[والدي] نصحني بأن أجلس كل بضعة أشهر في كرسي القراءة الخاص بي طوال المساء، وأغمض عيني وأحاول التفكير في مسائل جديدة لحلها. أخذت نصيحته على محمل الجد وكنت سعيداً منذ ذلك الحين بأنه أعطاني هذه النصيحة.
Luis Walter Alvarez كان فيزيائياً تجريبياً أمريكياً ومخترعاً وأستاذاً حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1968 لتطويره حجرة الفقاعات الهيدروجينية التي مكنت من اكتشاف حالات الرنين في فيزياء الجزيئات. علقت المجلة الأمريكية للفيزياء بالقول: "Luis Alvarez كان أحد أكثر الفيزيائيين التجريبيين موهبة وإنتاجية في القرن العشرين."
بعد حصوله على درجة الدكتوراه من جامعة شيكاغو عام 1936، ذهب Alvarez للعمل مع Ernest Lawrence في مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا في Berkeley. ابتكر Alvarez مجموعة من التجارب لمراقبة التقاط إلكترون K في النوى المشعة، التي تنبأت بها نظرية تسوس بيتا لكن لم تُلاحظ من قبل. أنتج التريتيوم باستخدام السيكلوترون وقاس عمره. بالتعاون مع Felix Bloch، قاس اللحظة المغناطيسية للنيوترون.
في عام 1940 انضم Alvarez إلى مختبر الإشعاع في MIT، حيث ساهم في عدد من مشاريع الرادار خلال الحرب العالمية الثانية، من التحسينات المبكرة على منارات رادار التعريف الصديق أو العدو IFF، والتي تُسمى الآن محاكيات الإرسال، إلى نظام يُعرف باسم VIXEN لمنع الغواصات العدوة من إدراكها أنها تم اكتشافها بواسطة الرادارات الميكروويف الجوية الجديدة. كانت الغواصات العدوة تنتظر حتى يصبح إشارة الرادار قوية ثم تغطس، هاربة من الهجوم. لكن VIXEN أرسلت إشارة رادار كانت قوتها مساوية لمكعب المسافة إلى الغواصة بحيث عندما اقتربوا من الغواصة، كانت الإشارة - كما قاسها الطاقم على الغواصة - تضعف تدريجياً، وافترض طاقم الغواصة أن الطائرة كانت تبتعد ولم تغطس. نظام الرادار الذي اشتهر به Alvarez والذي لعب دوراً رئيسياً في الملاحة الجوية، خاصة في جسر برلين الجوي بعد الحرب، كان Ground Controlled Approach أو GCA. قضى Alvarez بضعة أشهر في جامعة شيكاغو يعمل على المفاعلات النووية مع Enrico Fermi قبل القدوم إلى Los Alamos للعمل مع Robert Oppenheimer على مشروع مانهاتن. عمل Alvarez على تصميم عدسات انفجارية وتطوير منفجرات بأسلاك جسرية. كعضو في Project Alberta، راقب اختبار Trinity النووي من طائرة B-29 Superfortress، وفيما بعد قصف Hiroshima من طائرة B-29 باسم The Great Artiste.
بعد الحرب، كان Alvarez متورطاً في تصميم حجرة فقاعات الهيدروجين السائل التي سمحت لفريقه بالتقاط ملايين الصور لتفاعلات الجزيئات وتطوير أنظمة كمبيوتر معقدة لقياس وتحليل هذه التفاعلات واكتشاف عائلات كاملة من الجزيئات الجديدة وحالات الرنين. أسفرت هذه الأعمال عن حصوله على جائزة نوبل عام 1968. كان متورطاً في مشروع لتصوير أهرامات مصر بالأشعة السينية للبحث عن حجرات غير معروفة. مع ابنه، الجيولوجي Walter Alvarez، طور فرضية Alvarez التي تقترح أن الحدث الانقراضي الذي قضى على الديناصورات غير الطائرة كان نتيجة تأثير كويكب.
كان Alvarez عضواً في مجموعة JASON Defence Advisory Group وفي Bohemian Club والحزب الجمهوري.
الحياة المبكرة
وُلد Luis Walter Alvarez في San Francisco في 13 يونيو 1911، الطفل الثاني والابن الأكبر لـ Walter C. Alvarez، وهو طبيب، وزوجته Harriet née Smyth، وحفيد Luis F. Álvarez، وهو طبيب إسباني ولد في Asturias، Spain، وعاش في Cuba لفترة ما واستقر أخيراً في الولايات المتحدة، الذي اكتشف طريقة أفضل لتشخيص الجذام البقعي. كان لديه أخت أكبر، Gladys، وأخ أصغر، Bob، وأخت أصغر، Bernice. عمته، Mabel Alvarez، كانت فنانة كاليفورنيا متخصصة في الرسم بالزيت.
