Là, il a exploité la chambre à bulles nouvellement inventée – qui révèle des traînées de particules en mouvement rapide dans du propane liquide ou de l’hydrogène – pour faire des découvertes sur la pléthore de nouvelles particules qui étaient découvertes. Celles-ci comprenaient des particules «étranges», ainsi appelées parce qu’elles se désintègrent plus lentement que prévu. C’est à Columbia que Steinberger et ses collègues ont mené leur expérience récompensée par le prix Nobel. L’ancien étudiant de Steinberger, Schwartz, a découvert comment fabriquer un faisceau de neutrinos de haute énergie. L’équipe a exploité un nouvel accélérateur au Laboratoire national de Brookhaven, à New York, et a construit un détecteur à action rapide qui rendait les traces de particules visibles sous forme de traînées d’étincelles. C’était à grande échelle. Un bouclier en acier de 13,5 mètres d’épaisseur, fabriqué à partir de plaques de blindage de navires de guerre mis au rebut, a été utilisé pour bloquer toutes les particules à l’exception des neutrinos, et une chambre à étincelles de 10 tonnes a été construite pour repérer celles produites.
Steinberger a déménagé en Europe en 1968 au CERN, le laboratoire de physique des particules près de Genève, en Suisse. La chambre multifils, qui venait d’y être inventée, était capable de collecter des données des milliers de fois plus rapidement qu’une chambre à bulles. Steinberger l’a utilisé pour étendre ses études sur les particules étranges. En 1983, il a dirigé la conception et la construction d’une grande expérience appelée ALEPH pour exploiter le grand collisionneur électron-positon du CERN. En 1989, ALEPH a aidé à démontrer qu’il ne peut y avoir plus de trois types de neutrinos – l’électron et les neutrinos du muon, et un troisième associé à la particule tau, un autre «électron lourd» découvert en 1975. Cela a parfaitement complété l’histoire qui Steinberger avait commencé par sa thèse de doctorat. Steinberger a pris sa retraite du CERN en 1986, mais a continué à travailler avec les chercheurs de l’ALEPH jusqu’au milieu des années 1990. Il a étendu ses intérêts à l’astrophysique et au changement climatique et, en 2015, s’est joint à d’autres lauréats du prix Nobel pour signer la déclaration de Mainau, exhortant les gouvernements à limiter les émissions de gaz à effet de serre.
Jack Steinberger était admiré pour son instinct et ses prouesses en tant que physicien expérimental, son intellect en tant qu’enseignant et superviseur, et pour être un grand ami. Il n’a pas toujours eu raison – après avoir perdu un pari avec des amis théoriciens sur un aspect de la physique, il a payé avec du bon vin. Il avait un profond intérêt pour le fonctionnement de la nature et aimait l’alpinisme et la voile. Peu intéressé par les prix, il a souvent réitéré sa conviction que « la prétention que certains d’entre nous sont meilleurs que d’autres [n’est pas] une bonne chose ». Il a senti qu’il avait reçu des cartes chanceuses dans sa vie et a exprimé sa profonde gratitude à la famille de Chicago qui lui a donné des opportunités dans son enfance. Dans ses mots : « Vous n’avez qu’une seule vie : tout ce qui surgit, surgit. »
Jack Steinberger (1921-2020)
Jack Steinberger, un géant du domaine qui a tant contribué au développement expérimental du modèle standard, est décédé le 12 décembre 2020 à l’âge de 99 ans. Né dans la ville bavaroise de Bad Kissingen en 1921, il a quitté l’Allemagne à l’âge de 13 ans pour échapper à la montée de l’antisémitisme et s’installer aux États-Unis. Après avoir obtenu un diplôme en chimie de l’Université de Chicago, il s’est tourné vers la physique, travaillant au laboratoire de rayonnement du MIT pendant les années de guerre avant de retourner à Chicago pour se lancer dans une carrière en physique théorique. Sous la direction d’Enrico Fermi, cependant, il est passé au côté expérimental du domaine, menant des enquêtes au sommet des montagnes sur les rayons cosmiques. Cela a marqué le début de son intérêt pour la physique des neutrinos, qui sera récompensé par le prix Nobel de physique 1988,
En 1968, Jack rejoint le CERN pour travailler sur des expériences de violation de CP. Dans les années 1970, il est devenu membre fondateur de la collaboration CERN-Dortmund-Heidelberg-Saclay (CDHS), qui a ensuite été rejointe par un groupe de Varsovie et a mené des expériences de diffusion de neutrinos dans la zone expérimentale ouest. De 1976 à 1984, CDHS a produit une série de résultats importants en utilisant des faisceaux de neutrinos pour sonder la structure des protons et des neutrons.
