Jack Steinberger Kimdir?

Parçacık fiziğinin prensi, Nobel ödüllü Jack Steinberger kimdir, başarıları nelerdir, bilime katkıları nelerdir ve Nobel ödülüne neden layık görüldü gelin bu gizemli bilim insanını mercek altına alalım.

Kendisi Müon nötrinosunu keşfederek parçacık fiziğinde çığır açan, 1988 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan Alman doğumlu Amerikalı deneysel fizikçidir. Leon Lederman ve Melvin Schwartz ile paylaştığı bu ödül, “nötrino demet yöntemi ve leptonların ikili yapısının müon nötrinosunun keşfiyle gösterilmesi” nedeniyle verilmiştir.

Steinberger’ın hikayesi aslında tam bir “yüzyıllık tanıklık” hikayesidir. Nazi Almanyası’ndan kaçarak ABD’ye sığınan bir mülteci çocuğun, parçacık fiziğinin neredeyse tüm modern tarihine yön veren bir bilim insanına dönüşmesi… Onun kariyeri, 1940’larda sadece bir avuç temel parçacığın bilindiği dönemden, Standart Model’in tamamlandığı LEP çağına kadar uzanır. Kendisi bunu hep şükranla anlatırdı: “Size söyleyebilirim ki, hayatımda çok şanslıydım”.

Jack Steinberger Biyografisi

Hans Jakob Steinberger, 25 Mayıs 1921 tarihinde Almanya’nın Bavyera eyaletindeki Bad Kissingen kasabasında, dünyaya gelmiştir. 1933’te Nazi Partisi’nin iktidara gelmesi Steinberger ailesi dehşet verici bir karar almak zorunda kaldı. Henüz 13 yaşındaki Jack ve ağabeyi Herbert, tek başlarına Amerika Birleşik Devletleri’ne gönderildi. Bu yolculuk, onun hayatındaki ilk ve belki de en büyük dönüm noktasıydı. Küçük yaşta ana vatanını terk etmek zorunda kalan bir çocuk, kendini bambaşka bir dünyada bulacaktı.

Jack ve kardeşi, Chicago’da koruyucu ailelerin yanına yerleştirildi. Jack, zengin bir mahallede yaşayan Barnett Farroll adında bir koruyucu baba sayesinde iyi bir eğitim alma şansı yakaladı ve ünlü New Trier Lisesi’ne devam etti. Ailesi ancak 1938’de, savaşın hemen öncesinde, ona kavuşabildi.

Steinberger, lisans eğitimine Chicago Üniversitesi’nde Kimya bölümünde başladı. 1942’de mezun olduğunda, dünya tam anlamıyla savaşın içindeydi. Pearl Harbor baskınından sadece bir yıl sonra, Steinberger ABD Ordusu’na katıldı ve MIT’de sinyal birliğinde görevlendirildi.

İşte bu noktada hayatı ikinci kez değişti. MIT’deki görevi sırasında fizikle tanıştı. O dönemde üzerinde çalışılan radar teknolojileri, ona elektromanyetizma ve parçacıkların davranışları hakkında ilk pratik bilgileri kazandırdı. Savaştan sonra, G.I. Bill sayesinde (savaş gazilerine sağlanan eğitim bursu) Chicago Üniversitesi’ne geri dönerek fizik alanında doktora yapmaya karar verdi.

Burada, 20. yüzyıl fiziğinin en büyük isimlerinden biriyle, Enrico Fermi ile tanıştı. Steinberger başlangıçta teorik fizik yapmak istiyordu, ancak Fermi onu deneysel fiziğe yönlendirdi. Fermi’nin önerisiyle, kozmik ışınlardaki müonların bozunum spektrumunu incelemeye başladı.

Doktora tezi için yaptığı bu deneyler, müon bozunumunun aslında üç cisimli bir bozunum olduğunu (nötronun iki nötrino yayarak bozunduğunu) ortaya koydu. Bu bulgu, daha sonra keşfedeceği müon nötrinosunun ilk teorik işaretiydi. Steinberger, 1949 yılında doktorasını tamamladı.

Müon Nötrinosunun Keşfi (1962)

Steinberger’in en büyük başarısı, şüphesiz ki 1962 yılında müon nötrinosunu keşfetmesidir.

Sorun neydi? O dönemde bilim insanları, nötrinoların tek bir tür mü yoksa birden fazla türü mü olduğunu bilmiyordu. Beta bozunumunda (radyoaktivite) ortaya çıkan nötrinolar hep elektronlarla birlikte geliyordu. Peki, müon adı verilen (elektronun 200 kat ağır olan kuzeni) parçacıklarla birlikte gelen nötrinolar da aynı mıydı?

Deney: Steinberger, Leon Lederman ve Melvin Schwartz, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Alternatif Gradyan Sinkrotronu’nu (AGS) kullanarak dâhiyane bir deney tasarladı:

1. Dev Bir Hedef:15 GeV enerjili protonlar, bir berilyum hedefe çarptırılarak pionlar (π mezonları) üretildi.
2. Dev Bir Filtre:Bu pionlar bozunarak müonlar ve nötrinolar oluşturdu. Ardından, USS Missouri zırhlısından sökülmüş 13.5 metre kalınlığındaki hurda çelik plakalardan oluşan devasa bir duvar kullanıldı. Bu duvar, müonları ve diğer tüm parçacıkları durdurdu. Yalnızca nötrinolar, maddeyle neredeyse hiç etkileşmediği için bu duvarı delip geçebildi.
3. Dedektör:Duvarın arkasına yerleştirilmiş, 10 ton ağırlığında dev bir kıvılcım odası (spark chamber) bulunuyordu.

