[Meu pai] me aconselhou a sentar em minha poltrona de leitura a cada poucos meses durante uma noite inteira, fechar os olhos e tentar pensar em novos problemas para resolver. Levei seu conselho muito a sério e tenho estado feliz desde então por ele ter feito isso.
Luis Walter Alvarez foi um físico experimental americano, inventor e professor que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1968 pelo desenvolvimento da câmara de bolhas de hidrogênio, possibilitando a descoberta de estados de ressonância na física de partículas. O American Journal of Physics comentou: "Luis Alvarez foi um dos físicos experimentais mais brilhantes e produtivos do século vinte."
Após receber seu PhD da Universidade de Chicago em 1936, Alvarez foi trabalhar para Ernest Lawrence no Laboratório de Radiação na Universidade da Califórnia, Berkeley. Alvarez idealizou um conjunto de experimentos para observar a captura de elétrons K em núcleos radioativos, prevista pela teoria do decaimento beta, mas nunca observada anteriormente. Ele produziu trítio usando o cíclotron e mediu seu tempo de vida. Em colaboração com Felix Bloch, ele mediu o momento magnético do nêutron.
Em 1940, Alvarez ingressou no Laboratório de Radiação do MIT, onde contribuiu para diversos projetos de radar da Segunda Guerra Mundial, desde melhorias iniciais aos faróis de radar IFF (Identificação amigo ou inimigo), agora chamados de transpondedores, a um sistema conhecido como VIXEN para impedir que submarinos inimigos percebessem que haviam sido encontrados pelos novos radares de microondas aéreos. Os submarinos inimigos esperavam até o sinal de radar ficar forte e depois submergiam, escapando do ataque. Mas o VIXEN transmitia um sinal de radar cuja intensidade era o cubo da distância ao submarino, de modo que conforme se aproximavam do submarino, o sinal—conforme medido pelo submarino—ficava progressivamente mais fraco, e o submarino assumia que o avião estava se afastando e não submergiam. O sistema de radar pelo qual Alvarez é mais conhecido e que desempenhou um papel importante na aviação, particularmente no pós-guerra no airlift de Berlim, foi GCA (Ground Controlled Approach). Alvarez passou alguns meses na Universidade de Chicago trabalhando em reatores nucleares para Enrico Fermi antes de vir para Los Alamos para trabalhar para Robert Oppenheimer no projeto Manhattan. Alvarez trabalhou no design de lentes explosivas e no desenvolvimento de detonadores de fio ponte explosivo. Como membro do Projeto Alberta, ele observou o teste nuclear Trinity de um B-29 Superfortress, e depois o bombardeio de Hiroshima do B-29 The Great Artiste.
Após a guerra, Alvarez esteve envolvido no design de uma câmara de bolhas de hidrogênio líquido que permitiu à sua equipe tirar milhões de fotografias de interações de partículas, desenvolver sistemas de computador complexos para medir e analisar essas interações, e descobrir famílias inteiras de novas partículas e estados de ressonância. Este trabalho resultou em seu recebimento do Prêmio Nobel em 1968. Ele esteve envolvido em um projeto para fazer raio-X das pirâmides egípcias para procurar por câmaras desconhecidas. Com seu filho, o geólogo Walter Alvarez, ele desenvolveu a hipótese Alvarez que propõe que o evento de extinção que eliminou os dinossauros não-aviários foi o resultado de um impacto de asteroide.
Alvarez foi membro do JASON Defense Advisory Group, do Bohemian Club e do Partido Republicano.
Primeiros anos
Luis Walter Alvarez nasceu em San Francisco em 13 de junho de 1911, segundo filho e filho mais velho de Walter C. Alvarez, um médico, e sua esposa Harriet née Smyth, e neto de Luis F. Álvarez, um médico espanhol, nascido em Astúrias, Espanha, que viveu em Cuba por um tempo e finalmente se estabeleceu nos Estados Unidos, que encontrou um método melhor para diagnosticar lepra macular. Ele tinha uma irmã mais velha, Gladys, um irmão mais jovem, Bob, e uma irmã mais jovem, Bernice. Sua tia, Mabel Alvarez, era uma artista californiana especializada em pintura a óleo.
Ele frequentou Madison School em San Francisco de 1918 a 1924, e depois San Francisco Polytechnic High School. Em 1926, seu pai se tornou pesquisador na Clínica Mayo, e a família se mudou para Rochester, Minnesota, onde Alvarez frequentou Rochester High School. Ele sempre esperava frequentar a Universidade da Califórnia, Berkeley, mas por insistência de seus professores em Rochester, ele foi para a Universidade de Chicago, onde recebeu seu bacharelado em 1932, seu mestrado em 1934 e seu PhD em 1936. Como aluno de graduação, ele pertencia à fraternidade Phi Gamma Delta. Como pós-graduado ele se mudou para Gamma Alpha.
