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BIOGRAFIEN GROSSER WISSENSCHAFTLER
Gell-Mann Murray. Biographie eines Wissenschaftlers
Verzeichnis / Biografien großer Wissenschaftler
Murray Gell-Mann wurde am 15. September 1929 in New York als jüngster Sohn der aus Österreich ausgewanderten Arthur und Pauline (Reichstein) Gell-Mann geboren. Im Alter von fünfzehn trat Murry in die Yale University ein. 1948 schloss er sein Studium mit dem Bachelor of Science ab. Die folgenden Jahre verbrachte er als Doktorand am Massachusetts Institute of Technology. Hier promovierte Gell-Mann 1951 in Physik. Nach einem einjährigen Aufenthalt am Princeton Institute for Basic Research (New Jersey) begann Gell-Mann an der University of Chicago bei Enrico Fermi zu arbeiten, zunächst Lecturer (1952–1953), dann Assistant Professor (1953–1954) und an außerplanmäßiger Professor (1954-1955. XNUMX). Das wissenschaftliche Hauptinteressengebiet des jungen Wissenschaftlers, die Elementarteilchenphysik, befand sich in den fünfziger Jahren im Aufbaustadium. Das Hauptmittel der experimentellen Forschung in diesem Zweig der Physik waren Beschleuniger, die einen Teilchenstrahl auf ein stationäres Ziel „schießen“: Wenn die einfallenden Teilchen mit dem Ziel kollidieren, wurden neue Teilchen geboren. Mit Hilfe von Beschleunigern gelang es Experimentatoren, neben den bereits bekannten Protonen, Neutronen und Elektronen mehrere neue Arten von Elementarteilchen zu erhalten. Theoretische Physiker versuchten, ein Schema zu finden, das es ermöglichen würde, alle neuen Teilchen zu klassifizieren. Wissenschaftler haben Teilchen mit ungewöhnlichem (seltsamem) Verhalten entdeckt. Die Geburtsrate solcher Teilchen infolge bestimmter Kollisionen deutete darauf hin, dass ihr Verhalten durch die starke Wechselwirkung bestimmt wird, die durch Geschwindigkeit gekennzeichnet ist. Starke, schwache, elektromagnetische und gravitative Wechselwirkungen bilden vier grundlegende Wechselwirkungen, die allen Phänomenen zugrunde liegen. Gleichzeitig zerfielen die seltsamen Teilchen ungewöhnlich lange, was unmöglich wäre, wenn ihr Verhalten von der starken Wechselwirkung bestimmt würde. Die Zerfallsrate der seltsamen Teilchen schien darauf hinzudeuten, dass dieser Prozess von einer viel schwächeren Wechselwirkung bestimmt wurde. Gell-Mann konzentrierte sich auf die Lösung dieser schwierigsten Aufgabe. Als Ausgangspunkt seiner Konstruktionen wählte er das als Ladungsunabhängigkeit bekannte Konzept. Seine Essenz liegt in einer bestimmten Gruppierung von Partikeln, die ihre Ähnlichkeit betont. Obwohl sich beispielsweise Proton und Neutron in ihrer elektrischen Ladung unterscheiden (das Proton hat eine Ladung von - + 1, das Neutron - 0), sind sie in jeder anderen Hinsicht identisch. Daher können sie als zwei Arten derselben Art von Teilchen betrachtet werden, Nukleonen genannt, die eine durchschnittliche Ladung oder einen Ladungsschwerpunkt von 1/2 haben. Es ist üblich zu sagen, dass ein Proton und ein Neutron ein Dublett bilden. Andere Partikel können auch in ähnlichen Dubletts oder in Gruppen von drei Partikeln, die als Tripletts bezeichnet werden, oder in "Gruppen" enthalten sein, die nur aus einem Partikel bestehen, die als Singuletts bezeichnet werden. Der allgemeine Name für eine Gruppe, die aus einer beliebigen Anzahl von Teilchen besteht, ist ein Multiplett. Alle Versuche, seltsame Teilchen auf ähnliche Weise zu gruppieren, sind gescheitert. Bei der Entwicklung seines Schemas für ihre Gruppierung entdeckte Gell-Mann, dass sich die durchschnittliche Ladung ihrer Multipletts von der durchschnittlichen Ladung der Nukleonen unterscheidet. Er kam zu dem Schluss, dass dieser Unterschied eine grundlegende Eigenschaft seltsamer Teilchen sein könnte, und schlug vor, eine neue Quanteneigenschaft namens Strangeness einzuführen. Aus algebraischen Gründen ist die Seltsamkeit eines Teilchens gleich der doppelten Differenz zwischen der durchschnittlichen Multiplettladung und der durchschnittlichen Nukleonenladung +1/2. Gell-Mann zeigte, dass Fremdheit in allen Reaktionen erhalten bleibt, an denen die starke Kraft beteiligt ist. Mit anderen Worten, die Gesamtfremdheit aller Teilchen vor der starken Wechselwirkung muss absolut gleich der Gesamtfremdheit aller Teilchen nach der Wechselwirkung sein. Die Fremdheitserhaltung erklärt, warum der Zerfall solcher Teilchen nicht durch die starke Wechselwirkung bestimmt werden kann. Wenn einige andere nicht-seltsame Teilchen kollidieren, werden paarweise seltsame Teilchen erzeugt. In diesem Fall kompensiert die Fremdheit eines Teilchens die Fremdheit des anderen. Wenn zum Beispiel ein Partikel in einem Paar die Seltsamkeit +1 hat, dann ist die Seltsamkeit des anderen -1. Deshalb ist die Gesamtfremdheit von nicht-fremden Teilchen sowohl vor als auch nach der Kollision gleich 0. Nach der Geburt fliegen fremde Teilchen auseinander. Ein isoliertes fremdes Teilchen kann aufgrund der starken Wechselwirkung nicht zerfallen, wenn seine Zerfallsprodukte Teilchen mit null Fremdheit sein müssen, da ein solcher Zerfall die Erhaltung der Fremdheit verletzen würde. Gell-Mann zeigte, dass auch die elektromagnetische Kraft (deren charakteristische Zeit zwischen den Zeiten der starken und schwachen Wechselwirkung liegt) Fremdheit behält. So überleben seltsame Teilchen, nachdem sie geboren wurden, bis zum Zerfall, der durch die schwache Wechselwirkung bestimmt wird, die die Fremdheit nicht bewahrt. Der Wissenschaftler veröffentlichte seine Ideen 1953. 