Sonuç şu oldu:  Dedektör, nötrinoların duvarı geçtikten sonra maddeyle etkileşerek oluşturduğu parçacıkları kaydetti. Sonuçlar oldukça netti: Gelen nötrinolar, sadece müon üretiyordu, asla elektron üretmiyordu. Bu, beta bozunumundaki nötrinodan farklı, yepyeni bir nötrino türü olduğu anlamına geliyordu: Müon Nötrinosu (ν_μ).

Bu keşif, evrenin temel yapı taşlarının “aileler” halinde düzenlendiğini gösteren Standart Model’in oluşumunda bir kilometre taşı oldu. Keşifleri 1988’de, yani deneyden tam 26 yıl sonra Nobel Ödülü ile taçlandırıldı.

CERN Yılları ve Avrupa’ya Yerleşme

1968’de Steinberger, Columbia Üniversitesi’nden ayrılarak İsviçre’nin Cenevre kentindeki Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’ne (CERN) departman direktörü olarak katıldı. Bu kararında, Vietnam Savaşı’na ve ABD’nin politikalarına duyduğu rahatsızlığın da payı büyüktü.

CERN’de, Georges Charpak tarafından yeni icat edilmiş olan çok telli oransal odaları (MWPC) kullanarak, CP ihlali ve nötrino saçılması üzerine çığır açan deneylere imza attı. 1970’lerde CDHS işbirliğine liderlik etti; bu ekip, nötrinoları kullanarak proton ve nötronların içyapısını araştırdı.

ALEPH Deneyi ve LEP

Steinberger’in kariyerinin en büyük projelerinden biri, CERN’deki Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı (LEP) için tasarlanan ALEPH deneyi oldu. 1980’de deneyin ilk sözcüsü (spokesperson) seçilen Steinberger, LEP’in inşasından veri alımına kadar dev bir ekibi yönetti.

ALEPH’in en önemli başarılarından biri, Z bozonunun bozunumunu inceleyerek nötrino türlerinin sayısını tam olarak belirlemesiydi: Üç. Sonuçlar, 2.990 ± 0.015 gibi bir değer vererek, yalnızca üç kuşak temel parçacık olduğunu deneysel olarak kanıtladı. Steinberger’in 1948’deki doktora teziyle başlattığı nötrino yolculuğu, ALEPH ile birlikte muhteşem bir final yapmıştı.

Steinberger’ın Mirası

Jack Steinberger, 12 Aralık 2020 tarihinde, Cenevre’de 99 yaşında hayata veda etti . 1986’da resmen emekli olmasına rağmen, 90’lı yaşlarına kadar ofisine gelmeye, makaleler okumaya ve seminerlere katılmaya devam etti. Genç fizikçileri, kendine has o delici mavi gözleriyle ve her şeyi en temel mantığına indirgeyen sade sorularıyla etkilemeyi sürdürdü.

Onun ardında bıraktığı miras sadece bilimsel keşifler değil, aynı zamanda bir “duruş” mirasıdır. McCarthy döneminde yemini imzalamayı reddeden, savaş karşıtı duruşuyla bilinen, ödüllere ve hiyerarşiye şüpheyle yaklaşan bir bilim insanıydı. “Bazılarımızın diğerlerinden daha iyi olduğu iddiasının iyi bir şey olmadığına inanıyorum” derdi.

Nobel madalyasını, lise yıllarında kendisine kucak açan New Trier Lisesi’ne bağışlaması da bu mütevazı kişiliğinin en güzel göstergesidir.

Bilgi	Detay
Gerçek Adı	Hans Jakob Steinberger
Doğum Tarihi	25 Mayıs 1921
Doğum Yeri	Bad Kissingen, Bavyera, Almanya
Ölüm Tarihi	12 Aralık 2020 (99 yaşında)
Ölüm Yeri	Cenevre, İsviçre
Boyu	Bilinmiyor
Kilosu	Bilinmiyor
Burcu	İkizler
Medeni Hali	Evliydi
Eğitimi	Chicago Üniversitesi (Lisans 1942, Doktora 1949)
İnsanlığa Kattığı Şeyler	Müon nötrinosunun keşfi, nötrino türlerinin belirlenmesi, ALEPH deneyi liderliği, parçacık fiziğinde Standart Model’in deneysel temellerinin atılması

Kaynakça

• Nobel Vakfı. (1988). Jack Steinberger – Facts. org.
• (2020, Aralık 17). Jack Steinberger (1921 – 2020). news.cern.
• Garisto, D. (2021, Şubat 1). Jack Steinberger 1921-2020. APS News, American Physical Society.
• Close, F. (2021, Ocak 14). Jack Steinberger (1921–2020). Nature, 589, 194.
  -清华大学. (2002, Haziran 20). 从战争中走出来的诺贝尔奖获得者——访诺贝尔物理学奖获得者Jack Steinberger.
• CERN Bulletin. (2016). Happy birthday, Jack Steinberger.