[Babam] bana her birkaç ayda bir okuma koltuğumda oturup tüm akşamı geçirmemi, gözlerimi kapatıp çözmek için yeni problemler düşünmeye çalışmamı tavsiye etti. Bu tavsiyesini çok ciddiye aldım ve o zamandan beri bundan memnunum.
Luis Walter Alvarez, 1968 yılında hidrojen kabarcık odası geliştirmesi sayesinde parçacık fiziğinde rezonans durumlarının keşfedilmesini sağlayan çalışmalarından dolayı Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülen Amerikalı deneysel fizikçi, mucit ve profesördü. American Journal of Physics şöyle yorumlamıştır: "Luis Alvarez, yirminci yüzyılın en parlak ve üretken deneysel fizikçilerinden biriydi."
1936 yılında Chicago Üniversitesi'nden PhD aldıktan sonra Alvarez, California Üniversitesi, Berkeley'deki Radyasyon Laboratuvarında Ernest Lawrence için çalışmaya gitti. Alvarez, beta bozunması teorisi tarafından öngörülen ancak daha önce gözlemlenmemiş olan radioaktif çekirdeklerde K-elektron yakalanışını gözlemlemek için bir dizi deney tasarladı. Siklotron kullanarak trityum üretmiş ve ömrünü ölçmüştür. Felix Bloch ile işbirliği içinde nötronun manyetik momentini ölçmüştür.
1940 yılında Alvarez MIT Radyasyon Laboratuvarına katıldı ve burada birçok İkinci Dünya Savaşı radar projesine katkı sağladı. Bunlar, Kimlik belirleme arkadaş veya düşman IFF radar işaretçilerinin erken iyileştirmelerinden (şu anda transpondörler olarak adlandırılan), düşman denizaltıların tarafından bulunmuş olduklarını fark etmesini engellemek için tasarlanan VIXEN adlı bir sisteme kadar çeşitliydi. Düşman denizaltılar radar sinyalinin güçlenmeye başlayana kadar bekler, sonra dalarlar ve saldırıdan kaçarlardı. Ancak VIXEN, gücü denizaltıya olan mesafenin küpü olan bir radar sinyali iletiyordu; böylece denizaltıya yaklaştıkça, denizaltı tarafından ölçülen sinyal giderek zayıflarken, denizaltı uçağın uzaklaştığını varsayıyor ve batmıyordu. Alvarez'in en iyi bilinen ve havacılıkta, özellikle savaş sonrası Berlin Hava Köprüsü'nde önemli bir rol oynayan radar sistemi Zeminden Kontrollü Yaklaşım (GCA) idi. Alvarez, Enrico Fermi için nükleer reaktörler üzerinde çalışmak üzere Chicago Üniversitesi'nde birkaç ay geçirdikten sonra, Manhattan Projesi üzerinde çalışmak için Robert Oppenheimer'ın yanında Los Alamos'a geldi. Alvarez, patlayıcı lensler tasarımında ve patlayan tel detonatorlarının geliştirilmesinde çalıştı. Proje Alberta üyesi olarak Trinity nükleer testini bir B-29 Superfortress'ten gözlemledi ve daha sonra Hiroshima bombardımanını B-29 The Great Artiste'den izledi.
Savaş sonrası Alvarez, takımının milyonlarca parçacık etkileşimi fotoğrafı çekmesini, bu etkileşimleri ölçmek ve analiz etmek için karmaşık bilgisayar sistemleri geliştirmesini ve tamamen yeni parçacık ve rezonans durumları ailelerini keşfetmesini sağlayan sıvı hidrojen kabarcık odası tasarımında yer aldı. Bu çalışmalar 1968 yılında Nobel Ödülü'ne layık görülmesine neden oldu. Mısır piramitlerini bilinmeyen odaları aramak amacıyla röntgen ışını ile incelemek için tasarlanan bir projeye katıldı. Oğlu, jeolog Walter Alvarez ile birlikte, uçuş yapamayan dinozorların neslinin tükenişini bir asteroid çarpışmasının sonucu olduğunu öne süren Alvarez hipotezini geliştirdi.
Alvarez, JASON Savunma Danışma Grubu, Bohemian Club ve Cumhuriyet Partisi üyesiydi.
