Milton Stanley Livingston (25 de mayo de 1905 - 25 de agosto de 1986) fue un físico acelerador estadounidense , co-inventor del ciclotrón con Ernest Lawrence y co-descubridor con Ernest Courant y Hartland Snyder del principio de enfoque fuerte , que permitió el desarrollo de aceleradores de partículas modernos a gran escala . Construyó ciclotrones en la Universidad de California , la Universidad de Cornell y el Instituto de Tecnología de Massachusetts . Durante la Segunda Guerra Mundial , sirvió en el grupo de investigación de operaciones en elOficina de Investigaciones Navales .
Milton Stanley Livingston | |
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Nació | |
Fallecido | 25 de agosto de 1986 | (81 años)
alma mater | Pomona College Dartmouth College de la Universidad de California, Berkeley |
Conocido por | desarrollo del ciclotrón y fuerte enfoque |
Esposos) | Lois Robinson y Margaret Hughes |
Premios | Premio Enrico Fermi (1986) |
Carrera científica | |
Campos | Física ( física del acelerador ) |
Instituciones | UC Berkeley , Universidad de Cornell , MIT , Laboratorio Nacional Brookhaven |
Tesis | La producción de iones de hidrógeno de alta velocidad sin el uso de altos voltajes (1931) |
Asesor de doctorado | Ernest Lawrence |
Influencias | Hans Bethe , Philip M. Morse |
Firma | |
Livingston fue el presidente del Proyecto del acelerador en el Brookhaven National Laboratory , director del acelerador de electrones de Cambridge, miembro de la Academia Nacional de Ciencias , profesor de física en el MIT , y un recipiente del Premio Enrico Fermi del Departamento de Estados Unidos Energía . Fue Director Asociado del Laboratorio Nacional Acelerador de 1967 a 1970.
Vida temprana
Milton Stanley Livingston nació en Brodhead, Wisconsin , el 25 de mayo de 1905, hijo de McWhorter Livingston, un ministro de religión, y su esposa Sarah Jane. [1] Sarah era miembro de la familia Ten Eyck , una influyente familia neoyorquina cuyos orígenes holandeses se remontan a la década de 1640. Tenía tres hermanas. La familia se mudó a California cuando Livingston tenía cinco años y creció en Burbank , Pomona y San Dimas . Su padre se convirtió en maestro y director de secundaria. Su madre murió cuando él tenía 12 años y su padre se volvió a casar más tarde. Livingston adquirió así cinco medios hermanos. [2]
Después de graduarse de la escuela secundaria en 1921, Livingston ingresó en el cercano Pomona College , con la intención de especializarse en química , [1] pero no le gustó la forma en que se enseñaba química allí, y acordó con el profesor de física, Roland R. Tileston, tomar cursos de física también. [2] Recibió su Licenciatura en Artes (AB) en 1926, [3] con una doble especialización en física y química. Tileston hizo los arreglos para que luego ingresara en Dartmouth College con una beca de enseñanza. [2] Obtuvo su Maestría en Artes (MA) en 1928, [3] estudiando difracción de rayos X , [4] [5] y permaneció un año más como instructor. [2]
Ciclotrones
Durante ese año, Livingston postuló a las escuelas de posgrado para becas de enseñanza y fue aceptado tanto por la Universidad de Harvard como por la Universidad de California . Aceptó este último y regresó a California. [2] Escribió su tesis de Doctor en Filosofía (PhD) sobre "La producción de iones de hidrógeno de alta velocidad sin el uso de altos voltajes", [6] un tema sugerido por Ernest Lawrence , quien había notado que los iones de masa M y carga e moviéndose en un campo magnético uniforme B circula a una frecuencia constante independiente de la energía:
En teoría, por lo tanto, si una partícula atravesara un electrodo con un voltaje VN veces, adquiriría energía de NeV. La tarea de Stanley era verificar si esto funcionaría. En enero de 1931, Stanley logró hacer precisamente eso, utilizando un voltaje de 1 kV para acelerar los iones de hidrógeno a 80 keV. A instancias de Lawrence, Stanley redactó rápidamente su tesis y la presentó en abril de 1931 para poder optar a un puesto de profesor el año siguiente. [1] Su examen oral resultó más difícil. Raymond Birge comenzó a hacer preguntas sobre física nuclear, y Livingston tuvo que admitir que no sabía nada sobre el trabajo de Ernest Rutherford , James Chadwick y Charles Drummond Ellis , y que no había leído su monografía de 1930 Radiaciones de sustancias radiactivas . No obstante, Lawrence logró persuadir a los examinadores para que concedieran a Livingston su doctorado. [2]
