Войти
| Бруно Бенедетто Росси | |
|---|---|
 | |
| Родился | (1905-04-13) 13 апреля 1905 года. Венеция, Италия |
| Умер | 21 ноября 1993 г. (1993-11-21) (88 лет). Кембридж, Массачусетс, США |
| Гражданство | Итальянское |
| гражданство | итальянец, американец (после 1943 г.) |
| Alma mater | университет Болоньи |
| супруг (-и) | Нора Ломброзо |
| Награды | Медаль Эллиота Крессона (1974). Национальная медаль науки (1983). Премия Вольфа по физике (1987). Медаль Маттеуччи (1991) |
| Научная карьера | |
| Учреждения | Флорентийский университет. Падуанский университет. Манчестерский университет. Чикагский университет. Корнельский университет. Массачусетский технологический институт |
| Советник по докторантуре | Квирино Майорана |
| Докторанты | Джузеппе Оккиалини. Кеннет Грейзен. Мэтью Сэндс. Бернард Грегори. Джордж В. Кларк. Яш Пал |
| Подпись | |
 | |
Бруно Бенедетто Росси (; итальянский: ; 13 апреля 1905 г. - 21 ноября 1993 г.) был итальянским физиком-экспериментатором. Он внес большой вклад в физику элементарных частиц и исследование космических лучей. Выпускник 1927 года Болонского университета, он заинтересовался космическими лучами. Для их изучения он изобрел усовершенствованную электронную схему совпадений и отправился в Эритрею, чтобы провести эксперименты, которые показали, что интенсивность космических лучей с Запада была значительно выше, чем с Востока.
Вынужденный эмигрировать в октябре 1938 года из-за итальянских расовых законов, Росси переехал в Данию, где работал с Нильсом Бором. Затем он переехал в Великобританию, где работал с Патриком Блэкеттом в Университете Манчестера. В конце концов он уехал в Соединенные Штаты, где работал с Энрико Ферми в Чикагском университете, а затем в Корнельском университете. Росси остался в Соединенных Штатах и стал американским гражданином.
Во время Второй мировой войны Росси работал над радаром в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, и он сыграл ключевую роль в Манхэттенский проект, возглавляющий группу в лаборатории Лос-Аламоса, которая проводила эксперименты RaLa. После войны он был завербован Джеррольдом Захариасом в Массачусетском технологическом институте, где Росси продолжал свои довоенные исследования космических лучей.
В 1960-х годах он был пионером рентгеновской астрономии и космической физики плазмы. Его приборы на Explorer 10 обнаружили магнитопаузу, и он инициировал ракетные эксперименты, в результате которых был обнаружен Scorpius X-1, первый внесолнечный источник Рентгеновские лучи.
Росси родился в еврейской семье в Венеции, Италии. Он был старшим из трех сыновей Рино Росси и Лины Минерби. Его отец был инженером-электриком, участвовавшим в электрификации Венеции. Росси обучался дома до четырнадцати лет, после чего он посетил Ginnasio и Liceo в Венеции. Начав учебу в Университете Падуи, он предпринял продвинутую работу в Университете Болоньи, где в 1927 году получил Laurea по физике. Советником диссертации был Квирино Майорана, который был известным экспериментатором и дядей физика Этторе Майорана.
В 1928 году Росси начал свою карьеру в Университет Флоренции в качестве помощника Антонио Гарбассо, основавшего Университетский Физический институт в 1920 году. Он располагался в Арчетри, на холме, возвышающемся над городом. Когда прибыл Росси, Гарбассо был Подестой Флоренции, назначенным фашистским правительством Италии Бенито Муссолини. Однако он привел в Институт группу блестящих физиков, в которую входили Энрико Ферми и Франко Разетти, прежде чем они переехали в Рим, а также Энрико Персико и Джулио Рака. В 1929 году первый аспирант Росси, Джузеппе Оккиалини, получил докторскую степень.
В поисках новаторских исследований Росси обратил свое внимание на космические лучи, которые был обнаружен Виктором Гессом во время полетов на пилотируемых аэростатах в 1911 и 1912 годах. В 1929 году Росси прочитал статью Вальтера Боте и Вернера Кольхёрстера, в которой описывались их открытие заряженных частиц космических лучей, которые проникли через 4,1 сантиметра (1,6 дюйма) золота. Это было удивительно, так как наиболее проникающими заряженными частицами, известными в то время, были электроны от радиоактивного распада, которые могли проникать менее миллиметра золота. По словам Росси, это
пришло как вспышка света, открывшая существование неожиданного мира, полного загадок, который никто еще не начал исследовать. Вскоре мое непреодолимое желание стало участвовать в исследовании.
В 1954 г. Боте был удостоен Нобелевской премии по физике "за метод совпадений и сделанные им открытия. вместе с тем ". Однако его реализация этого метода была очень громоздкой, так как предполагала визуальную корреляцию сфотографированных импульсов. В течение нескольких недель после прочтения его статьи с Кольхёрстером Росси изобрел усовершенствованную электронную схему совпадений, в которой использовались триодные электронные лампы. Схема совпадений Росси имеет два основных преимущества: она обеспечивает очень точное временное разрешение и может обнаруживать совпадения среди любого количества источников импульсов. Эти особенности позволяют идентифицировать интересные события, которые производят совпадающие импульсы на нескольких счетчиках. Эти редкие события выделяются даже при наличии высоких частот несвязанных фоновых импульсов в отдельных счетчиках. Схема не только послужила основой для электронных приборов в ядерной физике и физике элементарных частиц, но также реализовала первую электронную схему И, которая является фундаментальным элементом цифровой логики, широко распространенной в современная электроника.
