Biographique Val Fitch
Je suis né le 10 mars 1923, le plus jeune de trois enfants, dans un ranch de bétail du comté de Cherry, dans le Nebraska, non loin de la frontière du Dakota du Sud. Il s’agit d’une partie très peu peuplée des États-Unis et éloignée de tout centre de population. . Il semble incroyable par rapport aux normes modernes qu’à l’âge de 20 ans, mon père, Fred Fitch, ait acquis un ranch de plus de 4 miles carrés et ait persuadé une institutrice locale, Frances Logsdon, de se marier et de le rejoindre pour y vivre. Ils ont déménagé au ranch à peine 20 ans après la bataille de Wounded Knee, qui s’est déroulée à environ 40 milles au nord-ouest. Je mentionne cela parce que notre vie à proximité de leur réserve a fait des Indiens Sioux une partie intégrante de notre environnement. Mon père, même s’il ne parlait pas couramment, parlait leur langue. Ils ont reconnu son intérêt amical en leur nom en faisant de lui un chef honoraire.
Peu de temps après ma naissance, mon père a été grièvement blessé lorsqu’un cheval qu’il montait est tombé avec lui. Il a ensuite dû abandonner l’activité physique pénible associée à la gestion d’un ranch et à l’élevage de bétail. La famille a déménagé à Gordon, Nebraska, une ville à environ 25 miles de là, où mon père est entré dans le secteur des assurances. Toute ma scolarité formelle jusqu’au lycée s’est déroulée dans les écoles publiques de Gordon. Pendant cette période, mes parents ont conservé la propriété du ranch, mais l’exploitation a été en grande partie laissée à d’autres. EB White a défini l’agriculture comme 10 % d’agriculture et 90 % de réparation de quelque chose qui s’est cassé. Mes souvenirs d’élevage ne sont pas principalement des souvenirs romantiques de rassemblement et de marquage du bétail, mais plutôt d’huiler des moulins à vent et de réparer des clôtures.L’événement le plus important de mon éducation est probablement survenu lorsque, en tant que soldat de l’armée américaine pendant la Seconde Guerre mondiale, j’ai été envoyé à Los Alamos, au Nouveau-Mexique, pour travailler sur le projet Manhattan. Le travail que j’y ai fait sous la direction d’Ernest Titterton, membre de la Mission britannique, a été très stimulant. Le laboratoire était petit et même en tant que technicien vêtu d’un uniforme militaire, j’ai eu l’occasion de rencontrer et de voir au travail de nombreuses grandes figures de la physique : Fermi, Bohr, Chadwick, Rabi, Tolman. J’ai enregistré certaines des expériences de ces jours dans un chapitre d’All in Our Time, un livre édité par Jane Wilson et publié par le Bulletin of Atomic Scientists. J’ai passé 3 ans à Los Alamos et durant cette période j’ai bien appris les techniques de la physique expérimentale. J’ai observé que les expérimentateurs les plus accomplis étaient aussi ceux qui connaissaient le mieux l’électronique et que les techniques électroniques étaient les premières que j’ai apprises. Mais j’ai surtout appris, en abordant la mesure de nouveaux phénomènes, non seulement à envisager d’utiliser des appareils existants mais à laisser l’esprit vagabonder librement et inventer de nouvelles façons de faire le travail.
Robert Bacher, le chef de la division de physique dans laquelle je travaillais, m’a proposé un poste d’assistant diplômé à Cornell après la guerre, mais je devais encore terminer le travail pour un diplôme de premier cycle. C’est ce que j’ai fait à l’Université McGill. Et puis une autre opportunité pour des études supérieures est venue de Columbia et j’ai fini là-bas en travaillant avec Jim Rainwater pour ma thèse de doctorat. Un jour, dans son bureau qu’il partageait alors avec Aage Bohr, il me tendit une prépublication d’un article de John Wheeler consacré aux atomes µ-mésiques. Cet article soulignait, dans le cas des noyaux les plus lourds, l’extrême sensibilité du niveau Is à la taille du noyau. Même si le rayonnement de ces atomes n’avait jamais été observé, ces systèmes atomiques pourraient être un bon sujet de thèse.
Dans le même temps, une convergence des développements techniques a eu lieu. Le cyclotron Columbia Nevis venait juste d’entrer en service. Les faisceaux de mesures (pi) du cyclotron contenaient un mélange de mesures µ qui provenaient de la désintégration du (pi) et qui pouvaient être séparées par distance. L’iodure de sodium avec activation au thallium venait d’être montré par Hofstadter être un excellent compteur à scintillation et spectromètre d’énergie pour les rayons gamma. Et il y avait de nouveaux photo tubes qui venaient juste d’être produits par RCA et qui correspondaient parfaitement aux cristaux d’iodure de sodium pour convertir les scintillations en signaux électriques. L’autre ingrédient essentiel pour fabriquer un spectromètre à rayons gamma était un analyseur de hauteur d’impulsion multicanal que, grâce à mon expérience de Los Alamos, j’ai conçu et construit avec l’aide d’un technicien.
