Julius Ashkin (23 de agosto de 1920 - 4 de junio de 1982) fue un líder en física teórica y experimental conocido por promover la evolución de la física de partículas a partir de la física nuclear. Como físico teórico, realizó contribuciones en los campos de la mecánica estadística , la física del estado sólido , la física nuclear y la física de partículas elementales . Como físico experimental, sus principales contribuciones se referían al paso de ciertas partículas (mesones pi o piones ) a través de la materia sólida y su posterior desintegración. Fue reconocido por la calidad de su investigación y docencia.
Julius Ashkin | |
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Nació | |
Fallecido | 4 de junio de 1982 | (61 años)
Ciudadanía | Estados Unidos |
alma mater | Universidad de Colombia |
Carrera científica | |
Campos | Física |
Instituciones | Laboratorio metalúrgico Laboratorio de Los Alamos Universidad de Rochester Universidad Carnegie Mellon |
Tesis | Dos problemas en la mecánica estadística de los cristales. I. La propagación del orden en las redes cristalinas II. Las estadísticas de celosías bidimensionales con cuatro componentes. [1] (1943) |
Asesor de doctorado | Willis Lamb |
Vida temprana
Julius Ashkin nació en Brooklyn , Nueva York, [2] el 23 de agosto de 1920. Sus padres eran Isadore y Anna Ashkin. Tenía dos hermanos menores, un hermano, Arthur , también físico, y una hermana, Ruth. Una hermana mayor, Gertrude, murió cuando era joven. La casa de la familia estaba en Brooklyn, Nueva York, en 983 E 27 Street. Isadore había inmigrado a los Estados Unidos desde Odessa , Ucrania a la edad de 19 años. Anna, cinco años menor, también venía de Ucrania (en su caso Galicia ). [3] [4] [5] [6] Una década después de su aterrizaje en Nueva York, Isadore se había convertido en ciudadano estadounidense y dirigía un laboratorio dental en 139 Delancey Street en Manhattan. [7] [8]
Educación
Ashkin asistió a la escuela secundaria James Madison de Brooklyn , donde se graduó en 1936, cuando aún faltaban unas semanas para cumplir 16 años. En su último año, recibió honores y premios. [9] Se le otorgó una beca para asistir a la Universidad de Columbia , [10] [11] donde estudió cuatro años como licenciado desde 1936 hasta 1940, [12] y tres como graduado desde 1940 hasta 1943. [13]
Los físicos que trabajaban en la facultad de Columbia en esos años incluían a los profesores Enrico Fermi , Isidor Isaac Rabi , Hans Bethe (visitante), Edward Teller (visitante) y los instructores Arnold Nordsieck , Hugh Paxton, [14] y Willis Lamb . Todos estos hombres fueron reconocidos entre los mejores de su generación y cuatro de ellos (Fermi, Rabi, Bethe y Lamb) serían galardonados con el Premio Nobel. [7] [15]
Como estudiante, Ashkin fue invitado a unirse a una sociedad honoraria de matemáticas, [16] y recibió premios. [7] [17] [18] [19] Ingresó al semestre de otoño como profesor asistente y comenzó a trabajar para obtener una maestría. Un año después, después de recibir ese título, comenzó a trabajar para obtener un doctorado. bajo la supervisión de Willis Lamb. Como estudiante de posgrado, Ashkin contribuyó a un artículo sobre astrofísica. [20] y dos artículos sobre mecánica estadística [21] [22] [23] [24] [25] Colaboró con Lamb en la redacción del primero de los dos artículos sobre mecánica estadística y con Teller en la redacción del segundo. Este segundo artículo, "Estadísticas de celosías bidimensionales con cuatro componentes" [22] [25] [26] [27] se ha citado con frecuencia desde entonces. [28] Recibió su Ph.D. en Física en 1943. [29] [30]
Proyecto Manhattan
Primeras etapas del Proyecto Manhattan en la Universidad de Columbia