В то время улучшенная трубчатая версия исходного счетчика Гейгера, изобретенного Гансом Гейгером в 1908 году, только что была разработана его учеником Вальтер Мюллер. Эти трубки Гейгера-Мюллера (трубки или счетчики GM) сделали возможными исследования Боте. С помощью Оккиалини в создании ламп GM и с помощью схемы практических совпадений Росси подтвердил и расширил результаты Боте, который пригласил его посетить Берлин летом 1930 года. при финансовой поддержке Гарбассо Росси участвовал в дальнейших исследованиях проникновения космических лучей. Он также изучал математическое описание Карла Стёрмера траекторий заряженных частиц в магнитном поле Земли. На основе этих исследований он понял, что интенсивность космических лучей, приходящих с востока, может отличаться от интенсивности западных. Из Берлина он представил первый документ, в котором предполагалось, что наблюдения этого эффекта Восток-Запад могут не только подтвердить, что космические лучи являются заряженными частицами, но и определить знак их заряда.
На конференции Римская конференция по ядерной физике в 1931 году Росси встретился с Робертом Милликеном и Артуром Комптоном.Осенью 1931 года Ферми и Орсо Марио Корбино организовали в Риме международную конференцию по ядерной физике, который спонсировался Королевской академией Италии. Ферми пригласил Росси выступить с вводной речью о космических лучах. В зале присутствовали Роберт Милликен и Артур Комптон, оба из которых были удостоены Нобелевской премии по физике в 1923 и 1927 годах соответственно. В течение 1920-х годов Милликен, известный своим экспериментом с каплей масла , провел обширные измерения таинственного излучения, открытого Гессом. Он придумал название «космические лучи» и предположил, что это были фотоны, созданные синтезом водорода в межзвездном пространстве. Ему не понравилось представление доказательств того, что большинство наблюдаемых космических лучей являются энергичными заряженными частицами. Позже Росси писал:
Милликен явно возмущался, что его любимую теорию разрывает на части простой юноша, настолько, что с этого момента он отказывался признавать мое существование. (Оглядываясь назад, я должен признать, что мог бы быть более тактичным в своей презентации.)
Комптон, известный благодаря эффекту Комптона, отреагировал более положительно, так как позже он сказал Росси, что выступление побудило его начать собственное исследование космических лучей.
Сразу после Римской конференции Росси провел два эксперимента, которые привели к значительному прогрессу в понимании космических лучей. лучи. Оба были связаны с тройным совпадением импульсов от трех счетчиков Гейгера; но в первом счетчики были выровнены и разделены свинцовыми блоками, а во втором они были расположены в треугольной конфигурации, так что все три не могли пройти через одну частицу, движущуюся по прямой линии. Результаты первой конфигурации продемонстрировали существование частиц космических лучей, способных проникать через 1 метр (3 фута 3 дюйма) свинца.
Со второй конфигурацией, заключенной в свинцовую коробку, результаты показали, что некоторые космические лучи взаимодействуют в свинце с образованием множества вторичных частиц. В продолжение второго эксперимента он измерил частоту тройных совпадений в зависимости от количества свинца над счетчиками. График зависимости этой скорости от толщины, который стал известен как кривая Росси, показывает быстрый рост по мере увеличения свинцового слоя, за которым следует медленное снижение. Эти эксперименты показали, что космические лучи на уровне земли состоят из двух компонентов: «мягкого» компонента, способного генерировать множество событий из множества частиц, и «жесткого» компонента, способного проходить через свинец большой толщины. В то время физическая природа обоих была загадкой, поскольку они еще не вписывались в растущий объем знаний о ядерной физике и физике элементарных частиц.
В конце 1931 года Росси устроил Оккиалини для работы в Кавендишская лаборатория в Кембриджском университете с Патриком Блэкеттом, с которым он познакомился в Берлине. С помощью новой техники электронного совпадения Оккиалини помог Блэкетту разработать первую камеру Вильсона с контрольным управлением, с помощью которой они подтвердили открытие Карлом Андерсоном позитрона . и сделал вывод, что положительные электроны образуются вместе с отрицательными в результате образования пар . В некоторых событиях наблюдалось до 23 положительных и отрицательных электронов, которые явно были связаны с ливнями мягкой компоненты Росси.
Телескоп Космических лучей Росси В 1932 году Росси выиграл конкурс на занимал академическую должность в итальянском университете и был назначен профессором экспериментальной физики в Падуанском университете. Вскоре после прибытия Росси ректор попросил его руководить проектированием и строительством нового Физического института в Падуе. Хотя эта задача отвлекла его внимание от исследований и преподавания, он охотно выполнил, и институт открылся в 1937 году.
Несмотря на это отвлечение, Росси смог завершить: в 1933 г. - эксперимент по эффекту Восток-Запад, который он начал перед отъездом из Арчетри. Поскольку этот эффект более заметен около экватора, он организовал экспедицию в Асмэру в Эритрее, которая тогда была итальянской колонией на Красном море в широта 15 ° северной широты. Вместе с Серджио Де Бенедетти он установил «телескоп космических лучей», который состоял из двух разделенных на совпадение счетчиков GM, ось максимальной чувствительности которых могла быть направлена в любом направлении. Вскоре стало очевидно, что интенсивность космических лучей с Запада была значительно больше, чем с Востока. Это означало, что приток положительных первичных частиц был больше, чем отрицательных. В то время этот результат был удивительным, потому что большинство исследователей придерживалось предвзятого мнения, что первичными будут отрицательные электроны.