Em 1932, como estudante de pós-graduação em Chicago, ele descobriu física lá e teve a rara oportunidade de usar o equipamento do legendário físico Albert A. Michelson. Alvarez também construiu um aparato de tubos de Geiger dispostos como um telescópio de raios cósmicos, e sob os auspícios de seu orientador acadêmico Arthur Compton, conduziu um experimento na Cidade do México para medir o chamado efeito Leste-Oeste dos raios cósmicos. Observando mais radiação incidente do oeste, Alvarez concluiu que os raios cósmicos primários eram carregados positivamente. Compton submeteu o artigo resultante à Physical Review, com o nome de Alvarez no topo.
Alvarez era agnóstico.
Primeiros trabalhos
A irmã de Alvarez, Gladys, trabalhou para Ernest Lawrence como secretária em tempo parcial, e mencionou Alvarez a Lawrence. Lawrence então convidou Alvarez para visitar a exposição Century of Progress em Chicago com ele. Depois que completou seus exames orais em 1936, Alvarez, agora noivo de Geraldine Smithwick, pediu a sua irmã para ver se Lawrence tinha algum emprego disponível no Laboratório de Radiação. Um telegrama logo chegou de Gladys com uma oferta de emprego de Lawrence. Isso iniciou uma longa associação com a Universidade da Califórnia, Berkeley. Alvarez e Smithwick se casaram em uma das capelas da Universidade de Chicago e depois partiram para a Califórnia. Eles tiveram dois filhos, Walter e Jean. Eles foram divorciados em 1957. Em 28 de dezembro de 1958, ele se casou com Janet L. Landis, e teve mais dois filhos, Donald e Helen.
No Laboratório de Radiação, ele trabalhou com a equipe experimental de Lawrence, que era apoiada por um grupo de físicos teóricos liderados por Robert Oppenheimer. Alvarez idealizou um conjunto de experimentos para observar a captura de elétrons K em núcleos radioativos, prevista pela teoria do decaimento beta, mas nunca observada. Usando ímãs para afastar os pósitrons e elétrons emanando de suas fontes radioativas, ele projetou um contador Geiger de propósito especial para detectar apenas os raios X "suaves" provenientes da captura K. Ele publicou seus resultados na Physical Review em 1937.
Quando o deutério hidrogênio-2 é bombardeado com deutério, a reação de fusão produz tritio hidrogênio-3 mais um próton ou hélio-3 mais um nêutron 2H + 2H → 3H + p ou 3He + n. Esta é uma das reações de fusão mais básicas, e a base da arma termonuclear e da pesquisa atual sobre fusão nuclear controlada. Naquela época a estabilidade desses dois produtos da reação era desconhecida, mas baseado nas teorias existentes Hans Bethe pensava que o tritio seria estável e o hélio-3 instável. Alvarez provou o oposto usando seu conhecimento dos detalhes da operação do cíclotron de 60 polegadas. Ele sintonizou a máquina para acelerar núcleos de hélio-3 duplamente ionizados e foi capaz de obter um feixe de íons acelerados, assim usando o cíclotron como uma espécie de super espectrômetro de massa. Como o hélio acelerado vinha de poços de gás profundos onde havia estado por milhões de anos, o componente de hélio-3 tinha que ser estável. Depois Alvarez produziu o tritio radioativo usando o cíclotron e a reação 2H + 2H e mediu seu tempo de vida.
Em 1938, novamente usando seu conhecimento do cíclotron e inventando o que agora são conhecidas como técnicas de tempo de voo, Alvarez criou um feixe mono-energético de nêutrons térmicos. Com este ele começou uma longa série de experimentos, colaborando com Felix Bloch, para medir o momento magnético do nêutron. Seu resultado de μ = 1,93±0,02 μN, publicado em 1940, foi um avanço importante sobre trabalhos anteriores.
Segunda Guerra Mundial
Laboratório de Radiação
A Missão Tizard britânica para os Estados Unidos em 1940 demonstrou aos principais cientistas americanos a aplicação bem-sucedida do magnetron de cavidade para produzir radar pulsado de comprimento de onda curto. O Comitê Nacional de Pesquisa de Defesa, estabelecido apenas alguns meses antes pelo Presidente Franklin Roosevelt, criou um laboratório nacional central no Instituto de Tecnologia de Massachusetts MIT com o propósito de desenvolver aplicações militares do radar de microondas. Lawrence imediatamente recrutou seus melhores "ciclotronistas", entre eles Alvarez, que ingressou neste novo laboratório, conhecido como Laboratório de Radiação, em 11 de novembro de 1940. Alvarez contribuiu para diversos projetos de radar, desde melhorias iniciais aos faróis de radar IFF (Identificação amigo ou inimigo), agora chamados de transpondedores, a um sistema conhecido como VIXEN para impedir que submarinos inimigos percebessem que haviam sido encontrados pelos novos radares de microondas aéreos.
