[父は]数ヶ月ごとに読書用の椅子に座って一晩中目を閉じ、解くべき新しい問題を考えるよう勧めてくれました。私は彼のアドバイスを非常に真摯に受け止め、それ以来彼がそうしてくれたことに感謝しています。
Luis Walter Alvarezはアメリカの実験物理学者、発明家、および教授であり、粒子物理学における共鳴状態の発見を可能にする水素バブルチェンバーの開発により1968年にノーベル物理学賞を受賞しました。American Journal of Physicsは「Luis Alvarezは20世紀最も才能があり生産的な実験物理学者の一人でした」とコメントしました。
1936年にUniversity of Chicagoから博士号を取得した後、AlvarezはUniversity of California, Berkeleyの放射線実験室でErnest Lawrenceのために働きました。Alvarezは放射性核の K電子捕獲を観測するための一連の実験を考案し、これはベータ崩壊理論により予測されていましたが、それまで観測されていませんでした。彼はサイクロトロンを使用してトリチウムを生成し、その寿命を測定しました。Felix Blochとの協力により、彼は中性子の磁気モーメントを測定しました。
1940年にAlvarezはMIT放射線実験室に入り、第二次世界大戦中のレーダープロジェクトに多数貢献しました。敵味方識別(IFF)レーダービーコンの初期段階の改良(現在はトランスポンダーと呼ばれています)から、VIXEN として知られるシステムまで、新しいエアボーンマイクロ波レーダーで発見されたことを敵潜水艦が気づかないようにするためのシステムです。敵潜水艦はレーダー信号が強くなるまで待機してから潜水し、攻撃を逃れていました。しかしVIXENは信号強度が潜水艦までの距離の3乗である信号を送信したため、潜水艦に近づくにつれて、潜水艦が測定した信号は徐々に弱くなり、潜水艦は飛行機が遠ざかっていると考えて潜水しませんでした。Alvarezが最もよく知られており、戦後のベルリン空輸の特に大きな役割を果たしたレーダーシステムはGround Controlled Approach(GCA)でした。Alvarezはロスアラモスに来てRobert Oppenheimerと共にマンハッタン計画で働く前に、Enrico Fermiと共に核反応炉に関する研究をするためUniversity of Chicagoで数ヶ月間働きました。Alvarezは爆発レンズの設計と爆発橋線デトネーターの開発に取り組みました。Project Albertaのメンバーとして、彼はB-29 Superfortressからトリニティ核実験を観測し、後にB-29 The Great Artisteから広島爆撃を観測しました。
戦後、Alvarezは液体水素バブルチェンバーの設計に関わり、それにより彼のチームは粒子相互作用の何百万もの写真を撮影し、複雑なコンピュータシステムを開発してこれらの相互作用を測定・分析し、新しい粒子と共鳴状態の全体的なファミリーを発見することができました。この研究により1968年にノーベル賞を受賞しました。彼はエジプトのピラミッドをX線で撮影して未知の部屋を探すプロジェクトに関わりました。地質学者である息子のWalter Alvarezと共に、非鳥類恐竜を絶滅させた絶滅イベントが小惑星衝突の結果であると提唱するAlvarez仮説を開発しました。
AlvarezはJASON Defense Advisory Group、Bohemian Club、およびRepublican Partyのメンバーでした。
早期生活
Luis Walter Alvarezは1911年6月13日にSan Franciscoで生まれ、医師であるWalter C. Alvarezと妻Harriet née Smythの次男で長男であり、Luis F. Álvarez(スペイン医師、Asturias, Spainで生まれ、一時期Cubaに住んでいた後にアメリカに定住し、斑状ハンセン病の診断法をより良く発見した)の孫でした。彼には姉Gladys、弟Bob、妹Berniceがいました。彼の叔母Mabel Alvarezはカリフォルニアの油絵専門の画家でした。
彼は1918年から1924年までSan FranciscoのMadison Schoolに通い、その後San Francisco Polytechnic High Schoolに通いました。1926年に父親はMayo Clinicの研究員になり、家族はRochester, Minnesotaに引っ越し、AlvarezはRochester High Schoolに通いました。彼はずっとUniversity of California, Berkeleyに通うことを予想していましたが、Rochester高校の教師の勧めで、代わりUniversity of Chicagoに行きました。そこで1932年に学士号を、1934年に修士号を、1936年に博士号を取得しました。学部生として彼はPhi Gamma Delta フラタニティに属していました。大学院生として彼はGamma Alphaに移りました。