Как только Росси покинул Эритрею, он получил новости о двух наблюдениях аналогичного эффекта Восток-Запад. Они были опубликованы в Physical Review. Один был Томасом Х. Джонсоном, а другой - Комптоном и его учеником Луисом Альваресом, которые сообщили о наблюдениях в Мехико, где широта 19 ° северной широты, потому что другие провел первую экспериментальную эксплуатацию своей важной идеи 1930 года, Росси был разочарован, но опубликовал свои результаты сразу после возвращения в Падую. Позже, вместе с Фредериком К. Хроми, Альварес и Росси запатентовали «Устройство определения вертикали», в котором использовались телескопы космических лучей.
В Эритрее Росси обнаружил еще одно явление, которое станет основной темой его послевоенной космической деятельности. лучевые исследования: обширные атмосферные ливни с космическими лучами. Открытие произошло во время испытаний по определению частоты случайных совпадений между счетчиками Гейгера его детектора. Чтобы гарантировать, что ни одна частица не сможет активировать счетчики, он разложил их в горизонтальной плоскости. В этой конфигурации частота совпадений была больше, чем рассчитанная на основе индивидуальных скоростей и разрешающего времени схемы совпадений. Росси пришел к выводу, что:
... время от времени на записывающее оборудование падает очень обширный дождь частиц, который вызывает совпадения между счетчиками, даже расположенными на большом расстоянии друг от друга.
В 1937 году Росси познакомился с Норой. Ломброзо, дочь профессора физиологии Университета Палермо и Сильвии Форти. Ее дед был известным врачом и криминологом Чезаре Ломброзо, а ее тети и были известными итальянскими писателями и педагогами. В апреле 1938 года Бруно и Нора поженились и создали дом в Падуе.
Хотя Росси избегал политики, некоторые из соратников Росси были активными противниками фашистского государства. Например, он был наставником Эухенио Куриэля, который стал членом коммунистической партии, получив ученую степень в Падуе. Позже, в 1943 году, Куриэль присоединился к сопротивлению в Милане, а в 1945 году был убит солдатами республики Сало, немецкого марионеточного государства. Точно так же, получивший докторскую степень у Росси в 1938 году, в годы войны он чередовал исследования космических лучей и активное участие в итальянских движениях сопротивления в Падуе и Венеции.
Из-за этих ассоциаций, и поскольку оба Росси были евреями, они забеспокоились, поскольку антисемитизм Италии рос под влиянием нацистской Германии. В конце концов, в результате антиеврейских законов, вытекающих из Манифеста расы, Росси был уволен с должности профессора. По его словам:
В конце концов, в сентябре 1938 года я узнал, что больше не являюсь гражданином своей страны и что в Италии моя деятельность как учителя и ученого подошла к концу.
С этой неудачей Росси начал важный этап своей карьеры. Он резюмировал этот период в мемуарах: «Распад« мезотронов »(1939–1943): экспериментальная физика элементарных частиц в эпоху невинности», который он представил на симпозиуме в Фермилаб в 1980 году. 12 В октябре 1938 года Росси уехал в Копенгаген, где датский физик Нильс Бор пригласил его учиться. Пара не собиралась возвращаться в Италию, и Бор облегчил Росси поиск более надежного положения, спонсировав конференцию, на которой присутствовали ведущие физики. Он надеялся, что один из них найдет Росси работу, и вскоре Росси получил приглашение приехать в Манчестерский университет, где Блэкетт создавал крупный центр исследований космических лучей. После приятных двух месяцев в Дании Росси и Нора прибыли в Манчестер.
Пребывание Росси в Манчестере было кратким, но продуктивным. В это время было доступно четкое представление о программном компоненте. В 1934 г. Ганс Бете и Вальтер Гейтлер опубликовали количественное описание не только образования электрон-позитронных пар энергичными фотонами, но также и образования фотонов энергичными фотонами. электроны и позитроны. В Манчестере Росси сотрудничал с Людвигом Яноси в эксперименте, который продемонстрировал правильность теории Бете-Гайтлера второго процесса, которая еще не была полностью подтверждена. В этом эксперименте также была представлена техника анти-совпадений, которая стала повсеместной функцией инструментов для обнаружения и анализа энергичных частиц.
К этому времени наблюдения в камере Вильсона прояснили природу жесткий компонент. В 1936 году Андерсон и его ученик Сет Недермейер обнаружили частицы космических лучей с массой, промежуточной между массой электрона и протона, которые Андерсон назвал «мезотронами». Впоследствии мезотрон стал известен как «μ-мезон», который был сокращен до «мюон ». Незадолго до Копенгагенской конференции Блэкетт предположил, что наблюдаемые вариации интенсивности космических лучей в зависимости от температуры атмосферы могут указывать на нестабильность мезотронов, и провел интенсивные обсуждения с Росси по этому поводу. В результате Росси покинул Манчестер с твердым намерением подтвердить их распад и измерить продолжительность жизни.
Ввиду нависшей над Европой войны Блэкетт и другие посоветовали Росси покинуть Великобританию. В результате он написал Комптону, который пригласил его на летний симпозиум в Чикаго и намекнул, что может появиться работа. В июне 1939 года Rossis отплыли в Нью-Йорк, где их встретили Ферми и его жена Лаура, которые также покинули Италию из-за расовых законов. После краткого воссоединения с Fermis, Rossis предложила поездка в Чикаго Бете. Они с благодарностью приняли предложение и прибыли в Чикагский университет в середине июня 1939 года.