Erken yaşam
Luis Walter Alvarez, 13 Haziran 1911'de San Francisco'da doğdu. Doktor olan Walter C. Alvarez ile eşi Harriet (soyadı Smyth) Alvarez'in ikinci çocuğu ve en büyük oğluydu. Aynı zamanda İspanya'nın Asturias bölgesinde doğan, bir süre Küba'da yaşayan ve sonunda Amerika Birleşik Devletleri'nde yerleşen ve maküler cüzzam tanısı için daha iyi bir yöntem bulan İspanyol doktor Luis F. Álvarez'in torunu idi. Gladys adında yaşlı bir kız kardeşi, Bob adında bir erkek kardeşi ve Bernice adında bir kız kardeşi vardı. Teyzesi Mabel Alvarez, yağlı boya resimde uzmanlaşan bir Kaliforniya sanatçısı idi.
1918 ile 1924 yılları arasında San Francisco'daki Madison Okulu'na, daha sonra San Francisco Polytechnic High School'a devam etti. 1926 yılında, babası Mayo Clinic'te araştırmacı oldu ve aile Minnesota'nın Rochester şehrine taşındı. Alvarez burada Rochester High School'a gitti. Her zaman California Üniversitesi, Berkeley'ye gitmesini beklemişse de Rochester'daki öğretmenlerinin ısrarı üzerine bunun yerine Chicago Üniversitesi'ne gitti; 1932'de lisans derecesini, 1934'te yüksek lisans derecesini ve 1936'da doktorasını aldı. Lisans öğrencisi olarak Phi Gamma Delta kardeşliğine üyeydi. Lisansüstü öğrenci olarak Gamma Alpha'ya geçti.
1932'de Chicago'da yüksek lisans öğrencisiyken fizik keşfetti ve efsanevi fizikçi Albert A. Michelson'un ekipmanlarını kullanma fırsatı buldu. Alvarez ayrıca kozmik ışın teleskop olarak düzenlenmiş Geiger sayaç tüplerinden bir aparat inşa etti ve fakülte danışmanı Arthur Compton'ın rehberliğinde Meksiko City'de kozmik ışınların Doğu-Batı etkisini ölçmek için bir deney yaptı. Batıdan gelen daha fazla gelen radyasyonu gözlemleyerek Alvarez, birincil kozmik ışınların pozitif yüklü olduğu sonucuna vardı. Compton, Alvarez'in adı başında olmak üzere bu makaleyi Physical Review dergisine sundu.
Alvarez agnostik idi.
Erken çalışmalar
Alvarez'in kız kardeşi Gladys, Ernest Lawrence için yarı zamanlı sekreter olarak çalışıyordu ve Alvarez'den Lawrence'a bahsetti. Lawrence daha sonra Alvarez'i Chicago'daki Century of Progress sergisini kendisiyle gezmek için davet etti. 1936'da sözlü sınavlarını tamamladıktan sonra, Alvarez, Geraldine Smithwick ile evlenmeye niyetli durumdayken, kız kardeşine Radyasyon Laboratuvarı'nda Lawrence'ın herhangi bir işi olup olmadığını sormasını istedi. Kısa sürede Gladys'ten Lawrence'ın bir iş teklifi ile bir telgraf geldi. Bu, California Üniversitesi, Berkeley ile uzun süreli bir işbirliğinin başlangıcı oldu. Alvarez ve Smithwick, Chicago Üniversitesi'ndeki şapellerden birinde evlendiler ve kaliforniyaya doğru yola çıktılar. İki çocukları, Walter ve Jean vardı. 1957'de boşandılar. 28 Aralık 1958'de Janet L. Landis ile evlendi ve iki çocuk daha oldu, Donald ve Helen.
Radyasyon Laboratuvarı'nda Lawrence'ın deneysel takımında çalıştı. Bu takım, Robert Oppenheimer başkanlığında bir teorik fizikçi grubu tarafından desteklenmişti. Alvarez, beta bozunması teorisi tarafından öngörülen ancak hiçbir zaman gözlemlenmemiş olan radioaktif çekirdeklerde K-elektron yakalanışını gözlemlemek için bir dizi deney tasarladı. Radioaktif kaynaklarından çıkan pozitronları ve elektronları bir tarafa itmek için mıknatıslar kullanarak, K yakalanışından gelen sadece "yumuşak" X ışınlarını tespit etmek için özel amaçlı bir Geiger sayacı tasarladı. Sonuçlarını 1937'de Physical Review'de yayınladı.