التحق بمدرسة Madison في San Francisco من 1918 إلى 1924، ثم التحق بـ San Francisco Polytechnic High School. في عام 1926، أصبح والده باحثاً في Mayo Clinic، وانتقلت العائلة إلى Rochester, Minnesota، حيث التحق Alvarez بـ Rochester High School. كان يتوقع دائماً الالتحاق بجامعة كاليفورنيا في Berkeley، لكن بإلحاح من معلميه في Rochester، ذهب بدلاً من ذلك إلى جامعة Chicago، حيث حصل على درجة البكالوريوس عام 1932، وعلى درجة الماجستير عام 1934، وعلى درجة الدكتوراه عام 1936. في مرحلة البكالوريوس، كان عضواً في إخوة Phi Gamma Delta. كدراسات عليا انتقل إلى Gamma Alpha.
في عام 1932، وهو طالب دراسات عليا في Chicago، اكتشف الفيزياء هناك وكان لديه الفرصة النادرة لاستخدام معدات الفيزيائي الأسطوري Albert A. Michelson. قام Alvarez أيضاً ببناء جهاز من أنابيب عداد Geiger مرتبة كتلسكوب أشعة كونية، وتحت إشراف مستشاره الأكاديمي Arthur Compton، أجرى تجربة في Mexico City لقياس ما يُسمى بتأثير East-West للأشعة الكونية. لاحظ المزيد من الإشعاع الوارد من الغرب، واستنتج Alvarez أن الأشعة الكونية الأولية كانت موجبة الشحنة. قدم Compton الورقة الناتجة إلى Physical Review، مع وضع اسم Alvarez في الأعلى.
كان Alvarez لاأدرياً.
الأعمال المبكرة
كانت أخت Alvarez، Gladys، تعمل لصالح Ernest Lawrence كسكرتيرة بدوام جزئي، وذكرت Alvarez لـ Lawrence. قام Lawrence بدعوة Alvarez لجولة في معرض Century of Progress في Chicago معه. بعد انتهاءه من امتحاناته الشفهية في عام 1936، طلب Alvarez، الذي كان مخطوباً على Geraldine Smithwick، من أخته أن تتحقق مما إذا كان لدى Lawrence أي وظائف متاحة في مختبر الإشعاع. وصلت برقية قريباً من Gladys بعرض عمل من Lawrence. بدأ هذا جمعية طويلة مع جامعة كاليفورنيا في Berkeley. تزوج Alvarez و Smithwick في أحد الكنائس الموجودة في جامعة Chicago ثم توجهوا إلى كاليفورنيا. كان لديهم طفلان، Walter و Jean. تم الطلاق عام 1957. في 28 ديسمبر 1958، تزوج من Janet L. Landis، وأنجب طفلين آخرين، Donald و Helen.
في مختبر الإشعاع عمل مع فريق Lawrence التجريبي، الذي دعمته مجموعة من الفيزيائيين النظريين برئاسة Robert Oppenheimer. ابتكر Alvarez مجموعة من التجارب لمراقبة التقاط إلكترون K في النوى المشعة، التي تنبأت بها نظرية تسوس بيتا لكن لم تُلاحظ من قبل. باستخدام المغناطيسات لدفع البوزيترونات والإلكترونات الصادرة من مصادره المشعة، صمم عداد Geiger ذا غرض خاص للكشف عن أشعة X "الناعمة" القادمة من التقاط K فقط. نشر نتائجه في Physical Review عام 1937.
عندما يتم قصف الديوتيريوم (الهيدروجين-2) بالديوتيريوم، فإن تفاعل الاندماج ينتج إما التريتيوم (الهيدروجين-3) بالإضافة إلى بروتون أو الهيليوم-3 بالإضافة إلى نيوترون 2H + 2H → 3H + p أو 3He + n. هذا أحد أساسي تفاعلات الاندماج، وأساس السلاح الحراري النووي والبحث الحالي عن الاندماج النووي المنضبط. في ذلك الوقت كانت استقرارية هذين الناتجين للتفاعل غير معروفة، لكن بناءً على النظريات القائمة، اعتقد Hans Bethe أن التريتيوم سيكون مستقراً والهيليوم-3 غير مستقر. أثبت Alvarez العكس بواسطة استخدام معرفته بتفاصيل تشغيل السيكلوترون بقطر 60 بوصة. قام بمعايرة الجهاز لتسريع نوى الهيليوم-3 المتأينة بشكل مضاعف وتمكن من الحصول على شعاع من الأيونات المسرعة، وبالتالي استخدم السيكلوترون كنوع من مطياف الكتلة الفائق. نظراً لأن الهيليوم المسرع جاء من آبار غازية عميقة حيث كان موجوداً لملايين السنين، كان يجب أن يكون مكون الهيليوم-3 مستقراً. بعد ذلك، أنتج Alvarez التريتيوم المشع باستخدام السيكلوترون وتفاعل 2H + 2H وقاس عمره النصفي.