En lo que se convertiría en un patrón recurrente, tan pronto como hubo la primera señal de éxito, Lawrence comenzó a planificar una máquina nueva y más grande, que se conoció como ciclotrón . Lawrence y Livingston elaboraron un diseño para un ciclotrón de 27 pulgadas (69 cm) de $ 800 a principios de 1932, con un imán que pesaba 2 toneladas. Lawrence luego encontró un imán masivo de 80 toneladas que se había construido originalmente para alimentar un enlace de radio transatlántico durante la Primera Guerra Mundial , pero que ahora se estaba oxidando en un depósito de chatarra en Palo Alto . Esto les permitió construir un ciclotrón de 27 pulgadas. [7] [8]
En el ciclotrón, tenían un poderoso instrumento científico, pero esto no se tradujo en un descubrimiento científico. En abril de 1932, John Cockcroft y Ernest Walton en el laboratorio Cavendish en Inglaterra anunciaron que habían bombardeado litio con protones y habían logrado transmutarlo en helio . La energía requerida resultó ser bastante baja, muy dentro de la capacidad del ciclotrón de 11 pulgadas. Al enterarse, Lawrence cableó el Berkeley y pidió que se verificaran los resultados de Cockcroft y Walton. El equipo tardó hasta septiembre en hacerlo, principalmente debido a la falta de aparatos de detección adecuados. [9]
Entre 1932 y 1934, Livingston fue autor o coautor de más de una docena de artículos sobre física nuclear y el ciclotrón, pero se sintió eclipsado por Lawrence y no pensó que había obtenido suficiente crédito por su participación en el diseño del ciclotrón, por lo que Lawrence recibiría el Premio Nobel de Física en noviembre de 1939. [1] [10] Livingston, por lo tanto, aceptó una oferta de una cátedra asistente de la Universidad de Cornell en 1934. [3] Construyó un ciclotrón de 2 MeV en Cornell con una subvención de $ 800 y la ayuda de estudiantes graduados y la tienda departamental, la primera que se construirá fuera de Berkeley. [1] Trabajó con Robert Bacher y Hans Bethe , ayudando a producir uno de los tres artículos importantes que aparecieron en Reviews of Modern Physics que se conocieron como la "Biblia Bethe". [4] [11] También se asoció con Bethe para demostrar por primera vez que el neutrón tiene un momento magnético . [1] [12] Livingston recordó que Bethe:
… Me dio una idea de los fundamentos de la física y de lo que estaba sucediendo en física nuclear. Con él, por primera vez, sentí cuán profundo era el campo, cuán involucrado estaba y cuánto necesitábamos en cuanto a nueva información. Aprendí muchos tipos nuevos de conceptos como momentos magnéticos y aspectos cuánticos, de los que nunca había oído hablar mientras estaba con Lawrence. Era un ambiente diferente. Ahora estaba siguiendo a un erudito y estaba realmente impresionado. [2]
Los físicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) habían decidido que ellos también necesitaban un ciclotrón, y Robley Evans contrató a Livingston para construir un ciclotrón de 42 pulgadas (110 cm) allí en 1938. Livingston se convirtió en instructor en el MIT al año siguiente, y un profesor asistente el año siguiente. El ciclotrón se completó en 1940. Durante la Segunda Guerra Mundial , trabajó con el ciclotrón para la Oficina de Investigación Médica de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), produciendo isótopos radiactivos de fósforo y hierro que se utilizaron como trazadores en experimentos médicos. . El resultado de esta investigación fueron nuevos métodos para estabilizar la sangre, de modo que pudiera enviarse a las tropas en teatros de guerra remotos. [2] En 1944, se unió a Livingston Philip Morse 's operaciones de investigación de grupo en la Oficina de Investigación Naval , y trabajó en Washington, DC, y en Londres el contramedidas de radar a los submarinos . [4]
Vida posterior
Livingston regresó al MIT poco después del final de la guerra, pero en 1946 un consorcio de universidades, incluido el MIT, se unieron para crear el Laboratorio Nacional Brookhaven en Long Island, Nueva York , como una instalación para llevar a cabo actividades de investigación de Big Science que estaban más allá de los límites establecidos. recursos de una sola institución académica. Morse fue nombrado primer director de Brookhaven y le pidió a Livingston que se hiciera cargo de la construcción de un acelerador para el nuevo laboratorio nacional. Se decidió que debería ser un nuevo tipo de acelerador conocido como sincrotrón que había sido propuesto por Edwin McMillan en 1945. Isidor Isaac Rabi, en particular, argumentó que debería ser más poderoso que cualquiera de los planeados por el Laboratorio Lawrence Berkeley . [1] [4]