Um dos primeiros projetos foi construir equipamento para fazer a transição do radar britânico de onda longa para o novo radar de microondas de banda centimétrica possibilitado pelo magnetron de cavidade. Ao trabalhar no sistema MEW (Microwave Early Warning), Alvarez inventou uma antena de matriz de dipolo linear que não apenas suprimia os lóbulos laterais indesejados do campo de radiação, mas também podia ser eletronicamente digitalizada sem necessidade de varredura mecânica. Esta foi a primeira antena de matriz em fase de microondas, e Alvarez a usou não apenas em MEW, mas em dois sistemas de radar adicionais. A antena possibilitou o radar de bombardeio de precisão Eagle apoiar o bombardeio de precisão em mau tempo ou através de nuvens. Foi concluído bastante tarde na guerra; embora um número de B-29s fosse equipado com Eagle e funcionasse bem, chegou muito tarde para fazer muita diferença.
O sistema de radar pelo qual Alvarez é mais conhecido e que desempenhou um papel importante na aviação, particularmente no pós-guerra no airlift de Berlim, foi GCA (Ground Controlled Approach). Usando a antena de dipolo de Alvarez para alcançar uma resolução angular muito alta, GCA permite aos operadores de radar baseados em terra, observando exibições de precisão especiais, guiar um avião pousando na pista transmitindo comandos verbais ao piloto. O sistema era simples, direto e funcionava bem, mesmo com pilotos previamente não treinados. Era tão bem-sucedido que os militares continuaram a usá-lo por muitos anos após a guerra, e ainda estava em uso em alguns países nos anos 1980. Alvarez recebeu o Troféu Collier da Associação Nacional de Aeronáutica em 1945 "por sua iniciativa conspícua e excepcional no conceito e desenvolvimento do sistema Ground Control Approach para pouso seguro de aeronaves sob todas as condições climáticas e de tráfego".
Alvarez passou o verão de 1943 na Inglaterra testando GCA, pousando aviões que retornavam da batalha em mau tempo, e também treinando os britânicos no uso do sistema. Enquanto lá ele encontrou o jovem Arthur C. Clarke, que era um técnico de radar da RAF. Clarke subsequentemente usou suas experiências na estação de pesquisa de radar como base para seu romance Glide Path, que contém uma versão levemente disfarçada de Alvarez. Clarke e Alvarez desenvolveram uma amizade de longo prazo.
Projeto Manhattan
No outono de 1943, Alvarez retornou aos Estados Unidos com uma oferta de Robert Oppenheimer para trabalhar em Los Alamos no projeto Manhattan. Mas Oppenheimer sugeriu que ele primeiro passasse alguns meses na Universidade de Chicago trabalhando com Enrico Fermi antes de vir a Los Alamos. Durante esses meses, o General Leslie Groves pediu a Alvarez para pensar em uma forma pela qual os EUA poderiam descobrir se os alemães estavam operando qualquer reator nuclear, e, se assim fosse, onde eles estavam. Alvarez sugeriu que um avião poderia carregar um sistema para detectar os gases radioativos que um reator produz, particularmente xenônio 133. O equipamento voou sobre a Alemanha, mas não detectou xenônio radioativo porque os alemães não haviam construído um reator capaz de uma reação em cadeia. Esta foi a primeira ideia de monitorar produtos de fissão para coleta de inteligência. Isso se tornaria extremamente importante após a guerra.
Como resultado de seu trabalho de radar e dos poucos meses gastos com Fermi, Alvarez chegou a Los Alamos na primavera de 1944, mais tarde do que muitos de seus contemporâneos. O trabalho no "Little Boy", uma bomba de urânio, estava bem adiantado, então Alvarez se envolveu no design do "Fat Man", uma bomba de plutônio. A técnica usada para urânio, a de forçar as duas massas subcríticas juntas usando um tipo de arma, não funcionaria com plutônio porque o alto nível de nêutrons espontâneos de fundo causaria fissões assim que as duas partes se aproximassem uma da outra, de modo que calor e expansão forçariam o sistema a se separar antes de muita energia ser liberada. Foi decidido usar uma esfera quase crítica de plutônio e compimi-la rapidamente por explosivos em um núcleo muito menor e mais denso, um desafio técnico na época.
Para criar a implosão simétrica necessária para comprimir o núcleo de plutônio para a densidade necessária, trinta e dois cargas explosivas deveriam ser detonadas simultaneamente ao redor do núcleo esférico. Usando detonadores convencionais