في عام 1938، وباستخدام معرفته بالسيكلوترون مرة أخرى واخترع ما يُعرف الآن باسم تقنيات وقت الطيران، ابتكر Alvarez شعاعاً أحادياً الطاقة من النيوترونات الحرارية. باستخدام هذا، بدأ سلسلة طويلة من التجارب، بالتعاون مع Felix Bloch، لقياس اللحظة المغناطيسية للنيوترون. أسفرت نتيجتهما البالغة μ = 1.93±0.02 μN، المنشورة في عام 1940، عن تقدم كبير على الأعمال السابقة.
الحرب العالمية الثانية
مختبر الإشعاع
أثبتت بعثة Tizard البريطانية إلى الولايات المتحدة عام 1940 لكبار العلماء الأمريكيين التطبيق الناجح للمغناطيسات المجوفة لإنتاج رادار نبضي بموجات قصيرة. لجنة البحث الدفاعي الوطني، التي تم إنشاؤها قبل بضعة أشهر فقط من قبل الرئيس Franklin Roosevelt، أنشأت مختبراً وطنياً مركزياً في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT لغرض تطوير التطبيقات العسكرية لرادار الميكروويف. قام Lawrence على الفور بتجنيد أفضل "cyclotroneers" له، من بينهم Alvarez، الذي انضم إلى هذا المختبر الجديد، المعروف باسم مختبر الإشعاع، في 11 نوفمبر 1940. ساهم Alvarez في عدد من مشاريع الرادار، من التحسينات المبكرة على منارات رادار التعريف الصديق أو العدو IFF، والتي تُسمى الآن محاكيات الإرسال، إلى نظام يُعرف باسم VIXEN لمنع الغواصات العدوة من إدراكها أنها تم اكتشافها بواسطة الرادارات الميكروويف الجوية الجديدة.
كان أحد المشاريع الأولى هو بناء معدات للانتقال من رادار الموجات الطويلة البريطاني إلى نظام الموجات الدقيقة ذي النطاق السنتيمتري الجديد الممكّن بواسطة المغناطيس المجوف. أثناء العمل على نظام Microwave Early Warning MEW، اخترع Alvarez هوائياً خطياً ثنائي القطب لم يقمع فقط الفصوص الجانبية غير المرغوب فيها لحقل الإشعاع، بل كان يمكن أيضاً مسحه إلكترونياً دون الحاجة إلى المسح الميكانيكي. كان هذا أول هوائي مصفوفة طوري ميكروويف، واستخدمه Alvarez ليس فقط في MEW بل في نظامي رادار إضافيين. مكّن الهوائي رادار القصف الدقيق Eagle لدعم القصف الدقيق في الطقس السيء أو من خلال الغيوم. تم إكماله في وقت متأخر جداً من الحرب؛ على الرغم من أن عدداً من طائرات B-29 تم تجهيزها بـ Eagle وعملت بشكل جيد، إلا أنها جاءت متأخرة جداً لإحداث فارق كبير.
نظام الرادار الذي اشتهر به Alvarez والذي لعب دوراً رئيسياً في الملاحة الجوية، خاصة في جسر برلين الجوي بعد الحرب، كان Ground Controlled Approach أو GCA. باستخدام هوائي Alvarez ثنائي القطب لتحقيق دقة زاويّة عالية جداً، يسمح GCA لمشغلي الرادار على الأرض الذين يراقبون شاشات دقة خاصة بتوجيه طائرة هابطة إلى المدرج بواسطة نقل أوامر شفهية إلى الطيار. كان النظام بسيطاً وسهلاً وعمل بشكل جيد، حتى مع الطيارين الذين لم يتم تدريبهم مسبقاً. كان ناجحاً لدرجة أن الجيش استمر في استخدامه لسنوات عديدة بعد الحرب، واستمر استخدامه في بعض الدول في الثمانينيات. تم منح Alvarez جائزة Collier Trophy من جمعية National Aeronautic Association عام 1945 "لمبادرته البارزة والاستثنائية في مفهوم وتطوير نظام Ground Control Approach لآمن هبوط الطائرات في جميع ظروف الطقس والمرور".
قضى Alvarez صيف عام 1943 في England اختبار GCA، وهبوط الطائرات العائدة من المعركة في الطقس السيء، والتدريب أيضاً البريطانيين على استخدام النظام. أثناء وجوده هناك التقى بـ Arthur C. Clarke الشاب، الذي كان تقنياً في رادار الـ RAF. استخدم Clarke لاحقاً تجاربه في محطة بحث الرادار كأساس لروايته Glide Path، التي تحتوي على نسخة مموهة من Alvarez. طور Clarke و Alvarez صداقة طويلة الأجل.
مشروع مانهاتن
في خريف عام 1943، عاد Alvarez إلى الولايات المتحدة بعرض من Robert Oppenheimer للعمل في Los Alamos على مشروع مانهاتن. لكن Oppenheimer اقترح عليه أولاً أن يقضي بضعة أشهر في جامعة Chicago يعمل مع Enrico Fermi قبل القدوم إلى Los Alamos. خلال هذه الأشهر، طلب الجنرال Leslie Groves من Alvarez أن يفكر في طريقة يمكن للولايات المتحدة من خلالها معرفة ما إذا كان الألمان يشغلون أي