Le résultat net de tous les efforts pour ma thèse a été le travail de pionnier sur les atomes µ-mésiques. Il est intéressant de noter que nous avons failli manquer complètement l’observation des rayons gamma. Wheeler avait calculé l’énergie de transition 2p-1s en Pb, en utilisant le rayon nucléaire alors accepté 1,4 A 1/3fermi, à environ 4,5 MeV. En conséquence, nous avions réglé notre spectromètre pour regarder dans cette région d’énergie. Après plusieurs jours frustrants, Rainwater nous a proposé d’élargir la gamme, puis le pic est apparu – non pas à 4,5 MeV mais à 6 MeV ! Le noyau était sensiblement plus petit que ce qui avait été déduit d’autres effets. Peu de temps après, Hofstadter a obtenu les mêmes résultats de ses expériences de diffusion d’électrons. Alors que les mesures d’atomes µ-mésiques donnent le rayon efficace du noyau avec une extrême précision, les résultats de diffusion d’électrons ont l’avantage de donner de nombreux moments à la distribution de charge. Maintenant, la meilleure information est obtenue en combinant les résultats des atomes µ-mésiques et de la diffusion des électrons.
Par la suite, en effectuant des mesures précises des rayons gamma pour obtenir une meilleure valeur de masse pour le méson µ, nous avons constaté que des corrections substantielles de la polarisation du vide étaient nécessaires pour obtenir un accord avec des déterminations de masse indépendantes. Alors que la polarisation du vide est d’environ 2% du décalage de Lamb dans l’hydrogène, c’est la correction électrodynamique très dominante dans les atomes µ-mésiques. Mon intérêt s’est alors déplacé vers les particules étranges et les mésons K, mais j’avais appris de mon travail à Columbia les délices des résultats inattendus et le défi qu’ils présentent dans la compréhension de la nature. J’ai accepté un poste à Princeton où, travaillant le plus souvent avec quelques étudiants diplômés, j’ai passé les 20 années suivantes à étudier les mésons K. Le nec plus ultra des résultats inattendus a été celui qui a été reconnu par la Fondation Nobel en 1980, la découverte de la violation de CP.
Il est hautement improbable, a priori, de commencer sa vie dans un élevage de bétail et de se présenter ensuite à Stockholm pour recevoir le prix Nobel de physique. Mais c’est beaucoup moins improbable pour moi quand je réfléchis à la bonne fortune que j’ai eue dans l’ambiance offerte par mes parents, ma famille, mes professeurs, collègues et étudiants. J’ai deux fils de mon mariage avec Elise Cunningham qui est décédée en 1972. En 1976, j’ai épousé Daisy Harper qui a amené avec elle trois beaux-enfants dans ma vie.
Honneurs et distinctions
Je suis membre de l’American Physical Society et de l’American Association for the Advancement of Science, membre de l’American Academy of Arts and Sciences et de la National Academy of Sciences. Je suis titulaire de la chaire de physique Cyrus Fogg Brackett à l’Université de Princeton et, depuis 1976, je suis président du département de physique. J’ai reçu le prix E. O. Lawrence en 1968. En 1967, Jim Cronin et moi avons reçu le prix de la Research Corporation pour notre travail sur la violation de la CP et en 1976 la médaille John Price Witherill du Franklin Institute.
Pendant longtemps, les physiciens ont supposé que diverses symétries caractérisaient la nature. Dans une sorte de « monde miroir » où la droite et la gauche étaient inversées et où la matière était remplacée par l’antimatière, les mêmes lois physiques s’appliqueraient, ont-ils postulé. La symétrie gauche-droite avait déjà été prouvée violée quand, en 1964, Val Fitch et James Cronin ont découvert que la symétrie matière-antimatière est violée lorsque le méson K neutre se désintègre. Leur expérience a également prouvé que la symétrie ne s’applique pas lors de l’inversion du temps : les réactions qui reculent dans le temps ne sont pas identiques à celles qui avancent.
