Donaldo Perkinso nekrologas | Dalelių fizika


Dalelių fizikas Donaldas Perkinsas, miręs sulaukęs 97 metų, padarė esminius atradimus apie protonų struktūrą ir branduolinę sąveiką esant ekstremalioms energijoms ir pirmą kartą pasiūlė vėžio terapijoje naudoti pioninių dalelių pluoštus. Jo karjera apėmė dalelių fizikos gimimą, kaip ji išplaukė iš kosminių spindulių tyrimų XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, nuo jos brendimo paskutiniais praėjusio amžiaus dešimtmečiais iki kulminacinio atradimo. Higso bozonas 21 d. Visą laiką jis vaidino pagrindinius vaidmenis.

Kai 1948 m. Perkinsas pradėjo tyrinėti, elektronas, protonas ir neutronas buvo vienintelės žinomos pagrindinės dalelės, kurių vaidmuo kuriant atomus buvo suprantamas. Pioną, dalelę, kuri, kaip prognozuojama, turi stiprią atomo branduolius surišančią jėgą, neseniai kosminiuose spinduliuose atrado Cecilis Powellas iš Bristolio universiteto, ir būtent Powello grupėje Perkinsas pradėjo savo tyrinėtojo karjerą.

Powellas pradėjo naudoti fotografines emulsijas kosminiams spinduliams tirti. Ši technika buvo susijusi su važiavimu į didelį aukštį, pvz., „Pic du Midi“, arba naudojant specialiai pritaikytus oro balionus, kad būtų lengviau pasiekti spindulius. Perkinso vadovas buvo GP Thomson, kuris aktyviai dalyvavo Antrajame pasauliniame kare, ir Perkinsas paprašė jo suorganizuoti skrydį iš RAF Benson Oksfordšyre, kad jo fotografinė emulsija pakiltų 30 000 pėdų aukštyje ir skraidytų kelias valandas.

Donaldas Perkinsas
Be tyrimų, Donaldas Perkinsas skaitė daug paskaitų, o jo vadovėliai ir toliau ugdo ir įkvepia naujas dalelių fizikų kartas.

Per kelerius ateinančius metus Perkinsas gavo keletą reikšmingų pionų vaizdų. Jis pirmasis stebėjo neigiamo krūvio piono branduolinį gaudymą ir gavo įrodymų, kad pionas yra nestabilus. Kartu su Powellu ir Peteriu Fowleriu Perkinsas paskelbė kosminių spindulių sąveikos emulsinių vaizdų enciklopediją „Elementariųjų dalelių tyrimas fotografijos metodu“ (1959), kuri buvo naujausia šioje srityje. 1961 m. Perkinsas ir Fowleris pirmą kartą pasiūlė naudoti pioninius spindulius kaip vėžio terapiją.

Kosminių spindulių atradimai paskatino didelės energijos dalelių fizikos, naudojant antžeminius greitintuvus, atsiradimą, dėl kurio buvo atrastas tikras dalelių zoologijos sodas. Buvo įtarta, kad dauguma jų nėra fundamentalūs, tačiau tik 1968 m. buvo tiesioginių įrodymų, kad protonas ir netiesiogiai kiti yra sudaryti iš fundamentalesnių dalelių. Proveržis įvyko per eksperimentus Stanforde, Kalifornijoje, kur elektronai buvo naudojami protono ir neutrono viduje tirti. Tačiau, kad pagrindinės sudedamosios dalys yra kvarkai, buvo nustatyta tik 1972 m. Perkinso įžvalgos dėka.

Tarp dalelių atradimų lavinos buvo ir neutrino 1956 m. Šis elektra neutralus elektrono brolis jį sužavėjo. 1965 m. tapęs elementariųjų dalelių fizikos profesoriumi Oksfordo universitete, kur jis pastatė modernią branduolinės fizikos katedrą. Denysas Wilkinsonas ir Kenas AllenasPerkinsas Cern laboratorijoje Ženevoje pradėjo naudoti neutrinų pluoštus kaip protono zondus. Ten jis tiesiogiai dalyvavo dviejuose proveržio atradimuose, kurie įkvėpė šiuolaikinį standartinį dalelių ir jėgų modelį.

Perkinsas buvo gerai informuotas apie Stanfordo eksperimentus su elektronais ir iš karto, 1968 m., įtikino naujai suformuotą bendradarbiavimo komandą, kuri naudojo Cern’s Gargamelės burbulų kamera kad neutrinų pluoštai galėtų suteikti papildomą protono vidinės struktūros vaizdą. Ši idėja dominavo neutrinų programoje Cerne, ir iki 1972 m. jų duomenys leido išmatuoti šių sudedamųjų dalių elektros krūvius. Rezultatas: protonas ir neutronas yra sudaryti iš kvarkų, sujungtų gliuonais. Iki 1973 m. tai paskatino sukurti modernią stipriai sąveikaujančių dalelių kvantinės chromodinamikos teoriją, kuri yra pagrindinis standartinio modelio pagrindas.