1932年、Chicagoの大学院生として、彼はそこで物理学を発見し、伝説的な物理学者Albert A. Michelsonの機器を使用する稀な機会がありました。Alvarezはまた宇宙線望遠鏡として配置されたガイガーカウンター管の装置を構築し、彼の指導教員Arthur Comptonの指導下で、Mexico Cityで宇宙線の東西効果と呼ばれるものを測定する実験を実施しました。西からより多くの入射放射線を観測して、Alvarezは一次宇宙線が正に帯電していると結論付けました。Comptonは結果の論文をPhysical Reviewに提出し、Alvarezの名前が先頭にありました。
Alvarezは不可知論者でした。
初期の仕事
Alvarezの姉Gladysはメディア、多くの場合Gladsysは Ernest Lawrenceの兼職秘書として働いており、Lawrenceに Alvarezについて言及しました。Lawrenceはその後Alvarezを Chicago's Century of Progress展覧会を見に行くよう招待しました。1936年に口頭試験を完了した後、結婚することになっていたGeraldine Smithwickとのエンゲージメントで、Alvarezは姉に Lawrence が放射線実験室で利用可能なジョブを持っていないか見に行くように頼みました。すぐに LawrenceからGladysに仕事の申し出を含む電報が到着しました。これはUniversity of California, Berkeleyとの長い関係を開始しました。AlvarezとSmithwickはUniversity of Chicagoのチャペルの1つで結婚し、その後カリフォルニアに向かいました。彼らは2人の子供、WalterとJeanを持っていました。彼らは1957年に離婚しました。1958年12月28日に彼はJanet L. Landisと結婚し、さらに2人の子供、DonaldとHelenを持ちました。
放射線実験室では彼はLawrenceの実験チームと一緒に働き、Robert Oppenheimerが率いる理論物理学者グループにサポートされていました。Alvarezは放射性核の K電子捕獲を観測するための一連の実験を考案し、ベータ崩壊理論により予測されていましたが観測されていませんでした。彼の放射性源から放出される陽電子と電子を脇に押しのけるために磁石を使用して、彼は K キャプチャから来る「ソフト」X線のみを検出するために特別な目的のガイガーカウンターを設計しました。彼は1937年にPhysical Reviewで結果を発表しました。
重水素(水素-2)が重水素で爆撃されると、核融合反応はトリチウム(水素-3)とプロトン、またはヘリウム-3と中性子のいずれかを生成します:2H + 2H → 3H + p または 3He + n。これは最も基本的な核融合反応の1つであり、熱核兵器の基礎であり、制御された核融合に関する現在の研究です。当時、これら2つの反応産物の安定性は不明でしたが、既存の理論に基づいて Hans Betheはトリチウムが安定でヘリウム-3が不安定だと考えていました。Alvarezは60インチサイクロトロンの操作の詳細に関する知識を使用して逆を証明しました。彼は機械を調整して二重イオン化されたヘリウム-3核を加速させ、加速されたイオンのビームを得ることができました。したがってサイクロトロンを一種のスーパー質量分析計として使用しました。加速されたヘリウムが数百万年間そこにあった深いガスの井戸から来たので、ヘリウム-3成分は安定していなければなりませんでした。その後、Alvarezはサイクロトロンと2H + 2H反応を使用して放射性トリチウムを生成し、その寿命を測定しました。
1938年、再びサイクロトロンに関する彼の知識を使用し、現在時間飛行法として知られているものを発明して、Alvarezは単色エネルギー熱中性子ビームを作成しました。これにより彼はFelix Blochと協力して、中性子の磁気モーメントを測定するための長い一連の実験を開始しました。1940年に発表された μ = 1.93±0.02 μN の結果は、以前の仕事に対する大きな進歩でした。
第二次世界大戦
放射線実験室
1940年のBritish Tizard Missionによる米国への派遣は、leading American scientistsに空洞マグネトロンを短波長パルスレーダーに成功裏に応用したことを実証しました。Franklin Rooseveltが数ヶ月前に設立したNational Defense Research Committeeは、マイクロ波レーダーの軍事応用を開発する目的でMassachusetts Institute of Technology(MIT)に中央国立研究所を設立しました。Lawrenceはすぐに彼の最高の「cyclotroneers」を採用し、その中でもAlvarezは1940年11月11日にこの新しい実験室に参加しました。これは放射線実験室として知られています。Alvarezは敵味方識別(IFF)レーダービーコン(現在はトランスポンダーと呼ばれています)の初期改良から、新しいエアボーンマイクロ波レーダーで見つかったことを敵潜水艦が気づかないようにするVIXENとして知られるシステムまで、多くのレーダープロジェクトに貢献しました。