Deuterium (hidrojen-2) deuterium ile bombardıman edildiğinde, füzyon reaksiyonu ya trityum (hidrojen-3) artı bir proton ya da helyum-3 artı bir nötron verir: 2H + 2H → 3H + p veya 3He + n. Bu, en temel füzyon reaksiyonlarından biridir ve termonükleer silah ile günümüz kontrollü nükleer füzyon araştırmalarının temelini oluşturur. O zamanlar bu iki reaksiyon ürününün stabilitesi bilinmemekle birlikte, mevcut teorilere dayanarak Hans Bethe trityumun stabil, helyum-3'ün instabil olacağını düşünmüştür. Alvarez, 60 inçlik siklotronun işletilmesi ayrıntılarıyla ilgili bilgisini kullanarak tersini kanıtladı. Makinayı çift iyonlaştırılmış helyum-3 çekirdeklerini hızlandırmak üzere ayarladı ve hızlandırılmış iyonların bir ışınını elde edebildi. Böylece siklotron'u bir tür süper kütle spektrometresi olarak kullandı. Hızlandırılan helyum, milyonlarca yıl boyunca bulunduğu derin gaz kuyularından geldiğinden, helyum-3 bileşeni stabil olması gerekiyordu. Daha sonra Alvarez, siklotron kullanarak ve 2H + 2H reaksiyonuyla radioaktif trityum üretmiş ve ömrünü ölçmüştür.
1938'de, yine siklotron hakkındaki bilgisini kullanarak ve günümüzde zaman-uçuş teknikleri olarak bilinen yöntemleri icat ederek, Alvarez tek enerjili termal nötrin ışını oluşturdu. Bununla, nötronun manyetik momentini ölçmek için Felix Bloch ile işbirliği yaparak uzun bir deney serisine başladı. 1940'ta yayınlanan μ = 1.93±0.02 μN sonuçları, daha önceki çalışmalara göre büyük bir ilerleme idi.
İkinci Dünya Savaşı
Radyasyon Laboratuvarı
1940 yılında Britanya'nın Tizard Heyeti'nin Amerika Birleşik Devletleri'ne yaptığı ziyaret, öncü Amerikan bilim insanlarına rongenleme manyetronu kullanarak kısa dalga atımlı radarlar üretmenin başarılı uygulamasını göstermiştir. Başkan Franklin Roosevelt tarafından yalnızca birkaç ay önce kurulan Ulusal Savunma Araştırması Komitesi, mikrodalga radar uygulamalarını geliştirme amacıyla Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) merkezi olmak üzere merkezi bir ulusal laboratuvar kurdu. Lawrence derhal, Alvarez'i de içeren en iyi "siklotron mühendislerini" işe aldı ve o, 11 Kasım 1940'ta Radyasyon Laboratuvarı olarak bilinen bu yeni laboratuvara katıldı. Alvarez, Kimlik belirleme Arkadaş veya Düşman (IFF) radar işaretçilerinin erken iyileştirmelerinden (şu anda transpondörler olarak adlandırılan) VIXEN adı verilen düşman denizaltılarının tarafından bulunmuş olduklarını fark etmesini engellemek için tasarlanan bir sisteme kadar birçok radar projesine katkı sağladı.
İlk projelerden biri, Britanya'nın uzun dalga radarından rongenleme manyetronu tarafından mümkün kılınan yeni mikrodalga santimetre bandı radarına geçmek için gerekli ekipmanları oluşturmak idi. Mikrodalga Erken Uyarı (MEW) sistemi üzerinde çalışırken Alvarez, radyasyon alanının istenmeyen yan loblarını baskılayan ve mekanik tarama gerek duymaksızın elektronik olarak taranabilen bir doğrusal dipol dizi anteni icat etti. Bu ilk mikrodalga faz dizisi anteniydi ve Alvarez bunu MEW'de ve iki ek radar sisteminde kullandı. Anten, Eagle hassas bombardıman radarının kötü hava koşullarında veya bulutlar arasında hassas bombardımana destek vermesini sağladı. Savaşın oldukça geç döneminde tamamlandı; bir dizi B-29'a Eagle takılı olmasına ve iyi çalışmasına rağmen, çok geç geldi ve fazla fark oluşturamadı.