Lorsque le grand collisionneur électron-positon (LEP) a été proposé pour la première fois, un groupe central du CDHS s’est associé à des physiciens d’autres institutions pour développer un détecteur pour la nouvelle installation phare du CERN. Cette initiative a donné naissance à l’expérience ALEPH, et Jack, avec sa grande curiosité scientifique et sa remarquable rigueur, s’est naturellement imposé pour en devenir le premier porte-parole en 1980, poste qu’il a occupé jusqu’en 1990. Le détecteur dans son ensemble a bénéficié du leadership charismatique et de la clarté d’esprit de Jack. Dès le départ, il a stipulé que les solutions standard devaient être adoptées sur l’ensemble du détecteur dans la mesure du possible. Jack a également insisté sur le fait que toutes les solutions envisagées pour le détecteur devaient d’abord être complètement comprises. Au début de l’ère du LEP, ce niveau de discipline a porté ses fruits et s’est reflété dans les résultats.
À la retraite, Jack a continué à être une présence régulière au CERN, contribuant à la vie intellectuelle du Laboratoire jusqu’à plus de 90 ans, notamment en renouant avec son intérêt pour la violation de CP en tant que conseiller des expériences NA31, NA48 et NA62. Une nécrologie complète paraîtra dans le Courrier CERN.
In Memoriam : Jack Steinberger, partenaire de la découverte, lauréate du prix Nobel, du neutrino muonique à l’AGS de Brookhaven
Dans les désintégrations de certaines particules élémentaires, des neutrinos sont produits ; particules qui interagissent occasionnellement avec la matière pour produire des électrons. Jack Steinberger, Leon Lederman et Melvin Schwartz ont réussi à créer un faisceau de neutrinos à l’aide d’un accélérateur à haute énergie. En 1962, ils ont découvert que, dans certains cas, au lieu de produire un électron, un muon (200 fois plus lourd qu’un électron) était produit, prouvant l’existence d’un nouveau type de neutrino, le neutrino muonique. Ces particules, collectivement appelées « leptons », pourraient alors être systématiquement classées en familles.
Jack Steinberger, qui avait reçu avec Leon Lederman et Melvin Schwartz le prix Nobel de physique 1988 pour leur découverte en 1962 du neutrino muonique, est décédé le samedi 12 décembre 2020, à son domicile de Genève. Il avait 99 ans. « Jack Steinberger était un homme remarquable qui a joué un rôle clé dans l’une des découvertes les plus marquantes de la physique des particules du XXe siècle », a déclaré Doon Gibbs, directeur du laboratoire national de Brookhaven du département américain de l’énergie, qui abrite l’Alternating Gradient Synchrotron (AGS) utilisé dans la recherche primée.
L’expérience a utilisé un faisceau de protons énergétiques de l’AGS pour produire des particules appelées mésons pi. Ces mésons pi ont parcouru 70 pieds vers un mur d’acier de 5 000 tonnes constitué de vieilles plaques de cuirassé. En cours de route, les mésons se sont désintégrés en d’autres types de particules, à savoir les muons et les neutrinos. Mais seuls les neutrinos pouvaient passer à travers le mur dans un détecteur rempli de néons appelé chambre à étincelles.
“We didn’t know anyone who would take us as immigrants…”
Jack Steinberger had to emigrate from Germany to the United States in 1934 after the rise of the Nazis. Steinberger became one of CERN's most celebrated scientists, and was awarded the 1988 #NobelPrize in Physics. pic.twitter.com/TcEXThHKdN
— The Nobel Prize (@NobelPrize) February 16, 2021
Là, les produits des interactions des neutrinos avec des plaques d’aluminium produisaient des traînées d’étincelles qui pouvaient être détectées et photographiées. Les scientifiques ont installé le détecteur afin qu’ils puissent distinguer si les traînées d’étincelles étaient produites par des muons ou des électrons. Seuls les muons ont été détectés, ce qui prouve l’existence d’un second type de neutrino, le neutrino muonique. Comme indiqué dans le communiqué de presse annonçant le prix Nobel, l’expérience « a conduit à des découvertes qui ont ouvert des opportunités entièrement nouvelles pour la recherche sur la structure et la dynamique les plus profondes de la matière ». L’existence d’un deuxième type de neutrino et son association avec le muon – reflétant l’association du neutrino électronique avec l’électron – ont jeté les bases des groupements appariés désormais acceptés de particules élémentaires décrits par le modèle standard de la physique des particules.