最初のプロジェクトの1つは、イギリスの長波レーダーから、空洞マグネトロンにより可能になった新しいマイクロ波センチメートル帯レーダーへの移行機器を構築することでした。Microwave Early Warning System(MEW)での作業において、Alvarezは不要な副瓣の放射フィールドを抑制するだけでなく、機械的スキャンの必要性なく電子的にスキャンすることができる線形ダイポールアレイアンテナを発明しました。これは最初のマイクロ波フェーズドアレイアンテナであり、Alvarezはそれをメウスだけでなく2つの追加レーダーシステムで使用しました。このアンテナはイーグル精密爆撃レーダーが悪天候や雲を通して精密爆撃をサポートすることを可能にしました。これは戦争の後の方になって完成しました。多数のB-29がイーグルで装備され、それはよく機能しましたが、それは大きな違いを生むには遅すぎました。
Alvarezが最もよく知られており、戦後のベルリン空輸の特に大きな役割を果たしたレーダーシステムはGround Controlled Approach(GCA)でした。Alvarezのダイポールアンテナを使用して非常に高い角度分解能を達成して、GCAは地上ベースのレーダーオペレーターが特殊精密ディスプレイを監視して、パイロットに口頭コマンドを送信することで着陸飛行機を滑走路に導くことができます。このシステムは単純で直接的で、以前に訓練されていないパイロットでさえ機能しました。それは非常に成功したので、軍は戦後数年間それを使用し続けました。また1980年代にいくつかの国でまだ使用されていました。Alvarezは1945年に「すべての天候とトラフィック条件下での航空機の安全な着陸のためのGround Control Approachシステムの概念と開発における顕著で傑出した主導」に対してNational Aeronautic AssociationのCollier Trophyを授与されました。
Alvarezは1943年の夏をEnglandで過ごし、戦闘から戻ってきた飛行機をGCAで着陸させ、悪い天気で、また英国にこのシステムの使用を訓練しました。そこで彼はRAFレーダー技術者であった若いArthur C. Clarkeに出会いました。Clarkeはその後、レーダー研究ステーションでの経験を彼の小説Glide Pathの基礎として使用しました。これはAlvarezの薄く偽装されたバージョンが含まれています。ClarkeとAlvarezは長期的な友情を育みました。
マンハッタン計画
1943年の秋、Alvarezはマンハッタン計画でロスアラモスで働くためのRobert Oppenheimerからの申し出を持ってアメリカに戻りました。しかしOppenheimerはEnrico Fermiと一緒に働くためUniversity of Chicagoで数ヶ月間まず過ごすことを提案しました。これらの月の間に、General Leslie Grovesは米国がドイツが任意の原子炉を操作しているかどうかを見つけ出す方法を考えるようにAlvarezに頼みました。存在する場合、彼らがどこにいるか。Alvarezは飛行機がリアクターが生成する放射性ガス、特にキセノン133を検出するシステムを搭載できることを提案しました。この機器はドイツ上空を飛びましたが、ドイツが連鎖反応可能なリアクターを構築していなかったため、放射性キセノンを検出しませんでした。これは諜報活動のための分裂生成物の監視の最初のアイデアでした。これは戦後非常に重要になります。
彼のレーダー作業とFermiと過ごした数ヶ月の結果として、Alvarezは1944年春にロスアラモスに到着し、多くの同時代人より後になりました。「Little Boy」(ウラン爆弾)の研究は大いに進んだので、Alvarezは「Fat Man」(プルトニウム爆弾)の設計に関わりました。ウランで使用された技術(つまり、銃の一種を使用して2つの亜臨界質量を一緒に強制する)はプルトニウムでは機能しません。なぜなら背景自発中性子の高レベルは2つの部分が互いに近づくとすぐに分裂を引き起こし、熱と膨張はエネルギーがかなり放出される前にシステムを離して強制するからです。プルトニウムのほぼ臨界球体を使用し、爆薬によってより小さく密度の高いコアに急速に圧縮することが決定されました。これは当時の技術的課題でした。
プルトニウムコアを圧縮するために必要な対称衝撃を作成するために、球形コア周りで同時に爆発させられるべき32個の爆発装薬がありました。従来の