Схема аппарата, использованного в 1939 году Росси, Хиллберри и Хоагом, чтобы показать, что мезотроны нестабильны. Обратите внимание, что угольный поглотитель съемный, а заштрихованные области представляют собой свинцовые поглотители. Сразу после симпозиума по нестабильности мезотрона был достигнут консенсус, что необходимы более точные наблюдения, Росси и Комптон начали планировать эксперимент. Поскольку интенсивность твердого компонента увеличивается с высотой, а плотность воздуха уменьшается, Комптон предложил провести исследования на Маунт Эванс в Колорадо, где он работал в в начале 1930-х годов, и где доступ к исследовательскому участку на высоте 4310 метров (14 140 футов) обеспечивается с помощью живописной дороги Маунт-Эванс, самой высокой асфальтированной дороги в Северной Америке. Он призвал Росси начать серию экспериментов тем летом, прежде чем снег заблокировал дорогу, и для помощи привлек двух своих друзей, Нормана Хиллберри и Дж. Бартона Хога, и студента Уинстона Бостика. Росси и его помощники поспешно собрали оборудование и погрузили его в полуразрушенный автобус, который Комптон позаимствовал у отдела зоологии.
К этому времени было известно, что основной процесс, в результате которого мезотроны теряют энергию, - это потеря энергии ионизации, которая описывается формулой Бете и пропорционален массе на единицу площади пройденного слоя материала. Если бы это был единственный процесс, интенсивность прохождения твердого компонента через слой твердого материала уменьшилась бы на ту же величину, что и в эквивалентном слое воздуха. Росси и его сотрудники обнаружили, что уменьшение было значительно больше в атмосфере, чем в соответствующем слое твердого углерода. Поскольку расстояние, пройденное в воздухе, было намного больше, чем в углероде, они интерпретировали этот результат как свидетельство распада мезотрона и, принимая во внимание эффект релятивистского замедления времени, оценили его средний срок службы в состоянии покоя как примерно 2 микросекунды.
Следующим летом Росси вернулся на гору Эванс, где провел эксперименты около озера Эхо на высоте 3230 метров (10600 футов). С помощью методов антисовпадения установка позволила измерить длину свободного пробега до распада двух групп мезотронов с различным средним импульсом. Результаты, опубликованные с Дэвидом Б. Холлом, не только подтвердили пропорциональность между импульсом частицы и средней длиной свободного пробега мезотронов до распада, которая ожидается на основе теории относительности. теория, но также представила улучшенную оценку времени жизни в состоянии покоя: (2,4 ± 0,3) микросекунды. Эти и результаты предыдущего года были не только первыми, которые окончательно показали, что мезотроны нестабильны, но и первым экспериментальным подтверждением замедления времени движущихся часов, предсказанного теорией относительности.
В Чикаго положение Росси как научного сотрудника не было постоянным, и Комптон не смог найти для него лучшего. Следовательно, он начал поиск работы, во время которого он провел семинар в Корнельском университете, где, по совпадению, смерть создала вакансию на физическом факультете.После того, как этот пригласил Росси на должность, он был назначен адъюнкт-профессором Корнельского университета. Осенью 1940 года, после возвращения в Чикаго из Колорадо, Росси уехал в Итаку.
В Корнелле Росси встретил своего первого американского аспиранта Кеннета Грейзена, с которым он написал статью, «Теория космических лучей», которая была опубликована в Обзоре современной физики и стала известна среди исследователей космических лучей как «Библия». Летом 1941 года Грейзен и физики из Денвера и Боулдера сопровождали Росси на гору Эванс, где они уточнили дозость между импульсами мезотрона и временем жизни до распада. Грейзен и Росси также провели эксперименты, которые показали, в терминах процессов, заданные в «Библии», что не все частицы мягкого компонента могут быть произведены мезотронами жесткого компонента. Они интерпретировали это как доказательство наличия первичных электронов или фотонов, но стало очевидно, что есть избыток возникает в результате распада нейтральных пионов.
После экспедиции 1941 года в Колорадо Росси решил, что вопрос о том, ли распад мезотронов дан ответ. Однако его не удовлетворила точность, с которой было определено время жизни, так, как было положительно зависели от массы мезотрона. Чтобы выполнить прямое измерение, он разработал прибор для измерения временного интервала между прибытием мезотрона в поглотитель, где он остановился, и испусканием электрона, когда мезотрон распадался. Чтобы помочь ему, он заручился с помощью аспиранта Норриса Нересона. В основе эксперимента был «хронометр», представлявший собой электронную схему, которая вырабатывала импульс, высота которого была точно их пропорциональна временному интервалу, и который можно было зарегистрировать, сфотографировав осциллограмму.
. первый преобразователь времени в амплитуду, еще один вклад Росси в электронные экспериментальные методы физики. Для поглотителей из свинца и латуни был построен график зависимости числа распадов от времени. Эти кривые затухания имели ту же экспоненциальную форму, что и обычные радиоактивные вещества, и давали среднее время жизни 2,3 ± 0,2 микросекунды, которое позже было уточнено до 2,15 ± 0,07 микросекунды. После войны Росси обнаружил, что его итальянские коллеги, Марчелло Конверси и Оресте Пиччони, эксперименты, очень похожие на его, и измерили продолжительность жизни в соответствии с его результатом.
