemi yapılan parçacığın enerjisi yaklaşık 1019 electron voltluktur.
Agassiz Deneyi sona geldiğinde grup, Ekvator'da ve Güney Yarımküre'de yapılan gözlemlerin sonuçlarının duş varış yönlerinin neredeyse izotropik olduğunu gösterecek şekilde genişletilmesi gerektiğine karar verdi. Sonuç olarak, Hindistan'daki Kodaikanal'da Vikram Sarabhai işbirliğiyle Clark deneyini küçülttü.
Volcano Ranch Deneyi
Agazssiz deneyi ile kaydedilen parçacığın maksimum enerji değeri 1019 elektron volttur. Bu değer yüklü parçacığı galaktik diske tipik yıldızlar arası manyetik alan 10−5 gauss tarafından hapsedilemez. Çok geniş boyutlardaki detektör sıralamasına duşun bu enerjisini sezmekte ihtiyaç duyulur. John Linsey, böyle bir sıralamayı yapmada sorumluluk almaya katılıyordu. Minnesota Üniversitesi'nden MIT e 1954 te geldi. Minnesota'da Edward P. Ney'in altında doktorasını tamamladı. Yakın zamanda, Milan Üniversitesi'ndeki Occhialini'nin grubuna Rossi'nin işe aldığı Livio Scarsi tarafından gruba katıldı.
Bostan yakınlarında yeterince geniş açık arazi olmadığından, sıra Volcana Ranch olarak bilinen yarı çöl alana inşa edildi. New Mexico Albuquerque'nin yaklaşık 16 mil doğusunda ve 1.770 genişliğinde bir yerdir. 1957 ve 1958 sırasında, Linsay ve Scarsi 19 sinsilatör sayıcı sevk etti. Bunlar Agassız dedektorlerine benzer flüoresan plastik disklerdir. Bunların dışında her bir sayıcı dört fotoğrafçı tarafından görülen dört diskle birleştirilmiştir. Başlangıçta sıranın alanı 2.5 106 m2'dir ama Agassız'inki 105 m2. 1960'ta Scarsi Milan'a döndükten sonra Linsey dedektörleri 107 m2 alanın yaydı.
Volcana Ranch Deneyi'nin sonuçlarından, kozmik ışın yoğunluğunun düzgünce 1017 1018 electron volt enerji ile düştüğü görülmektedir. Bu aralıktaki seçimler izotropik olarak ulaşmaktadır. Enerjisi 1020 olan parçacığın özel değerini bulma galaktik manyetik alan tarafından galactik diskte saklanan maksimum değerden daha büyüktür. Bu enerjinin parçacıkları sadece galaktik halo ya da galaksinin ötesinden gelebilir ve bunların varlığı sadece Greisen-Zatsepin-Kuzmin limit dan var olmaz.
Uzay Plazma Araştırmaları
4 Ekim 1957 de, Sovyet Rusya ilk yapayDünya uydusu Sputnik1 I gönderdi. Bu olay şaşırmış Amerikan halkı arasında yakın histeri dalgasını yarattı. Bunun üzerine Amerikan Hükumeti National Science Fondation nın fonunu yükseltti ve 1958 de NASA yı ve Advanced Research Projects Agency kurdu. 4 Haziran 1958 NASA nın kurallarının yapılmasından iki gün sonra National Academy of Science ın başkanı Detlev W. Bronk bu üç ajansın başıyla uzay araştırmalarının genişletilmesinde tavsiye vermek ve temel bilimin finansının düzgünce kullanıldığından emin olmak için tanıştı.
Kurul usule uygun olarak 27 Temmuz 1958 deki ilk buluşmaları için toplandı. Sadece dört üye uzay araştırmalarıyla zaten bağlantılıydı bunlar Rossi, Leo Goldberg, Johnn Simpson ve James Van Allendır. Rossi ayrıca Thomas Gold, Philip Morrison ve biyolog Salvador Luria nın olduğu bi alt komisyon oluşturdu. Sonuç olarak Rossi grubunun eforunu kendi çalışmaları üzerine olmasına karar verdi. Herbert Bridge'le, Rossi klasik Faraday kafesine dayalı olan plazma sondajını tasarladı ve test etti. Buna rağmen aletin pozitif yüklü protona cevabını geliştirmek ve güneş ışığı tarafından üretilmiş fotoelektronlara tepkisini ortadan kaldırmak için dört kılavuz geliştirildi. Anahtar yenilik değiştirilmiş voltajın bu kılavuzlardan birine uygulanmasıdır. Sinyalin alternative akıma çevrisidir.
NASAnın uzay ışık programlama yönetici vekili olan Homer Newellin yoğun kulis çalışmalarından sonra, Rossi Explorer 10 da uçuş şansını gevenceledi. Duyurulan amaç aya ulaşmaktı. Fakat 25 Mart 1961deki uçuştan sonra uydu Dünyanın çevresindeki yüksek derecede uzatılmış yörüngeye gitti. Aydan yüz de yetmiş mesafeden daha kısa bir amaçta kaldı.
MIT bateri bitene kadar 52 saat boyunca veri kaydetmesine rağmen Rossinin grubu Dünya çevresindeki iki ayrı alan arasında bağlantı buldu. Dünya yakınında iyi düzenlenmiş güçlü manyetik alan vardı fakat dünyalar arası protonlardan bir belirti yoktu. Manyetik alanına daha zayıf ve düzensiz olduğu ve protonların var olan akısının yönünün Güneş tarafından geldiğinin gözlemlendiği yerden, bir uzay aracı 22 Dünya çapında girdi. Geri kalan ışık boyunca birçok vesileyle bu akı yok olup tekrar gözüktü. Bu uzay aracının iki bölge arasındaki sınıra yakın uçtuğunu gösterir. Bu sınır düzensiz olarak hareket ediyordu. Sonunda sınırlar manyetopoz olarak bilinmeye başladı. Rossi ve Bridge'in önderliğindeki MIT uzay plazma grubunda Frank Scherb, Edwin Lyon, Alan Lazarus, Alberto Bonnetti, Alberto Egidi, John Belcher ve Constance Dilworthun bulunuyordu. Dünya üzerindeki OGO-1, OGO 3 ve IMP 8, yakın Faraday kafesi ile solar sisteme doğru olan plazma üzerinden veri topladı.
X-Ray astronomi
NASA nın Goddard Uzay Uçuş Merkezinde, uçuş öncesi testi sırasında Marjorie Townsend Bruno Rossi iile X-Ray Explorer uydusunun performansını tartıştı.
American Bİlim ve Mühendisliğine danışman olarak Rossi, ilk solar kaynağı olan X-rays, Scorpius X-1. Rossinin keşfedildiği roket deneyine Kabul edildi.1966 da Profesörlünü MIT de yaptı.
Emekliliği
Rossi 1970'te MITden emekli oldu. 1974ten 1980 e kadar Palermo Üniversitesi nde öğretmenlik yaptı. Emekliliğinde bir sürü monograf yazdı ve 1990 otobiyografisi olan Cambridge Üniversitesi Yayınları tarafından basılan otobiyografisi Moment in the life of science'ı yazdı. 21 Kasım 1993te evinde ani kalp durmasından öldü. Külleri San Miniato al Monte kilisesinin mezarlığındadır.