Al final resultó que, la Comisión de Energía Atómica (AEC) no estaba dispuesta a financiar dos aceleradores gigantes de 10 GeV, pero estaba dispuesta a financiar dos más pequeños de 2.5 GeV y 6 GeV. En una reunión en la que Brookhaven estuvo representada por Morse, Livingston y Leland John Haworth , el equipo de Brookhaven aceptó el más pequeño, con la esperanza de poder terminarlo primero y, por lo tanto, tener una ventaja en la construcción de la máquina de 10 GeV. [1] [2] La máquina, conocida como Cosmotron , fue aprobada por la AEC en abril de 1948 y alcanzó su potencia máxima de 3,3 GeV en 1953. [13]
Livingston no pudo quedarse en Brookhaven para ver el proyecto Cosmotron completado porque enfrentó la pérdida de su mandato en el MIT y eligió regresar allí en 1948. [2] En el MIT dio clases y participó en un experimento de 1950 del Los Alamos National. Laboratorio para investigar la vida útil de los productos de fisión de vida corta. [1] Sin embargo, todavía pensaba en los aceleradores, y en 1952, junto con Ernest Courant , Hartland Snyder y J. Blewett en Brookhaven, desarrolló un enfoque fuerte , el principio de que el efecto neto en un haz de partículas cargadas que atraviesa un campo alterno gradientes es hacer que la viga converja. [4] [14] Las ventajas de un enfoque fuerte se materializaron rápidamente y se implementaron en el Sincrotrón de gradiente alterno , que alcanzó 33 GeV en 1960. [13] Un plan para construir un sincrotrón en el MIT y Harvard también se concretó bajo la iniciativa de Livingston. liderazgo, lo que resultó en el Cambridge Electron Accelerator (CEA), que entró en funcionamiento en 1962. [1] El CEA explotó el 6 de julio de 1965, hiriendo a ocho personas, una de ellas fatalmente. [15]
El Laboratorio Nacional Acelerador , pasó a llamarse Laboratorio Nacional Acelerador Fermi en 1974, se estableció en Batavia, Illinois en 1967. [16] Al igual que Brookhaven, fue dirigido por un consorcio de universidades. [17] Robert R. Wilson fue nombrado su primer director, con Livingston como su director asociado. [1] Ellos iniciaron el diseño de lo que se convirtió en el Tevatron , un acelerador de partículas de 1 TeV . [1]
Livingston se jubiló en 1970 y se mudó a Santa Fe, Nuevo México . Continuó trabajando ocasionalmente como consultor en el cercano Laboratorio Nacional de Los Alamos y, a veces, actuó como juez administrativo para la Comisión Reguladora Nuclear . [1] Se casó con Lois Robinson mientras era un estudiante de posgrado en Berkeley en 1930. Tuvieron dos hijos, una hija, Diane, y un hijo, Stephen. Se divorciaron en 1949 y se casó con Margaret (Peggy) Hughes en 1952. Después de la muerte de Peggy, se volvió a casar con Lois en 1959. Murió en Santa Fe el 25 de agosto de 1986 por complicaciones derivadas del cáncer de próstata . [1] Le sobrevivieron su esposa Lois y sus hijos Diane y Stephen. [17]
Premios y distinciones
- Títulos honorarios de Dartmouth College (1963), Hamburgo, Alemania (1967) y Pomona College (1971). [1]
- Elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias (1970) [18]
- Premio Enrico Fermi del Departamento de Energía de los Estados Unidos (1986) (póstumo) [19]
Notas
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o Courant, ED (1997). "Milton Stanley Livingston" . Memorias biográficas . Prensa de Academias Nacionales. 72 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ a b c d e f g h yo j "Transcripción de historia oral - Dr. M. Stanley Livingston" . Instituto Americano de Física . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ a b c "M. Stanley Livingston" . Matriz de físicos contemporáneos. Archivado desde el original el 2 de agosto de 2014 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ a b c d e Courant, ED ; Livingston, MS ; Snyder, HS (1952). "El sincrotrón de enfoque fuerte: un nuevo acelerador de alta energía". Revisión física . 88 (5): 1190-1196. Código Bibliográfico : 1952PhRv ... 88.1190C . doi : 10.1103 / PhysRev.88.1190 . hdl : 2027 / mdp.39015086454124 .