Оглядываясь назад на то, что он назвал «Эпохой невинности», Росси писал:
Как возможно, что результаты, касающиеся фундаментальных проблем физики элементарных частиц, могут быть достигнуты с помощью экспериментов почти детской простоты, стоящих всего несколько тысяч. долларов и требуя только помощи одного или двух аспирантов?
Чертежи цилиндрической камеры для быстрых первых из патента США Аллена и Росси: 2485469 По завершении работы над мезотронами Росси повернулся к его вниманию к военным усилиям. В 1942 году, путешествуя из Итаки в Кембридж, штат Массачусетс, он стал консультантом по разработке радара в Радарной лаборатории Массачусетского технологического института.. Здесь, вместе с Грейзеном, он изобрел «установку дальности», которая была запатентована после войны.
В начале июля 1943 года Бете пригласил Росси присоединиться к Манхэттенскому проекту. Через месяц он явился на службу в лабораторию Лос-Аламоса. Несколько недель спустя Нора и их трехлетняя дочь Флоренслись к Росси в Лос-Аламосе, Нью-Мексико. Директор лаборатории, Роберт Оппенгеймер, попросил Росси сформировать группу для разработки диагностических инструментов, необходимых для создания атомной бомбы. Вскоре он понял, что уже существует группа с аналогичной миссией, управляемой швейцарским физиком. Эти двое решили объединить свои усилия в единую «Детекторную группу». Им помогали около двадцати молодых исследователей, в том числе Мэтью Сэндс, «электронный волшебник», который позже получил докторскую степень под руководством Росси, и Дэвид Б. Никодемус, которого Стауб привез из Стэнфордский университет, который был экспертом по детекторам частиц.
Разработка бомбы потребовала создания больших детекторов ионизирующего излучения, чей отклик пропорционален энергии, выделяющейся в детектор и отслеживает быстрые изменения света излучения. Начало с самых ранних исследований радиоактивности , радиация измерялась с точки зрения ионизации, но соп камеры ионизации медленно реагировали на изменения. Чтобы решить эту проблему, Росси и Шта провели тщательные анализы импульсов, когда возникают отдельные заряженные частицы ионы внутри ионизационной камеры. Они поняли, что высокая подвижность свободных электронов, удаленных от ионизированных объектов, означает, что импульсы, производимые отдельными частями, могут быть очень короткими. Вместе с Джеймсом С. Алленом Росси обнаружил газовые науки с высокой подвижностью электронов и низким прилипанием электронов. На основе этих исследований Аллен и Росси изобрели «камера быстрой ионизации», которую они запатентовали после войны. Это было решающим фактором успеха Манхэттенского и широко известная в послевоенных исследованиях физики элементарных частиц.
В апреле 1944 года Манхэттенский проект пережил кризис, когда Группа Эмилио Сегре обнаружила, что плутоний, произведенный в реакторах, не будет работать в плутониевом оружии пушечного типа, таком как «Тонкий Человек ». В ответ Оппенгеймер полностью реорганизовал лабораторию, чтобы сосредоточиться на разработке оружия имплозионного типа.
. Экспериментальная установка для выстрела 78 РаЛа 13 мая 1947 года в каньоне Байо. Каждая прямоугольная коробка содержит восемь цилиндрических ионизационных камер, подобных тем, что изображены на патентных чертежах. Росси был привлечен для реализации метода. Тесты различных конструкций оружия, чтобы получить тот, который произвел точно симметричный сферический взрыв. 99>радиоизотопа лантана-140, расположенной в центре сферы. Термин эксперимент с РаЛа представляет собой сокращение Ра диоактивного Ла нтана. По мере того, как напряжение прогрессировало, сильное увеличение было обнаружено как уменьшение интенсивности гамма-излучения, зарегистрированного вне сборки.
Эксперименты RaLa выявили множество ловушек на пути к успешному сжатию. Чтобы понять проблемные струи, которые мешают ранним конструкциям имплозии, были необходимы другие методы испытаний, но эксперименты RaLa сыграли основную роль в конструкции взрывных линз. В своей истории проекта Лос-Аламос Дэвид Хокинс писал: «RaLa стал самым важным экспериментом, повлиявшим на окончательную конструкцию бомбы».
16 июня. В июле 1945 года плутониевое устройство имплозионного типа было взорвано на территории Тринити около Аламогордо, Нью-Мексико. Кодовое название этого устройства было «Устройство », и его конструкция была очень похожа на оружие Толстяк, которое было сброшено на Нагасаки двадцать четыре дня спустя..
В рамках подготовки к Trinity Росси разработал приборы для регистрации гамма-излучения во время цепной реакции, продолжительность которой должна составить приблизительно 10 наносекунд. Наблюдения в этом масштабе времени были почти за гранью состояния в 1945 году, но скорость реакции была адекватной, поскольку коаксиальные электроды были разделены узким зазором всего в 1 сантр (0,39 дюйма).
Для записи сигнала он установил очень быстрый осциллограф, предоставленный в качестве прототипа DuMont Laboratories, в подземном бункере в нескольких сотнях футов от Гаджета, где он был сфотографирован. Чтобы передать сигнал на осциллограф, он разработал увеличенную коаксиальную линию передачи, внутренний проводник которой уменьшился при переходе от камеры к осциллографу. Поскольку эта конфигурация усиливала сигнал, достигающий осциллографа, в усилении не было необходимости. Чтобы подтвердить это удивительное поведение, Росси проконсультировался с профессором Гарварда Эдвардом Перселлом.