1955 heiratete Gell-Mann die Archäologin J. Margaret Dow. Sie hatten einen Sohn und eine Tochter. Die Frau des Wissenschaftlers starb 1981. 1955 wurde Gell-Mann außerordentlicher Professor an der Fakultät des Caltech; im nächsten Jahr ist er ordentlicher Professor, und 1967 übernahm er die Ehrenprofessur, die im Gedenken an Robert E. Milliken eingerichtet wurde. 1961 entdeckte Gell-Mann, dass das System von Multipletts, das er zur Beschreibung seltsamer Teilchen vorschlug, in ein viel allgemeineres theoretisches Schema aufgenommen werden konnte, das es ihm ermöglichte, alle stark wechselwirkenden Teilchen in "Familien" zu gruppieren. Der Wissenschaftler nannte sein Schema den achtfachen Pfad (in Analogie zu den acht Attributen eines rechtschaffenen Lebens im Buddhismus), da einige Teilchen in Familien mit jeweils acht Mitgliedern gruppiert wurden. Das von ihm vorgeschlagene Partikelklassifizierungsschema ist auch als Oktalsymmetrie bekannt. Bald schlug der israelische Physiker Yuval Neeman unabhängig von Gell-Mann eine ähnliche Klassifizierung von Teilchen vor. Der achtfache Pfad des amerikanischen Wissenschaftlers wird oft mit Mendelejews Periodensystem der chemischen Elemente verglichen, in dem chemische Elemente mit ähnlichen Eigenschaften in Familien eingeteilt werden. Wie Mendeleev, der einige leere Zellen im Periodensystem hinterließ, um die Eigenschaften noch unbekannter Elemente vorherzusagen, ließ Gell-Mann in einigen Familien von Teilchen freie Plätze und schlug vor, welche Teilchen mit den richtigen Eigenschaften die „Leerräume“ füllen sollten. Seine Theorie wurde 1964 nach der Entdeckung eines dieser Teilchen teilweise bestätigt. Im Jahr 1963 entdeckte Gell-Mann als Gastprofessor am Massachusetts Institute of Technology, dass die detaillierte Struktur des Achtfachpfads durch die Annahme erklärt werden konnte, dass jedes an der starken Wechselwirkung beteiligte Teilchen aus einem Triplett von Teilchen mit einer Bruchteilladung bestehe elektrische Ladung des Protons. Die gleiche Entdeckung machte der amerikanische Physiker George Zweig, der am Europäischen Zentrum für Kernforschung arbeitete. Gell-Mann nannte gebrochen geladene Teilchen Quarks und entlehnte das Wort aus James Joyces Finnegans Wake („Drei Quarks für Mr. Mark!“). Quarks können eine Ladung von +2/3 oder -1/3 haben. Es gibt auch Antiquarks mit Ladungen von -2/3 oder +1/3. Ein Neutron ohne elektrische Ladung besteht aus einem Quark mit einer Ladung von +2/3 und zwei Quarks mit einer Ladung von -1/3. Ein Proton mit der Ladung +1 besteht aus zwei Quarks mit der Ladung +2/3 und einem Quark mit der Ladung -1/3. Quarks mit gleicher Ladung können sich in anderen Eigenschaften unterscheiden, d. h. es gibt mehrere Arten von Quarks mit gleicher Ladung. Verschiedene Kombinationen von Quarks ermöglichen die Beschreibung aller stark wechselwirkenden Teilchen. 1969 erhielt der Wissenschaftler den Nobelpreis für Physik „für Entdeckungen im Zusammenhang mit der Klassifizierung von Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen“. Bei der Preisverleihung bemerkte Ivar Waller von der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften, dass Gell-Mann „seit mehr als einem Jahrzehnt als führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der Teilchentheorie gilt“. Die von ihm vorgeschlagenen Methoden gehören laut Waller „zu den mächtigsten Mitteln der weiteren Forschung in der Elementarteilchenphysik“. Unter Gell-Manns anderen Beiträgen zur theoretischen Physik sind der von ihm zusammen mit Richard F. Feynman vorgeschlagene Begriff der "Ströme" schwacher Wechselwirkungen und die nachfolgende Entwicklung der "Algebra der Ströme" zu erwähnen. Gell-Mann liebt Vogelbeobachtung, Wandern. Ein weiteres seiner Hobbys ist es, Orte zu besuchen, die von der Zivilisation unberührt sind. 1969 half der Wissenschaftler bei der Organisation eines von der US-amerikanischen National Academy of Sciences finanzierten Umweltforschungsprogramms. Er interessiert sich auch für historische Linguistik. Gell-Mann ist Fellow der American Academy of Arts and Sciences und Foreign Fellow der Royal Society of London. Für seine Verdienste um die Wissenschaft erhielt er den Danny Heineman Prize der American Physical Society (1959), den Ernest Orlando Lawrence Physics Prize der United States Atomic Energy Commission (1966), die Franklin Medal des Franklin Institute (1967), und die John J. Carty-Medaille der US National Academy of Sciences (1968). Autor: Samin D. K.
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