Durante la última parte de 1942, antes de completar su Ph.D. trabajo, Ashkin aceptó una oferta para trabajar en el Proyecto Manhattan. Los primeros trabajos sobre el desarrollo de la bomba atómica se llevaron a cabo en Columbia durante los seis años que Ashkin fue estudiante de pregrado y posgrado allí. Cuando se descubrió el proceso de fisión nuclear en 1938, científicos de muchos lugares de Europa y Estados Unidos comenzaron un intenso trabajo para comprender y controlar el fenómeno. Los investigadores de Columbia y la cercana Universidad de Princeton estuvieron a la vanguardia de este trabajo. No hay información sobre cuánto, si es que lo hizo, Ashkin estuvo involucrado en el esfuerzo en esta etapa temprana de su carrera, pero es seguro que el departamento de física de Columbia era el lugar de trabajo para los científicos dedicados al desarrollo secreto de un nuevo y arma extraordinariamente poderosa. Estos hombres incluían a los hombres ya mencionados, Fermi, Rabi, Teller y Bethe, así como a Leó Szilárd (que trabajó con Fermi para demostrar que era posible una reacción nuclear), Herbert L.Anderson (entonces, como Ashkin, un estudiante graduado de Columbia). ), John R. Dunning (un profesor asociado en Columbia que había construido un pequeño ciclotrón a mediados de la década de 1930), Walter Zinn (un profesor de Columbia que trabajó con el ciclotrón de Columbia para demostrar la posibilidad de una reacción en cadena sostenida), George B . Pegram (Decano de las Facultades de Ciencias Políticas, Filosofía y Ciencias Puras de Columbia, quien ayudó a llevar a Fermi a los Estados Unidos y lo reunió con representantes del Departamento de Marina de los EE. UU. Para la primera discusión sobre la bomba atómica) y Harold Urey (asociado profesor de Química cuyo trabajo sobre la separación de isótopos resultó en el descubrimiento del deuterio). [31] Además, Columbia recibió visitas de científicos de la Universidad de Princeton que estaban coordinando su trabajo con colegas de Columbia. Estos incluyeron a John Wheeler , Edward Creutz , [32] y Robert R. Wilson . [31]
Laboratorio metalúrgico
Cuando Ashkin aceptó una invitación para unirse al Proyecto Manhattan, todavía estaba trabajando en su doctorado. Pasó los últimos meses de 1942 en el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago y luego trabajó en el Laboratorio de Los Alamos desde mediados de 1943 hasta mediados de 1945. Los científicos del Laboratorio Metalúrgico, o Met Lab, como se llamaba, utilizaron un reactor nuclear llamado Chicago Pile para producir la primera reacción en cadena controlada del mundo. [33] Construyeron el reactor en una cancha de squash en desuso debajo de las gradas de Stagg Field, el antiguo estadio de fútbol de la universidad. Los había reunido desde Columbia y Princeton por Arthur Compton, profesor de física en la Universidad de Chicago. El Met Lab constaba de dos divisiones. Fermi, Anderson, Zinn, Creutz y Szilard fueron miembros clave de la división de física; Bethe y Teller de la división teórica. [34]
Aunque el interés, la experiencia y la habilidad de Ashkin parecerían colocarlo en la división teórica, trabajó en la división de física en un grupo llamado "Física nuclear - Experimental". Su ubicación en este grupo sugiere que Ashkin tenía experiencia previa en la realización de experimentos nucleares mientras estudiaba en Columbia. Con los otros miembros del grupo - Feld, Szilard, Robert F. Christy , Herbert E. Kubitschek, [35] y S. Bernstein (sin rastrear) - Ashkin produjo una serie de informes técnicos sobre los aspectos teóricos de la fisión nuclear. [36] [37] [38] [39] Con Feld, también produjo un informe práctico sobre envenenamiento y producción en una planta de energía que consideró el potencial de energía de las reacciones nucleares sostenidas, así como el envenenamiento por radiación y otros peligros que los acompañaron. . Todos estos informes eran secretos cuando se produjeron y desde entonces han sido desclasificados y publicados. [38] [40]
Los Alamos
En Los Alamos Ashkin fue asignado a trabajar en la División Teórica dirigida por Bethe. Había cinco grupos en esta división y Ashkin fue asignado al grupo 4, Problemas de difusión. Sus responsabilidades, en general, le permitieron aprovechar el trabajo que había realizado como estudiante de posgrado y en sus meses en Met Lab. El líder del grupo de T-4 era Richard Feynman; Ashkin era líder suplente. Los miembros iniciales fueron Richard Ehrich, [41] y Frederick Reines . Theodore Welton