Alvarez'in en iyi bilinen ve havacılıkta, özellikle savaş sonrası Berlin Hava Köprüsü'nde önemli bir rol oynayan radar sistemi, Zeminden Kontrollü Yaklaşım (GCA) idi. Alvarez'in dipol antenini kullanarak çok yüksek açısal çözünürlük elde ettikten sonra, GCA, özel hassas görüntüler izleyen yerden kaynaklanan radar operatörlerinin uçağı inişe kılavuz eden bir uçağı pistte inişe gömmek için pilot'a sözel komutlar göndererek kılavuz etmesini sağlıyor. Sistem basit, doğru ve hiç eğitim almamış pilotlarla dahi iyi çalışıyordu. O kadar başarılı idi ki, ordu savaş sonrasında uzun yıllar bunu kullanmaya devam etti ve 1980'lerde bazı ülkelerde hala kullanımdaydı. Alvarez'e, 1945'te "her türlü hava ve trafik koşullarında uçakların güvenli inişi için Zeminden Kontrollü Yaklaşım sisteminin konsepti ve geliştirilmesinde belirgin ve olağanüstü girişimi" nedeniyle Ulusal Havacılık Birliği'nin Collier Trophy'si verildi.
Alvarez, 1943'ün yaz aylarını İngiltere'de GCA'yı test ederek, kötü havada muharebelerden dönen uçakları indirerek ve sistemi kullanmakta Britanyalıları eğiterek geçirdi. Orada genç Arthur C. Clarke ile tanıştı. Clarke, RAF radar teknisyeniydi. Clarke daha sonra radar araştırma istasyonundaki deneyimlerini Glide Path adlı romanının temeli olarak kullandı. Bu romanda Alvarez'in ince örneğini taşıyan bir karakter yer almaktadır. Clarke ve Alvarez uzun vadeli bir dostluk geliştirdiler.
Manhattan Projesi
1943'ün sonbaharında Alvarez, Manhattan Projesi üzerinde Los Alamos'da çalışması için Robert Oppenheimer'dan bir teklif alarak Amerika'ya döndü. Ancak Oppenheimer, Los Alamos'a gelmeden önce Enrico Fermi ile birlikte Chicago Üniversitesi'nde birkaç ay çalışmasını önerdi. Bu aylar boyunca, General Leslie Groves, Alvarez'den Amerikan hükümetinin Almanya'nın herhangi bir nükleer reaktör işletip işletmediğini ve eğer işletiyorsa nerede olduğunu bulmasının bir yolunu düşünmesini istedi. Alvarez, bir uçağın reaktörlerin ürettiği, özellikle xenon 133'ün, radioaktif gazlarını tespit edebilecek bir sistem taşıyabileceğini önerdi. Ekipman Almanya'nın üzerinde uçsa da, Almanya'nın zincir reaksiyonuna yetkin bir reaktör inşa etmemesi nedeniyle radioaktif ksenon tespit edilememiştir. Bu, fisyon ürünlerini istihbarat toplama amacıyla izlemenin ilk fikri idi. Savaş sonrasında son derece önemli hale gelecekti.
Radar işinden ve Fermi ile harcanan birkaç aylık döneminden sonuç olarak, Alvarez, 1944'ün ilkbaharında Los Alamos'a vardı; çağdaşlarının çoğundan daha geç. "Little Boy" (bir uranyum bombası) üzerinde yapılan çalışmalar çok ilerlemiş durumdayken, Alvarez "Fat Man" (bir plütonyum bombası) tasarımına katılmaya başladı. Uranyum için kullanılan teknik, iki kritik altı kütleyi bir tür silah kullanarak bir araya getirmek idi; ancak plütonyumla bu yöntem işe yaramıyordu. Çünkü yüksek arka plan kendiliğinden neutron seviyesi, iki parça birbirine yaklaşır yaklaşmaz fisyonlara neden olacak, ısı ve genleşme, çok fazla enerji serbest bırakılmadan sistemi ayırabilecekti. Neredeyse kritik olan bir plütonyum küresi kullanmaya ve bunu hızlı bir şekilde patlatıcılarla çok daha küçük ve yoğun bir çekirdeğe sıkıştırmaya karar verildi; bu o zamanlar teknik bir zorluk idi.
Plütonyum çekirdeğini gerekli yoğunluğa sıkıştırmak için gereken simetrik çöktürmeyi oluşturmak amacıyla otuz iki patlayıcı yükü, küresel çekirdek etrafında aynı anda patlatılması gerekliydi. Geleneksel kullanarak