Через несколько дней после теста Росси вошел в темную комнату с Ферми, и, прежде чем вновь проявленная пленка высохла, они смогли вычислить начальную темпы роста ядерной активности, что является важной информацией для будущих разработок оружия. Из трех попыток измерить эту скорость в Тринити, Росси была единственной, которая полностью увенчалась успехом.
С успехом Манхэттенского проекта и Радиационной лаборатории MIT перешел на новый уровень. эпоха «большой науки » финансируется правительством США. Расширение MIT в области ядерной физики было инициировано Джерролдом Р. Захариасом, который отправился в Лос-Аламос в конце войны и нанял Вики Вайскопф и Росси профессорами Массачусетского технологического института. Росси уехал из Лос-Аламоса в Кембридж 6 февраля 1946 года.
В рамках новой Лаборатории ядерных наук, возглавляемой Захариасом, Росси было поручено создать исследование космических лучей. группа в Массачусетском технологическом институте. Чтобы помочь, он нанял четырех молодых ученых, которые работали в Лос-Аламосе в качестве кандидатов наук: Герберта Бриджа, Мэтью Сэндса, Роберта Томпсона и Роберта Уильямса. Двое из сотрудников радиационной лаборатории также пришли работать с ним: Джон Тинлот и Роберт Халсайзер. Все шестеро были более зрелыми, чем обычные аспиранты, поскольку у них был многолетний исследовательский опыт военного времени. Следовательно, им выплачивалась стипендия, аналогичная стипендии научного сотрудника, которая финансировалась Управлением военно-морских исследований и позволяла им поддерживать семьи во время учебы в аспирантуре.
Для этого нового этапа своей деятельности Росси кардинально изменил подход. По его словам:
На новой должности моя деятельность будет сильно отличаться от той, что была в прошлые годы. Затем, работая в одиночку или, самое большее, с помощью нескольких студентов, я собирал инструменты, отнес их к месту, где они должны были использоваться, проводил измерения и анализировал результаты. Теперь я нес ответственность за всю группу, и важна была не моя собственная работа, а работа группы. Моя задача состояла в том, чтобы определить наиболее многообещающие исследовательские программы среди тех, которые были в пределах нашей досягаемости, чтобы помочь там, где требовалась помощь, в планировании оборудования или оценке результатов экспериментов, и все это, не препятствуя индивидуальной инициативе исследователей.
С открытием пиона в 1947 году поиск новых элементарных частиц стал популярной темой исследований. Управляя камерами быстрой ионизации внутри камеры Вильсона, Герберт показал, что регистрируемые ими всплески ионизации в основном вызываются космическими лучами относительно низкой энергии, ядерные взаимодействия которых обычно включают выброс нескольких сильно ионизирующих ядерных фрагментов. На основе этого эффекта он и Росси продемонстрировали, что поведение этих взаимодействий похоже на поведение проникающих ливней.
Группа Росси сосредоточилась на использовании облачных камер для изучения их свойств и взаимодействия. В 1948 году с помощью многопластинчатой камеры Вильсона, в которой свинцовые пластины чередовались с алюминиевыми, Грегори, Росси и Тинло показали, что источником электромагнитной составляющей взаимодействия космических лучей являются преимущественно энергетические фотоны, а не электроны. Этот результат подтвердил предположение Оппенгеймера 1947 года о том, что нейтральные пионы образуются во взаимодействиях вместе с заряженными, и что этот компонент возникает в результате их быстрого распада на фотоны.
Для изучения новых элементарных частиц использовали Бридж и Мартин Аннис. большая прямоугольная многопластинчатая камера Вильсона на озере Эхо. Это расследование послужило основой для докторской диссертации Аннис в 1951 году под руководством Росси. В следующем году эти авторы вместе с другим учеником Росси, Станиславом Ольбертом, показали, как получить информацию об энергии частиц из измерений их многократного рассеяния. Это добавило еще один способ использования камер Вильсона для измерения свойств элементарных частиц. В начале 1953 года Ричард Саффорд и Росси совместно с Бриджем опубликовали всесторонние исследования частиц частиц в камере Вильсона, которые стали известны как каоны. Пейру был посетителем Политехнической школы, где он получил точное значение массы мюона в 1947 году, а Саффорд был учеником Росси.
К 1952 году был зарегистрирован ошелом «зоопарк» элементарных частиц с различными массами, распадами, номенклатурой и надежностью идентификации. Чтобы справиться с этой ситуацией, Блэкетт и Лепренс-Ринге организовали Международную конференцию по космическим лучам в Баньер-де-Бигор в 1953 году. Согласно Джеймсу Кронену, "эта конференция может быть отнесена к той же категории, что и две другие известные конференции, Сольвеевский конгресс 1927 г. и Конференция острова Шелтер 1948 г. "
Лепринс -Ринге попросил Росси кратко изложить новую информацию, представленную на конференции, и предложить номенклатуру для новых частиц. Перед конференцией, в ответ на последнее задание, Росси распространил предложение, чтобы частицы с большой массой, чем у нейтрона, обозначались маленькими греческими буквами, а частицы с большей массой - заглавными греческими буквами. В своем выступлении 11 июля 1953 года он сообщил, что результаты конференции, которые он собрал с помощью Пауэлла и Фреттера, соответствовали этой схеме, которая широко использовалась.