Val Logsdon Fitch
Val L. Fitch, qui a passé toute sa vie professionnelle à Princeton, est décédé à Princeton NJ le 2 février 2015, un mois avant son 92e date d’anniversaire. Il est né au Nebraska le 10 mars 1923 dans un ranch de bétail à environ 40 miles au sud-est de Wounded Knee, que son père, Fred Fitch, avait acquis à peine 20 ans après le massacre. Comme l’a écrit Val, « Les Sioux faisaient partie intégrante de notre environnement, et mon père, même s’il ne parlait pas couramment leur langue. Ils ont reconnu son intérêt amical en leur nom en faisant de lui un chef honoraire, le nommant «Eagle Star». Le travail physique de mes parents était immense – il a été observé que l’élevage est un enfer pour les femmes et les chevaux. Peu de temps après la naissance de Val, la famille a déménagé à Gordon, à proximité, où Val aimait travailler dans son « laboratoire » au sous-sol, avec une boîte à fusibles séparée pour éviter les coupures de courant dans le reste de la maison. Diplômé de Gordon HS en 1940 en tant que major de promotion.
Au cours de sa formation de base, Val a été sélectionné pour le programme de formation spécialisée de l’armée (AST) à Carnegie Tech, puis pour le projet Manhattan en tant que seule recrue choisie sur 1 200. Il a été envoyé à Los Alamos, où il a observé que « les expérimentateurs les plus accomplis étaient aussi ceux qui connaissaient le mieux l’électronique, et les techniques électroniques étaient les premières que j’ai apprises. Mais surtout, j’ai appris non seulement à envisager d’utiliser des appareils existants, mais aussi à permettre à l’esprit de vagabonder librement et d’inventer de nouvelles façons de faire le travail. Étant donné des responsabilités bien au-delà de son statut officiel, sous la supervision du physicien britannique Ernest Titterton, Val a conçu et construit l’appareil pour déclencher la détonation de la première bombe le 16 juillet 1945 à Alamogordo, Nouveau-Mexique. Après l’explosion, il a rencontré un garde à qui on n’avait pas dit à quoi s’attendre : « Il était absolument pâle et un regard d’alarme incroyable était sur son visage. J’ai simplement dit ce que je pensais : « La guerre sera bientôt finie. ”
À la suggestion de Titterton, Val a étudié le génie électrique à l’Université McGill, obtenant son diplôme en 1948. Il est entré à l’Université de Columbia pour travailler avec James Rainwater, qui lui a remis un article de John Wheeler de Princeton sur la détermination des rayons nucléaires via les rayons X des muons capturés, et a dit qu’il pourrait faire un bon sujet de thèse. Val « l’a pris et s’est enfui », construisant des compteurs à scintillation, des circuits de déclenchement, des détecteurs de photons à l’iodure de sodium et un analyseur multicanal pionnier. «Chaque pièce électronique a été conçue et fabriquée à la maison. Rien n’était disponible dans le commerce. Les résultats étaient de bon augure. Wheeler avait calculé pour le plomb que les rayons X des noyaux culmineraient à 4,5 MeV, mais à la place, Val et Rainwater ont trouvé un pic à 6,02 MeV, ce qui implique que les noyaux étaient environ deux fois plus denses et beaucoup plus petits que ceux mesurés précédemment.
Recruté par Wheeler à Princeton en 1954, Val s’est lancé dans une série d’expériences pionnières dans le domaine naissant de la physique des hautes énergies – en particulier les interactions faibles et la physique merveilleusement riche des mésons K. A cette époque, on pensait que toutes les lois de la physique étaient les mêmes sous trois transformations discrètes de symétrie : inversion des charges (conjugaison de charges C), réflexion des coordonnées spatiales (transformation de parité P) et/ou inversion temporelle (T). De plus, la symétrie fondamentale de la nature, exprimée par le théorème CPT, exige que toutes les lois de la physique soient les mêmes sous des transformations simultanées C, P et T.
En utilisant le nouveau cosmotron de Brookhaven, Val a découvert que deux particules chargées « de type méson K » de même masse, mais de parité opposée (P) comme en témoignent leurs différentes désintégrations, avaient des durées de vie égales à quelques pour cent près. Cette mesure a motivé la proposition historique en 1956 par Lee et Yang de l’Institute for Advanced Study que la parité (P) n’était pas conservée dans les interactions faibles. Son innovation clé, le compteur Cherenkov à sélection de vitesse, a séparé proprement les mésons K des protons et des pions dans le faisceau. Nommé à juste titre le compteur Fitch, il a été un bourreau de travail depuis.
Val s’est ensuite tourné vers les mésons K neutres, en particulier deux composants de particules neutres, K 1 et K 2, ayant la même masse mais une charge-parité (CP) opposée, comme en témoignent leurs différents modes de désintégration et durées de vie autorisés. Le composant à courte durée de vie K 1 se désintégrerait rapidement en deux pions, laissant un K 2 « pur ».faisceau dans lequel 2 désintégrations de pions étaient interdites si CP est conservé. 