- ^ Blewett, John P .; Courant, Ernest D. (junio de 1987). "Obituario: M. Stanley Livingston" . La física hoy . 40 (7): 88–92. Código bibliográfico : 1987PhT .... 40f..88B . doi : 10.1063 / 1.2820097 .
- ^ "La producción de iones de hidrógeno de alta velocidad sin el uso de altos voltajes" . Inspire, el sistema de información de Física de Altas Energías . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ Herken 2002 , págs. 5-7.
- ^ "El laboratorio de Rad - Ernest Lawrence y el ciclotrón" . Instituto Americano de Física . Consultado el 22 de septiembre de 2013 .
- ^ Heilbron y Seidel 1989 , págs. 137-141.
- ^ "Ernest Lawrence y M. Stanley Livingston" . Universidad de California, Berkeley . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ Livingston, M. Stanley; Bethe, HA (julio de 1937). "Física nuclear C. Dinámica nuclear, experimental". Reseñas de Física Moderna . Sociedad Estadounidense de Física. 9 (3): 245–390. Código Bibliográfico : 1937RvMP .... 9..245L . doi : 10.1103 / RevModPhys.9.245 .
- ^ Hoffman, JG; Livingston, M. Stanley ; Bethe, HA (febrero de 1937). "Alguna evidencia directa sobre el momento magnético del neutrón". Revisión física . 51 (3): 214–215. Código Bibliográfico : 1937PhRv ... 51..214H . doi : 10.1103 / PhysRev.51.214 .
- ^ a b "Una historia de liderazgo en el diseño de aceleradores de partículas" . Laboratorio Nacional Brookhaven . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ Blewett, JP (1952). "Enfoque radial en el acelerador lineal". Revisión física . 88 (5): 1197-1199. Código Bibliográfico : 1952PhRv ... 88.1197B . doi : 10.1103 / PhysRev.88.1197 .
- ^ "La explosión de CEA: una cronología" . Harvard Crimson . 29 de septiembre de 1965 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ "Dedicación NAL" . Fermilab . Consultado el 15 de febrero de 2014 .
- ^ a b "M. Stanley Livingston; Constructor de Atom-Smasher" . The New York Times . 20 de septiembre de 1986 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ "La academia de ciencias suma 50 miembros; Elección en logros de investigación de honores de capital" . New York Times . 3 de mayo de 1970 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ "Courant y Livingston ganan los premios Fermi de 1986" (PDF) . Boletín Brookhaven . 40 (47). 5 de diciembre de 1986 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
Referencias
- Herken, Gregg (2002). Hermandad de la bomba: las vidas enredadas y las lealtades de Robert Oppenheimer, Ernest Lawrence y Edward Teller . Libros en rústica de Holt. ISBN 978-0-8050-6589-3.
- Heilbron, JL ; Seidel, Robert W. (1989). Lawrence y su laboratorio: una historia del laboratorio Lawrence Berkeley . Berkeley: Prensa de la Universidad de California . ISBN 978-0-520-06426-3.