unió a él a principios de la primavera de 1944. [23] [42] La principal tarea del grupo era estimar la velocidad a la que los neutrones se difundirían a través del núcleo explosivo de la bomba durante la fisión nuclear. Un tanto en broma, Feynman afirmó más tarde que el trabajo realizado en Los Alamos era principalmente de ingeniería, no de ciencia. [43] Welton, sin embargo, habló de las largas horas duras, el buen humor y la cohesión del grupo, y dijo que lograron excelentes éxitos en física teórica. [44] [45] Su trabajo requirió una gran cantidad de cálculos matemáticos, que, recordó Welton, realizaron usando tablas matemáticas de Administración de Proyectos de Trabajo y grandes calculadoras mecánicas Marchant. De hecho, su asistente, un soldado llamado Murray Peshkin, recordaba que el grupo tenía una necesidad incesante de cálculos. Un estudiante universitario con especialización en física en el momento en que fue reclutado, se le puso, como recordó, "a resolver ecuaciones diferenciales que eran necesarias para predecir la masa crítica de una bomba bajo varios supuestos sobre las muchas propiedades desconocidas de los núcleos en el material de la bomba ". [46]La seguridad en Los Alamos era muy estricta para los estándares de la época. El sitio era un lugar desértico deshabitado (anteriormente una escuela privada) cuyo perímetro estaba cercado, con guardias en las puertas. A los científicos se les permitió salir de las instalaciones, pero había poco transporte disponible. (Dado que no eran miembros de las fuerzas armadas, no se les podía ordenar que cumplieran con las órdenes de secreto militar y, en cambio, aceptaban voluntariamente cumplirlas). [43] [47] [48] [49] Aunque científicos criados en zonas urbanas, como Ashkin, lejos de las diversiones que ofrecen las ciudades, pudieron encontrar cosas divertidas para hacer. Ayudó que algunos de los casados pudieran traer a sus esposas a vivir en el pueblo de Los Alamos y así grupos de hombres y mujeres pudieran reunirse para actividades sociales. Estos incluyen cosas como caminatas por colinas y cañones de las áreas silvestres circundantes. Es probable que Ashkin haya jugado deportes de equipo al aire libre mientras estuvo en Los Alamos. Un colega del Met Lab recordó haber jugado fútbol americano con él y Feld en un espacio abierto llamado midway en la Universidad de Chicago. [50]
Feynman era particularmente experto en leudar el trabajo duro con juegos divertidos. Su genio era tan divertido como serio. Se enorgullecía de engañar a los censores del correo, adivinar las combinaciones de cajas fuertes en las que se almacenaban los archivos secretos, abrir las cerraduras de las puertas y burlarse de los guardias (salía de la puerta principal, daba vueltas alrededor del perímetro hasta un agujero en la cerca, volvía -entrar en la instalación y luego salir por la puerta nuevamente, causando confusión y consternación a ambos.) También le gustaba golpear sus tambores de bongo, una práctica que hacía que aquellos que estaban dentro del alcance auditivo apretaran los dientes pero que él creía que lo ponía en contacto con el espíritus de los indios que antiguamente habitaban el lugar. Los físicos son conocidos por su amor por la música, en particular por la música clásica, y por su capacidad para tocarla. Feynman no era inusual en su afecto por la batería, pero su elección de géneros musicales era atípica, al igual que su falta de habilidad como baterista. [51] Parece que la música producida por sus amigos lo ofendió tanto como su implacable ruido los ofendió a ellos. Cuando Ashkin tocó la flauta dulce, Feynman dijo que estaba usando "un tubo de madera infernalmente popular ... para hacer ruidos que tienen una correspondencia uno a uno con puntos negros en una hoja de papel, imitando la música". [52]
En 1946, antes de que los científicos de Los Alamos se dispersaran, hubo un breve período durante el cual dieron conferencias sobre temas en los que tenían experiencia. El programa se denominó "Universidad de Los Alamos" y algunos miembros jóvenes del personal de laboratorio recibieron créditos universitarios por asistir a ellos. Los de Ashkin estaban relacionados con la mecánica teórica. [53] La descripción del curso dice que cubrió la dinámica de partículas, cuerpos rígidos, medios elásticos y fluidos usando análisis de vectores, dinámica de partículas, ecuaciones de Lagrange y ecuaciones de Hamilton. [54]