Non moins significative, l’utilisation par l’expérience du tout premier faisceau de neutrinos a ouvert la voie aux scientifiques pour utiliser ces particules dans la recherche à l’AGS et dans le monde entier. « La profonde compréhension de Jack de la science et des détecteurs de particules a donné lieu à de multiples expériences façonnant la physique moderne des particules », a déclaré Dmitri Denisov, directeur adjoint du laboratoire associé pour la physique nucléaire et des particules au Brookhaven Lab. Nicholas Samios, qui a été directeur du Brookhaven Lab de 1982 à 1997, a rappelé certaines des premières activités de physique : « Le groupe de Jack Steinberger à Columbia (y compris moi et Mel Schwartz lorsque nous étions candidats au doctorat) était activement engagé dans la réalisation d’expériences. au Cosmotron et à l’AGS de Brookhaven dans les années 1950, 1960 et au début des années 1970. Sa grande force à la fois théorique et expérimentale a conduit à ses contributions extraordinaires à la physique, qui, en plus du travail lauréat du prix Nobel, comprenaient des recherches dans les domaines d’interaction forte et faible, la découverte de la particule d’hypéron sigma zéro et l’élucidation de la production et des propriétés de nombreuses particules nouvellement découvertes et de leurs désintégrations. Il était l’un des physiciens les plus éminents de notre époque.
La physicienne du Brookhaven Lab Elizabeth Worcester, l’une des deux coordonnatrices de la physique d’une nouvelle expérience internationale sur les neutrinos, la Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), a déclaré : « Jack Steinberger a toujours occupé une place importante dans ma carrière. En tant qu’étudiant diplômé à l’Université de Chicago, j’ai entendu de nombreuses histoires sur son génie, et une grande partie de mon travail aujourd’hui est basé sur ses découvertes. Alors que l’expérience lauréate du prix Nobel n’a détecté que 51 neutrinos muoniques, DUNE détectera des dizaines de milliers de ces particules et utilisera la découverte de Steinberger selon laquelle les neutrinos sont associés à leurs partenaires chargés pour observer et identifier les trois types de neutrinos dans notre détecteur. Cette expérience peut nous aider à découvrir comment les neutrinos sont liés à des questions fondamentales sur les origines de notre Univers.
Hans Jakob Steinberger est né le 25 mai 1921 en Bavière, en Allemagne. En 1934, lors de la montée du régime nazi, lui et son frère aîné sont venus aux États-Unis avec l’aide d’organisations caritatives juives américaines. Il a obtenu un baccalauréat en physique de l’Université de Chicago en 1942 et, après avoir servi dans le Signal Corps au MIT alors qu’il était dans l’armée, est revenu pour obtenir son doctorat. en 1948. Après deux ans à l’Université de Californie à Berkeley, il rejoint la faculté de Columbia en 1950, puis rejoint le CERN, le laboratoire européen de physique des particules, en 1968. Il reçoit la US Medal of Science en 1988, la même année que son prix Nobel. La découverte des neutrinos muoniques est l’un des 7 prix Nobel décernés pour des recherches effectuées par des scientifiques associés à Brookhaven Lab.
Jack Steinberger (1921-2020)
Physicien américain d’origine allemande qui, avec Leon M. Lederman et Melvin Schwartz, a reçu le prix Nobel de physique en 1988 pour leurs découvertes conjointes de la méthode du faisceau de neutrinos et la démonstration de la structure en doublet des leptons grâce à la découverte du neutrino muonique. En 1951, il rencontre Lederman à l’Université de Columbia et, plus tard, Schwarz qui devient son élève. En 1958, ils ont mené une expérience sur les neutrinos au nouveau synchrotron à gradient alternatif de Brookhaven. Les résultats ont émergé dans un article classique de 1962, et les faisceaux de neutrinos sont devenus l’un des outils standard de la physique des particules. Après avoir reçu le prix Nobel, Steinberger a commenté : « pour obtenir ce prix, faites votre travail tôt !
https://home.cern/news/obituary/cern/jack-steinberger-1921-2020
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1988/steinberger/facts/
https://www.nature.com/articles/d41586-020-03655-w