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BIOGRAFIE DI GRANDI SCIENZIATI
Gell-Man Murray. Biografia di uno scienziato
Elenco / Biografie di grandi scienziati
Murray Gell-Mann è nato il 15 settembre 1929 a New York ed era il figlio più giovane degli emigranti austriaci Arthur e Pauline (Reichstein) Gell-Mann. All'età di quindici anni, Murry è entrata alla Yale University. Si è laureato nel 1948 con una laurea in Scienze. Ha trascorso gli anni successivi come studente laureato presso il Massachusetts Institute of Technology. Qui, nel 1951, Gell-Mann ha conseguito il dottorato in fisica. Dopo un anno di permanenza al Princeton Institute for Basic Research (New Jersey), Gell-Mann iniziò a lavorare all'Università di Chicago con Enrico Fermi, prima docente (1952-1953), poi assistente (1953-1954) e un professore a contratto (1954-1955) XNUMX). Il principale campo di interesse scientifico del giovane scienziato, la fisica delle particelle elementari, è negli anni Cinquanta nella fase formativa. I principali mezzi di ricerca sperimentale in questa branca della fisica erano gli acceleratori che "sparano" un raggio di particelle in un bersaglio stazionario: quando le particelle incidenti si scontrano con il bersaglio, sono nate nuove particelle. Con l'aiuto di acceleratori, gli sperimentatori sono riusciti a ottenere diversi nuovi tipi di particelle elementari, oltre ai già noti protoni, neutroni ed elettroni. I fisici teorici hanno cercato di trovare uno schema che consentisse di classificare tutte le nuove particelle. Gli scienziati hanno scoperto particelle con un comportamento insolito (strano). Il tasso di nascita di tali particelle a seguito di alcune collisioni indicava che il loro comportamento è determinato dalla forte interazione, caratterizzata dalla velocità. Le interazioni forti, deboli, elettromagnetiche e gravitazionali formano quattro interazioni fondamentali che sono alla base di tutti i fenomeni. Allo stesso tempo, le strane particelle decaddero per un tempo insolitamente lungo, cosa impossibile se il loro comportamento fosse determinato dall'interazione forte. Il tasso di decadimento delle strane particelle sembrava indicare che questo processo fosse determinato da un'interazione molto più debole. Gell-Mann ha concentrato la sua attenzione sulla risoluzione di questo compito più difficile. Ha scelto il concetto noto come indipendenza di carica come punto di partenza delle sue costruzioni. La sua essenza risiede in un certo raggruppamento di particelle, sottolineandone la somiglianza. Ad esempio, nonostante il protone e il neutrone differiscano per carica elettrica (il protone ha una carica di - + 1, il neutrone - 0), sotto tutti gli altri aspetti sono identici. Si possono quindi considerare come due varietà dello stesso tipo di particelle, dette nucleoni, aventi una carica media, o centro di carica, pari a 1/2. È consuetudine dire che un protone e un neutrone formano un doppietto. Altre particelle possono anche essere incluse in doppietti simili o in gruppi di tre particelle detti tripletti, oppure in "gruppi" costituiti da una sola particella, detti singoletti. Il nome generale per un gruppo costituito da un numero qualsiasi di particelle è un multipletto. Tutti i tentativi di raggruppare particelle strane in modo simile sono falliti. Sviluppando il suo schema per il loro raggruppamento, Gell-Mann ha scoperto che la carica media dei loro multipletti differisce dalla carica media dei nucleoni. È giunto alla conclusione che questa differenza potrebbe essere una proprietà fondamentale delle particelle strane e ha proposto di introdurre una nuova proprietà quantistica chiamata stranezza. Per ragioni algebriche, la stranezza di una particella è pari al doppio della differenza tra la carica media del multipletto e la carica media del nucleone +1/2. Gell-Mann ha mostrato che la stranezza è conservata in tutte le reazioni che coinvolgono la forza forte. In altre parole, la stranezza totale di tutte le particelle prima dell'interazione forte deve essere assolutamente uguale alla stranezza totale di tutte le particelle dopo l'interazione. La conservazione della stranezza spiega perché il decadimento di tali particelle non può essere determinato dall'interazione forte. Quando alcune altre particelle non strane entrano in collisione, le particelle strane vengono prodotte a coppie. In questo caso, la stranezza di una particella compensa la stranezza dell'altra. Ad esempio, se una particella in una coppia ha stranezza +1, la stranezza dell'altra è -1. Ecco perché la stranezza totale delle particelle non strane, sia prima che dopo la collisione, è uguale a 0. Dopo la nascita, le particelle strane si separano. Una particella strana isolata non può decadere a causa della forte interazione se i suoi prodotti di decadimento devono essere particelle