Основным моментом был Лепринс- Заявление Ринге в своем заключительном выступлении: «... в будущем мы должны использовать ускорители частиц». Времен 3 ГэВ Cosmotron уже работает в Брукхейвенской национальной лаборатории, это заявление отразило консенсус среди участников. В результате группа Росси начала сворачивать свои эксперименты в камере Вильсона. Однако в 1954 году Бридж, Ханс Курант, Герберт ДеСтаблер-младший и Росси сообщили о необычном событии, в котором остановившаяся однозарядная частица распалась на три фотона, суммарная энергия которой превышала энергию покоя протона. Это сигнатура аннигиляции антипротона. В следующем году группа во главе с Оуэном Чемберленом и Эмилио Сегре обнаружила антипротоны, за что они были удостоены Нобелевской премии по физике в 1960 году.
Автор Ко времени конференции Баньер-де-Бигорра Росси уже обратил свое внимание на астрофизические последствия явлений космических лучей, особенно обширных атмосферных ливней. После того, как Росси признал в Эритрее, они были тщательно изучены Пьером Оже и Уильямсом. В это время быстро быстрая реакция недавно разработанных сцинтилляционных счетчиков предложила новый способ развития структуры атмосферных ливней. Для этого Росси привлек своего ученика Джорджа Кларка, получившего доктора философии в 1952 году, и Пьеро Басси, посетившего Падуанский университет. Твердый сцинтилляционный материал недоступен, решили использовать терфенил, растворенный в бензине, который является эффективным жидким сцинтиллятором. С помощью трех счетчиков, устройств на крыше здания Массачусетского технологического института зимой 1952/53 г., они появляются, что частицы ливня прибывают в пределах одного или двух метров от диска, который движется со скоростью, близкой к скорости света, в направлении
Этот результат показал, что сцинтилляционные счетчики могут не только определять время прихода ливневых дисков на многих детекторов, разбросанных по большой площади, но и оценивать количество частиц, попадающих на каждый детектор. Эти возможности сочетают в себе метод "быстрого определения времени" для определения местоположения ливней с методом выбора плотности для определения их размера и местоположения их осей.
С этим прогрессом Росси Группа начала крупный эксперимент, который мог измерить как первичную энергию, так и направление прихода широких атмосферных ливней. В этой работе участвовали: Джордж Кларк, Уильям Краушаар, Джон Линсли, Джеймс Эрл и Фрэнк Щерб. Краушаар пришел в Массачусетский технологический институт из Корнелла в 1949 году, получив докторскую степень под руководством Кеннета Грейзена. При поддержке профессора Дональда Мензела, который был директором обсерватории Гарвардского колледжа, группа Росси разместила пятнадцать жидких сцинтилляторов площадью 1 квадратный метр (11 квадратных футов) на лесистой территории обсерватории Станция Агассиз. Сигналы передавались по кабелям в хижину Quonset, где они отображались на пятнадцати осциллографах и записывались фотографически.
Вскоре после начала одного эксперимента запись данных о ливне молния воспламенила горючую жидкость из счетчиков. Местные пожарные быстро потушили возникший пожар, прежде чем он распространился на близлежащие деревья, пропитанные дождевой водой. Не разрешили возобновить режимы работы. Чтобы устранить угрозу возгорания, Кларк, Фрэнк Шерб и Уильям Б. Смит создан «фабрику» по производству негорючих пластиковых сцинтилляционных дисков толщиной 10 сантиметров (3,9 дюйма) и диаметром примерно 1 метр (3 фута 3 дюйма)..
После перехода на пластик в конце весны 1956 года эксперимент продолжался непрерывно. Его результаты были опубликованы в Nature и Physical Review. Наиболее важные результаты были резюмированы Росси как:
1. Точное измерение плотности частиц ливня как функции расстояния от центра ливня.. 2. Измерение энергии первичных частиц, ответственных за ливни, от 10 электронвольт до 10 электронвольт.. 3. Доказательство того, что эти частицы прибывают практически в равном количестве со всех сторон.. 4. Наблюдение за частицей с энергией, близкой к 10 электрон-вольт.
Когда эксперимент Агассиса подошел к концу, группа поняла, что наблюдения вблизи экватора и в южном полушарии необходимы для расширения их вывода о том, что направления прихода атмосферного ливня почти изотропны. Следовательно, Кларк в сотрудничестве с Викрамом Сарабхаи провел свой небольшой эксперимент в Кодайканале, Индия, на широте 10 ° северной широты, и подтвердил отсутствие анизотропии. Позже, по предложению Исмаэля Эскобара, оборудование Агассиса было перемещено в Эль-Альто на высоте 4200 метров на Боливийском плато на 16 ° южной широты. Здесь Кларк, Эскобар и Хуан Херсил обнаружили анизотропии нет, но они показали, что структура атмосферных ливней при их максимальном развитии отличается от структуры на уровне моря.
Максимальная энергия частицы, зарегистрированная в эксперименте Агассиса, 10 электрон-вольт, близко к энергиям, выше которых заряженные частицы не могут удерживаться галактическим диском типичными межзвездными магнитными полями в 10 гаусс. Для обнаружения ливней с такой энергией требуется массив детекторов очень больших размеров. Джон Линсли согласился взять на себя ответственность за создание такого массива. Он поступил в Массачусетский технологический институт в 1954 году из Университета Миннесоты, где получил докторскую степень под руководством Эдварда П. Нея. Вскоре к нему присоединился, которого Росси завербовал из группы Оккиалини в Миланском университете.