Stipri branduolinė jėga buvo suprantama, tačiau silpnoji jėga, kurios labiausiai žinomas vaidmuo yra kurstyti saulę ir sukelti radioaktyvumo formas, liko mįslė. Nauja teorija, jungianti silpną jėgą su elektromagnetine jėga, dabar gavo pirmąjį patvirtinimą Perkinso ir Gargamelle grupės dėka. Neutrinai yra unikalus silpnosios jėgos zondas. Buvo žinoma, kad jie paima elektros krūvį sąveikaudami su protonais, tačiau atsirandanti teorija, jungianti elektromagnetinę ir silpną sąveiką, reikalavo, kad egzistuotų anksčiau nematyta silpnos jėgos pasekmė, kai neutrinai nepakitę atsimuša nuo protonų.

Donaldas Perkinsas, dešinėje, ir Normanas Barfordas 1948 m. nugrimzdo vamzdį į Aletsch ledyną Jungfraujoche Berno Alpėse, kad patikrintų, ar ledas gali būti naudojamas dalelėms aptikti.
Donaldas Perkinsas, dešinėje, ir Normanas Barfordas 1948 m. nugrimzdo vamzdį į Aletsch ledyną Jungfraujoche Berno Alpėse, kad patikrintų, ar ledas gali būti naudojamas dalelėms aptikti.

Gargamelės eksperimentas suvaidino pagrindinį vaidmenį nustatant šių „neutralių srovių“ egzistavimą, o tai atvėrė kelią galutiniam suvienodintos teorijos patvirtinimui ir Nobelio premijos teoriniams kūrėjams Sheldon Glashow, Abdus Salam ir 1979 m. Stevenas Weinbergas. Apdovanojimo metu suvienijimo agentai, masyvūs W ir Z bozonai, dar nebuvo atrasti. „Gargamelle“ rezultatai, kuriuos labai lėmė Perkinsas, Nobelio komitetas laikė pakankamu įrodymu.

Perkinsas buvo Cern mokslo politikos komiteto narys nuo 1981 iki 1986 m., o vėliau jo pirmininkas, tuo laikotarpiu, kai LEP, Didelis elektronų-pozitronų greitintuvas ir srovės pirmtakas Didysis hadronų greitintuvas buvo statomas. Sukūrus standartinį modelį, ilgas žygis ieškant atramos taško, Higso bozonas, prasidėjo. Perkinso absolventų vadovėlis „Didelės energijos fizikos įvadas“, pirmą kartą išleistas 1972 m., dabar yra ketvirtasis leidimas ir toliau ugdo bei įkvepia naujas dalelių fizikų kartas, dirbančias Didžiajame hadronų greitintuve.

Gimęs Hull mieste, rytų Jorkšyre, Donaldas buvo Gertrūdos ir Džordžo Perkinsų, atitinkamai anglų kalbos ir matematikos mokytojų, sūnus. Išsilavinęs miesto Malet Lambert vidurinėje mokykloje, jis įstojo į Londono imperatoriškąjį koledžą, kur 1945 m. įgijo fizikos bakalauro laipsnį ir 1948 m. daktaro laipsnį. Jis buvo vyresnysis mokslo darbuotojas Karališkoji 1851 m. parodos komisija trejus metus, kol 1951 m. tapo fizikos asistentu Bristolio universitete. Po metų Lorenso radiacijos laboratorijoje Berklyje Kalifornijoje, 1956 m. jis grįžo į Bristolį kaip fizikos dėstytojas, o 1960 m. paskirtas skaitovu. Nuo 1965 m. dirbo Oksfordo universitete, kur dirbo Šv. Kotrynos koledžo bendradarbiu. iki išėjimo į pensiją 1993 m.

1966 m. buvo išrinktas Karališkosios draugijos nariu, o 1997 m. laimėjo Karališkosios draugijos medalį. 1991 m. jis buvo paskirtas CBE.

Perkinsas susituokė su Dorothy Maloney 1955 m. Ji mirė 2021 m., o jį paliko jųdviejų dukterys Venetia ir Michele.

Donaldas Hillas Perkinsas, dalelių fizikas, gimęs 1925 m. spalio 15 d.; mirė 2022 m. spalio 30 d