con estraneità zero, poiché un tale decadimento violerebbe la conservazione della stranezza. Gell-Mann ha mostrato che la forza elettromagnetica (il cui tempo caratteristico si trova tra i tempi delle interazioni forte e debole) conserva anche la stranezza. Così, particelle strane, essendo nate, sopravvivono fino al decadimento, determinato dall'interazione debole, che non conserva la stranezza. Lo scienziato pubblicò le sue idee nel 1953. Nel 1955 Gell-Mann sposò J. Margaret Dow, che era un'archeologa. Avevano un figlio e una figlia. La moglie dello scienziato morì nel 1981. Nel 1955 Gell-Mann divenne professore a contratto presso la facoltà del Caltech; l'anno successivo è professore ordinario e nel 1967 ha assunto la cattedra onoraria istituita in memoria di Robert E. Milliken. Nel 1961, Gell-Mann scoprì che il sistema di multipletti da lui proposto per descrivere particelle strane poteva essere incluso in uno schema teorico molto più generale, che gli permetteva di raggruppare tutte le particelle fortemente interagenti in "famiglie". Lo scienziato chiamò il suo schema l'ottuplice sentiero (per analogia con gli otto attributi di una vita retta nel buddismo), poiché alcune particelle erano raggruppate in famiglie con otto membri ciascuna. Lo schema di classificazione delle particelle da lui proposto è anche noto come simmetria ottale. Ben presto, indipendentemente da Gell-Mann, il fisico israeliano Yuval Neeman propose una classificazione simile delle particelle. L'ottuplice percorso dello scienziato americano è spesso paragonato al sistema periodico di elementi chimici di Mendeleev, in cui gli elementi chimici con proprietà simili sono raggruppati in famiglie. Come Mendeleev, che ha lasciato alcune celle vuote nella tavola periodica, predicendo le proprietà di elementi ancora sconosciuti, Gell-Mann ha lasciato posti liberi in alcune famiglie di particelle, suggerendo quali particelle con il giusto insieme di proprietà dovrebbero riempire i "vuoti". La sua teoria ricevette una parziale conferma nel 1964, dopo la scoperta di una di queste particelle. Nel 1963, mentre era professore in visita presso il Massachusetts Institute of Technology, Gell-Mann scoprì che la struttura dettagliata dell'ottuplice percorso poteva essere spiegata assumendo che ogni particella coinvolta nell'interazione forte fosse costituita da una tripletta di particelle con una carica frazionaria carica elettrica del protone. La stessa scoperta è stata fatta dal fisico americano George Zweig, che ha lavorato presso il Centro europeo per la ricerca nucleare. Gell-Mann chiamò quark le particelle con carica frazionaria, prendendo in prestito la parola da Finnegans Wake di James Joyce ("Tre quark per Mr. Mark!"). I quark possono avere una carica di +2/3 o -1/3. Esistono anche antiquark con cariche di -2/3 o +1/3. Un neutrone senza carica elettrica è formato da un quark con carica +2/3 e due quark con carica -1/3. Un protone con carica +1 è formato da due quark con carica +2/3 e un quark con carica -1/3. I quark con la stessa carica possono differire in altre proprietà, cioè esistono diversi tipi di quark con la stessa carica. Varie combinazioni di quark consentono di descrivere tutte le particelle fortemente interagenti. Nel 1969 lo scienziato ricevette il Premio Nobel per la Fisica "per le scoperte relative alla classificazione delle particelle elementari e alle loro interazioni". Intervenendo alla cerimonia di premiazione, Ivar Waller della Royal Swedish Academy of Sciences ha osservato che Gell-Mann "è considerato uno scienziato leader nel campo della teoria delle particelle per più di un decennio". Secondo Waller, i metodi da lui proposti "sono tra i mezzi più potenti per ulteriori ricerche nella fisica delle particelle elementari". Tra gli altri contributi di Gell-Mann alla fisica teorica, va segnalato il concetto di "correnti" di interazioni deboli da lui proposto, insieme a Richard F. Feynman, e il successivo sviluppo dell'"algebra delle correnti". Gell-Mann ama il birdwatching, le escursioni. Un altro dei suoi hobby è visitare luoghi non toccati dalla civiltà. Nel 1969, lo scienziato ha contribuito a organizzare un programma di ricerca ambientale finanziato dalla National Academy of Sciences degli Stati Uniti. Si interessa anche di linguistica storica. Gell-Mann è Fellow dell'American Academy of Arts and Sciences e Foreign Fellow della Royal Society of London. Per i suoi servizi alla scienza, è stato insignito del Danny Heineman Prize della American Physical Society (1959), dell'Ernest Orlando Lawrence Physics Prize della United States Atomic Energy Commission (1966), della Franklin Medal del Franklin Institute (1967), e la medaglia John J. Carty della National Academy of Sciences degli Stati Uniti (1968). Autore: Samin D.K.
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