Junto con otros miembros del equipo de Feynman, Ashkin produjo informes técnicos mientras estaba en Los Alamos. Estos fueron clasificados en ese momento, pero desde entonces se han hecho públicos. Un ejemplo da una idea del trabajo realizado por el grupo. Es el cálculo de masas críticas que incluyen los efectos de la distribución de energías de neutrones , por Feynman, RP; Welton, TA; Ashkin, J .; Ehrlich, R .; Peshkin, M .; y Reines, F.Informe LA-524 (Del.) 21 de enero de 1947 (extracto del resumen: "Se desarrollan métodos aproximados convenientes para el cálculo de tamaños críticos y tasas de multiplicación de núcleos activos esféricos rodeados de manipulaciones infinitas. Se debe prestar especial atención dado a los problemas que surgen del hecho de que los neutrones de diferentes velocidades tienen diferentes propiedades. Los métodos consisten esencialmente en aproximar las densidades de neutrones en cada velocidad por formas de modo fundamental para cada velocidad. ") [55]
El 16 de julio de 1945 Ashkin estuvo presente en la primera explosión de una bomba nuclear en el sitio de pruebas de Trinity , Alamogordo. Solo a unos pocos de los muchos científicos se les permitió presenciar esta culminación increíblemente dramática de su trabajo. Ashkin probablemente estuvo allí debido a su trabajo sobre el envenenamiento por radiación, que comenzó en Met Lab y probablemente continuó después. [40]
En 1950 se reveló que uno de los científicos de Los Alamos, Klaus Fuchs , estaba proporcionando a la oficina de inteligencia soviética, NKGB , información secreta sobre la investigación de bombas. Entre 1943 y 1946, Fuchs trabajó tanto en Columbia como en Los Alamos. Cuando el FBI entrevistó a Bethe y Feynman sobre su relación con Fuchs mientras estaban en Los Alamos, Feynman dijo que Fuchs era callado, reservado y no estaba dispuesto a mezclarse con otros científicos fuera del trabajo. También dijo que creía que Fuchs era menos distante con Ashkin y parecía amigable con él. [56]
Posiciones Académicas
Universidad de Rochester
Al dejar Los Alamos en 1946, Ashkin obtuvo un puesto como profesor asistente en la Universidad de Rochester y en 1950 se trasladó al Carnegie Institute of Technology (más tarde Carnegie Mellon University). Permaneció en CMU por el resto de su vida, sirviendo como profesor y durante un período jefe del departamento de física. Robert Marshak llevó a Ashkin a la Universidad de Rochester en 1946. Como profesor asistente enseñó mecánica y termodinámica y física teórica y realizó experimentos pioneros sobre la dispersión neutrón-protón, protón-protón y nucleón-nucleón. [30] [45] [57] [58] [59] [60]
Mientras estaba en Rochester, Ashkin fue el primer científico en reconocer formalmente la importancia del diagrama de Feynman . Feynman ideó el diagrama en 1948 para proporcionar una visualización simple de las expresiones matemáticas que gobiernan el comportamiento de las partículas subatómicas. Aunque el diagrama y sus ramificaciones se vieron más tarde como herramientas extremadamente importantes, Feynman no les dio un marco teórico ni explicó cómo propuso que se usaran. Los físicos tenían dificultades para comprender su función, desconfiaban de su simplicidad y se mostraban reacios a reconocerlos formalmente. Feynman dijo más tarde que los físicos no se dieron cuenta del poder del diagrama y emplearían un método más complejo creado por Julian Schwinger . Ashkin, dijo, fue el primero en romper con este patrón: "De una forma u otra no pudieron hacerlo. Tuvieron que pasar por esto [el método Schwinger] para creerlo. Pero eso está bien. La única persona que no lo hizo El primer artículo en el que se usó directamente, que seguí buscando, seguí hojeando la Revisión física a medida que salió, fue Ashkin. Hizo algunos cálculos para un experimento y dijo: 'Nosotros' He calculado esto usando las reglas de Feynman. ¡Bloop! ¡Ahí estaba escrito! Luego, gradualmente, más y más personas lo hicieron ". [61] [62] [63] [64]
Mientras enseñaba en la Universidad de Rochester, Ashkin se casó con Claire Ruderman, una bióloga que estudiaba en la misma universidad. [65] [66] La pareja tuvo dos hijas, Beth y Laura. [2]
Universidad de Carnegie mellon
En 1950 Ashkin se unió a la facultad de física de la Universidad Carnegie Mellon (entonces el Instituto de Tecnología Carnegie) donde Edward Creutz era jefe de departamento y director de un nuevo sincrociclotrón de protones de 450 MeV que CIT había construido en las cercanías de Saxonburg, Pensilvania. [30] [32] Uniéndose a sus colegas científicos Lincoln Wolfenstein y Sergio de Benedetti, [67] en este momento Ashkin comenzó a hacer la transición del trabajo principalmente teórico al principalmente experimental. El ciclotrón permaneció en uso en el Centro de Investigación Nuclear de Saxonburg hasta mediados de la década de 1970, cuando fue desmantelado y, usándolo, Ashkin pudo producir algunos de sus resultados experimentales más conocidos. [68] [69]