Le théorème CPT exige que la violation de CP soit accompagnée d’une violation sous l’inversion du temps (T). Des expériences ultérieures l’ont confirmé. La découverte de CP a également eu des conséquences allant au-delà de la physique des particules, conduisant Andrei Sakharov à poser un scénario en 1967 qui pourrait expliquer l’évolution du Big Bang vers un univers dominé par la matière, une question profonde sans réponse à ce jour. (Une violation de CP beaucoup plus importante est nécessaire pour cela que le phénomène découvert en 1964.) Pour leurs travaux sur la CP et l’inversion du temps, Val et Cronin ont reçu le prix Nobel de physique de 1980. Cronin réfléchit : « C’est Val qui a suggéré l’utilisation de mon appareil qui a fait la découverte. Je ne pense pas que je n’aurais jamais pensé à cette application. Mais heureusement qu’il existait un appareil approprié pour réduire considérablement la limite de K2 se désintégrant en deux pions.
Val a quitté l’étude des mésons K en 1972, se rendant d’abord au Fermilab pour rechercher la violation de C dans les interactions proton-antiproton, puis sur une falaise du Montana pour rechercher les forces gravitationnelles à courte distance. Bien qu’aucun signal n’ait été trouvé, chaque cas a montré la créativité technique de Val et formé des étudiants exceptionnels. Val a souvent été appelé à rendre de grands services : membre du comité consultatif scientifique du président de 1970 à 1973 ; président du département de physique de Princeton de 1976 à 1981 ; Président de l’American Physical Society en 1988 et 1989 – la seule personne depuis 1932 à servir deux ans. En tant que président de physique, Val a envoyé une demande de budget au président qui comprenait un commentaire désormais légendaire : « Président Bowen, vous ne pouvez pas acheter le meilleur département de physique au monde, mais vous devez le payer », a recruté un ensemble remarquable de nouvelle faculté, et même pelleté la neige de la promenade pour s’assurer que le personnel serait en sécurité pour venir travailler.
Lorsqu’un groupe d’experts de l’APS a fait l’objet d’attaques personnelles vicieuses pour un rapport critiquant l’Initiative de défense stratégique (Star Wars), Val a pris la défense, rejetant les affirmations techniques des attaquants comme « des erreurs de physique… des hypothèses extravagantes… des technologies non prouvées », et leur annonce -hominem diatribes comme « . une attaque bizarre qui n’a pas sa place dans la discussion technique. » Val et le rapport ont été complètement justifiés. Val faisait partie de la dernière « classe » de professeurs qui ont dû prendre leur retraite à 70 ans. L’université aurait fait une exception pour lui si nécessaire, mais pour des raisons évidentes lui a demandé d’envisager plutôt une nomination en tant que « Conférencier avec rang de professeur ». Val a gracieusement accepté et a continué dans ce rôle pendant 3 ans. La retraite en 1993 n’a pas arrêté le travail de Val : il a dirigé une expérience AGS à la recherche d’états à 6 quarks, organisé une grande conférence à l’occasion du 250e anniversaire de Princeton et écrit des articles historiques sur la physique des particules.
L’influence de Val sur la physique a été énorme : en tant que développeur de techniques expérimentales (par exemple, il a été le premier à utiliser des transistors dans des expériences à haute énergie), en tant que chercheur avec un œil sur la physique, et en tant qu’enseignant et mentor pour des générations d’étudiants et collègues. Membre de la National Academy of Science et de l’American Philosophical Society, Val a reçu de nombreuses distinctions nationales, dont la National Medal of Science, la Franklin Medal et le Lawrence Award. Il était modeste, effacé et fidèle à ses principes tout au long de sa vie remarquable. Lorsqu’on lui a demandé pourquoi il était si réticent à parler de lui-même, Val a répondu : « Ma mère m’a toujours dit que si vous faites quelque chose qui mérite d’être loué, laissez les autres vous louer, ne vous louez pas. » Pour les amis proches et les collègues, cela « vaut tout dire ».
La première épouse de Val, Elise Cunningham, avec qui il avait des fils John (décédé en 1987) et Alan, est décédé en 1972. Citant son discours d’acceptation de Lawrence en 1968 : « Enfin, … on ne fait pas d’explorations importantes sans un superbe camp de base – une retraite réconfortante. Ma femme, Elise, partage cet honneur à tous égards. En 1976, il épouse la journaliste Daisy Harper, qui lui survit. Au cours de leurs 39 années ensemble, Val et Daisy ont entretenu des liens chaleureux avec des familles et des amis de la communauté de Princeton et du monde entier, et attendaient avec impatience des étés relaxants à Smith’s Cove, en Nouvelle-Écosse. Nous n’oublierons jamais Val Fitch, à tous points de vue un scientifique et un être humain des plus exceptionnels !
Val Logsdon Fitch (1923-2015)
https://phy.princeton.edu/department/history/faculty-history/val-fitch
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1980/fitch/facts/