Поскольку под Бостоном не было достаточно большого участка открытой земли, массив был построен на территории полупустынной территории, известной как Вулкан. Ранчо, примерно в 16 милях (26 км) к западу от Альбукерке, Нью-Мексико, на высоте 1770 метров (5,810 футов). В течение 1957 и 1958 годов Линсли и Скарси развернули 19 сцинтилляционных счетчиков, в которых использовались флуоресцентные пластиковые диски, подобные тем, что используются в детекторах Агассиса, за исключением того, что каждый счетчик включал четыре диска, просматриваемых четырьмя фотоумножителями. Первоначально площадь массива составляла 2,5 * 10 м, что можно сравнить с 10 м Агассиса, но в 1960 году, после того как Скарси вернулся в Милан, Линсли распространил детекторы на площади 10 м.
Результаты эксперимента Volcano Ranch показали, что интенсивность космических лучей плавно уменьшается с энергией от 10 до 10 электрон-вольт. и что основные цвета в этом диапазоне прибывают изотропно. Особое значение имело обнаружение единственной частицы, энергия которой в 10 электрон-вольт превышает максимум, который может удерживаться в галактическом диске галактическими магнитными полями. Частицы этих энергий могут возникать только в галактическом гало или в за пределами галактики, и их существование не согласуется с пределом Грейзена-Зацепина-Кузьмина.
4 октября 1957 года Советский Союз запустил первый искусственный спутник Земли, Спутник 1. Это событие положило начало кризису спутника, «волне почти истерии» среди удивленной американской общественности. В ответ правительство США увеличило финансирование Национального научного фонда и в 1958 году создало как Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), так и Агентство перспективных исследовательских проектов., которое было переименовано в Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) в 1972 году. 4 июня 1958 года, через два дня после принятия закона о создании НАСА, Детлев В. Бронк, председатель Национальная академия наук встретилась с главами этих трех агентств, чтобы создать новый консультативный орган, Совет по космическим наукам, чтобы дать рекомендации по расширению космических исследований и убедиться, что финансирование фундаментальной науки будет должным образом подчеркнуто.
спутник Explorer 10. Белая круглая крышка закрывает отверстие кубка Фарадея Массачусетского технологического института. Совет директоров созвал свое первое заседание 27 июня 1958 года. Только четыре члена уже участвовали в космических исследованиях: Росси, Лео Голдберг,, Джон Симпсон и Джеймс Ван Аллен. Росси сформировал подкомитет, в который вошли Томас Голд, Филип Моррисон и биолог Сальвадор Лурия, которые согласились с желательностью исследования плазмы в межпланетном пространстве. Следовательно, Росси решил направить усилия своей группы на ее изучение. Росси разработал и протестировал плазменный зонд с помощью Герберта Бриджа на основе классической чашки Фарадея. Однако для усиления реакции прибора на положительно заряженные протоны и для подавления его реакции на фотоэлектроны, производимые солнечным светом, внутри чашки были развернуты четыре решетки. Ключевым нововведением было модулирующее напряжение, подаваемое на одну из решеток, которое преобразовывало сигнал в переменный ток, пропорциональный потоку протонов и не загрязненный каким-либо вкладом фотоэлектронов.
После интенсивного лоббируя Гомера Ньюэлла, заместителя директора НАСА по программам космических полетов, Росси обеспечил возможность полета на Explorer 10, «первом отечественном спутнике Годдарда ». Необъявленная цель состояла в том, чтобы поразить Луну, но после запуска 25 марта 1961 года спутник вышел на сильно вытянутую орбиту вокруг Земли, чей апогей на 70% расстояния до Луны был достаточно коротким.
Тем не менее, за 52 часа данных, записанных зондом Массачусетского технологического института до того, как разрядился аккумулятор, группа Росси обнаружила переход между двумя отдельными регионами вокруг Земли. Рядом с Землей. были довольно сильные и хорошо организованные магнитные поля, но никаких признаков межпланетных протонов. На высоте 22 земных радиусов космический аппарат вошел в область, где магнитные поля были более слабыми и нерегулярными, и где наблюдался значительный поток протонов, идущих с общего направления на Солнце. Несколько раз в течение оставшейся части полета этот поток исчезал, а затем снова появлялся, что указывало на то, что космический корабль летел близко к границе между двумя областями и что эта граница двигалась неравномерно. В конце концов, эта граница стала известна как магнитопауза.
Под Бриджем и Росси, группа космической плазмы Массачусетского технологического института включала Фрэнка Шерба, Эдвина Лайона, Алана Лазаруса, Альберто Боннетти, Альберто Эгиди, Джона Белчера и жену Очкиалини. Его чашки Фарадея собирали данные о плазме по всей Солнечной системе: около Земли на OGO-1, OGO 3 и IMP 8, в межпланетном пространстве на WIND, и в Heliosphere и Heliosheath на Voyager 1 и Voyager 2.
Марджори Таунсенд обсуждает Работа спутника X-ray Explorer с Бруно Росси во время предполетных испытаний в Центре космических полетов им. Годдарда НАСА В качестве консультанта American Science and Engineering, Inc. Росси инициировал ракетные эксперименты, в ходе которых был обнаружен первый внесолнечный источник рентгеновских лучей, Scorpius X-1. Росси был назначен профессором института Массачусетского технологического института в 1966 году.
Росси ушел из Массачусетского технологического института в 1970 году. С 1974 по 1980 год он преподавал в Университете Палермо. Выйдя на пенсию, он написал ряд монографий и автобиографию 1990 года «Моменты из жизни ученого», которая была опубликована Cambridge University Press. Он умер от остановки сердца в своем доме в Кембридже 21 ноября 1993 года. Его пережили жена Нора, дочери Флоренс и Линда и сын Фрэнк. Он был кремирован, и его прах находится на кладбище церкви Сан-Миниато-аль-Монте, откуда открывается вид на Флоренцию и холм Арчетри.