En 1953, con Bethe, su exdirectora de trabajo teórico en Los Alamos, Ashkin publicó un artículo muy relacionado con el trabajo que habían realizado entonces. Este artículo, "Paso de radiaciones a través de la materia", resumió los efectos de las partículas y la radiación a medida que atraviesan los sólidos. [70] Con el tiempo, se convirtió en una referencia estándar para los experimentadores de física. [30] [71] Utilizando el ciclotrón CIT y siguiendo el trabajo realizado por Bethe y Robert E. Marshak, Ashkin realizó experimentos para determinar las características de una partícula de vida corta, el mesón pi o pión , que se produce cuando hay alta energía. los protones de los rayos cósmicos y otros componentes de los rayos cósmicos interactúan con la materia en la atmósfera de la Tierra. [30] [45] [72] Ashkin se desempeñó como presidente del departamento de física entre 1961 y 1972. [29] Después de su muerte, CMU creó el Premio de Enseñanza Julius Ashkin en su honor. [73]
Sabático en el CERN
En 1958-1959 Ashkin ganó una subvención de la Fundación Ford para pasar un año sabático en Ginebra, Suiza, en el CERN , la Organización Europea para la Investigación Nuclear. [74] Allí, se convirtió en miembro del primer grupo de científicos en utilizar el nuevo sincrociclotrón de 600 MeV de esa institución. [75] El uso de este acelerador de partículas ayudó a hacer un descubrimiento significativo que confirmó un aspecto de la Teoría VA de interacciones débiles. [76] [77] [78] [79] Con el apoyo de una beca de la Fundación Guggenheim, en 1968 también pasó un año como miembro en el All Souls College de Oxford . [80]
Ashkin murió en el Hospital Montefiore en Pittsburgh, Pennslylvania el 4 de junio de 1982 después de una larga enfermedad. [2] [29]
Notas
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Escrito originalmente en 1946, este fue el primer relato narrativo completo de la construcción y operación del primer reactor nuclear del mundo. Aunque popular en enfoque y estilo, la historia fue escrita después de extensas consultas con varios científicos directamente asociados con el gran experimento, gran parte de ella construida a partir de sus recuerdos personales de lo que sucedió el 2 de diciembre de 1942. El relato se reimprime aquí por permiso de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos.
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Verá, estábamos tan ocupados ... Fueron años bastante breves, para mí casi dos, para otros tres. El tiempo máximo, supongo, fue de unos tres años y cuarto. Y estos fueron años muy intensos. Uno realmente se concentró completamente en el trabajo de guerra y en tratar de que esa bomba se construyera antes que los alemanes.
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Después de haber estado asociado durante 40 años con el programa nuclear de nuestra nación, es difícil seleccionar un incidente en particular que se destaque sobre otros. Puede que a mis colegas les sorprenda saber sobre qué eventos no elijo escribir en esta ocasión: eventos como estar con Enrico Fermi el 2 de diciembre de 1942 bajo Staff Field; o estar sobre Hiroshima el 6 de agosto de 1945; o jugar al fútbol americano con Bernie Feld y el verdadero Julius Ashkin (a diferencia del impostor que usó el nombre de Ashkin) en el Chicago Midway; o hacer una fuente de berilio de radio de un gramo en una tarde en Nueva York, ponerla en un maletín y volar de regreso a Chicago con ella debajo de mi asiento.
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La base para la comprensión de esta resonancia fue realizada por Fermi y sus compañeros de trabajo en el ciclotrón de Chicago de energía ligeramente superior, que comenzó a funcionar en 1951. Ashkin y sus colaboradores lo establecieron de manera más definitiva, utilizando un ciclotrón de energía ligeramente superior en el Instituto Carnegie de Tecnología, que entró en funcionamiento en 1953 ... Fermi casi podía alcanzarlo y Ashkin finalmente pudo verlo con claridad. (pág.53)
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