Murray Gell-Mann

Murray Gell-Mann
15 september 1929
Murray Gell-Mann tijdens een TED-lezing in 2007
Geboorteplaats	Manhattan
Nationaliteit	Amerikaans
Nobelprijs voor de	Natuurkunde
In	1969
Reden	"Voor zijn bijdragen en ontdekkingen over de indeling van elementaire deeltjes en hun interacties."
Voorganger(s)	Luis Alvarez
Opvolger(s)	Hannes Alfvén Louis Néel
Portaal    Natuurkunde

Murray Gell-Mann (Manhattan (New York City), 15 september 1929) is een Amerikaanse natuurkundige die de Nobelprijs voor de Natuurkunde kreeg in 1969 voor zijn werk aangaande deeltjesfysica.

Biografie

Gell-Mann werd geboren als zoon van Arthur Isidore Gell-Mann en Pauline Reichstein, joodse immigranten afkomstig uit het koninkrijk Oostenrijk-Hongarije. Zijn vader was eigenaar en docent aan een taalschool. Net als zijn vader had Murray interesses op het gebied van de archeologie, linguïstiek en ornithologie. Hij bezocht een lagere school voor begaafde kinderen, daarna de middelbare school en kwam als vijftienjarige op de Yale-universiteit terecht, waar hij in 1948 afstudeerde met een bachelorgraad (B.S.) in de natuurkunde.

Vervolgens ging hij naar het Massachusetts Institute of Technology (MIT) om in 1951 bij Victor Weisskopf te promoveren. Aansluitend was hij postdoc-student aan het Institute of Advanced Study (Princeton) en aan de universiteit van Illinois (1951-1952) te Urbana-Champaign.

Loopbaan

Gell-Man ging zich bezighouden met twee belangrijke ontwikkelingen in de natuurkunde van na de Tweede Wereldoorlog: kwantumelektrodynamica (QED) en hoge-energiefysica. Hij verrichtte eerst belangrijk werk op het Institute for Nucleair Studies in Chicago (1953). Daarna, in 1955, vertrok hij naar het California Institute of Technology (CalTech) te Pasadena waar hij Richard Feynman leerde kennen.

Vanaf 1956 was hij bij CalTech hoogleraar en in 1967 werd hij benoemd tot R.A. Millikan Professor, een positie die hij 26 jaar lang behield. Sinds 1993 is hij president van het Santa Fe Instituut (waarvan hij medeoprichter is) waar hij onderzoek verricht aan complexe systemen.

Werk

Eightfold Way

Meson-octet met isospin I₃, lading Q en vreemdheid S als coördinaten

Begin jaren 1950 begonnen deeltjesversnellers een variëteit van nieuwe subatomaire deeltjes te produceren, zoveel (boven de 200) dat kernfysici het overzicht kwijt begonnen te raken. Daarnaast raakte men vertwijfeld over het feit dat de grote hoeveelheid aan deeltjes tegenstrijdig was met de orde en eenvoudigheid van hun inzicht in het universum.

Gell Manns eerste wetenschappelijke wapenfeit betrof het ontwikkelen van een classificatiemethode voor hadronen. Om het gedrag van bepaalde deeltjes beter te van elkaar te onderscheiden introduceerde hij in 1961 een nieuw kwantumgetal, namelijk vreemdheid.

Door vervolgens de isospin I₃, de lading Q en vreemdheid S als coördinaten (I₃,Q,S) te nemen merkte hij tot verrassing op dat hij alle acht mesonen in een octet kon onderbrengen. Hij noemde zijn classificatiemethode The Eightfold Way naar Boeddha's achtvoudige pad van verlichting.

Volgens dezelfde methode kon hij ook de bekende baryonen (met spin 1/2) in eenzelfde octet onderbrengen. De overgebleven negen baryonen (met spin 3/2) bracht hij samen in de daaropvolgende symmetriegroep – het decuplet, waarin tien deeltjes passen. Het ontbrekende tiende deeltje, dat hij omega-minus (Ω^–) noemde, werd pas in 1964 ontdekt in het Brookhaven National Laboratory (BNL). Daarbij bleek dat de massa van het deeltje bijna exact overeenkwam met de door hem voorspelde theoretische waarde.

Deze ontdekking versterkte het bewijs voor "The Eightfold Way", waarna zijn classificatiemethode algemeen geaccepteerd werd en waarvoor hij in 1969 de Nobelprijs voor de Natuurkunde verkreeg.

Quarks

Gell-Mann kwam in 1964 met het idee voor het bestaan van quarks – die hij als de bouwstenen van hadronen (waaronder protonen en neutronen) veronderstelde. De term quark ontleende hij van James Joyce' roman "Finnegans wake" (1939), die de zin "Drie quarks voor Muster Mark!" bevat. Omdat quarks nooit zelfstandig worden waargenomen accepteerde hij, net als ieder ander, ze maar schoorvoetend als deeltje.

Quarks komen in zes verschillende 'smaken' voor. In eerste instantie waren twee quarks voldoende om het proton en het neutron te beschrijven, namelijk "up" (op) en "down" (neer). Een proton bevat twee up-quarks en een down-quark, terwijl een neutron een up-quark en twee down-quarks bevat. Rond dezelfde tijd ontdekten natuurkundigen nieuwe elementaire deeltjes. Om deze "vreemde" deeltjes te verklaren moest een extra quark worden aangenomen, het "strange"-quark. Later kwamen daar nog het "charm" (tover), "top" en "bottom"-quark bij.

In 1972 kwam Gell-Mann met zijn theorie van de kwantumchromodynamica (QCD), de natuurkundige theorie die de wisselwerking tussen quarks en gluonen beschrijft. Het vormt de basis van de sterke kernkracht, de elementaire kracht die verantwoordelijk is voor het samenbinden van quarks en anti-quarks zodat deze de verschillende hadronen en mesonen kunnen vormen.

Erkenning

Gell-Mann is lid van verscheidenen wetenschappelijk verenigingen, zowel nationaal als internationaal. Zo is hij onder andere lid van de American Association for the Advancement of Science, de American Academy of Sciences, de American Philosophical Society en de American Physical Society. Naast de National Academy of Science is hij ook (buitenlands) lid van de wetenschappelijke academies van India, Pakistan en Rusland.

Onderscheidingen

• 1959 – Dannie Heinemann Prize for Mathematical Physics
• 1966 – Ernest Orlando Lawrence Award
• 1967 – Benjamin Franklin Medal
• 1968 – John J. Carty Medal van de National Academy of Sciences
• 2005 – Albert Einsteinmedaille
• 1990 – Erice Prize van de World Federation of Sciences

Bibliografie

• The Eightfold Way (1964, met Yuval Ne'eman)
• Broken Scale Invariance and the Light Cone (1971, met Kenneth Wilson)
• The Discovery of Subatomic Particles (1983)
• The Quark and the Jaguar (1994)
• The Regular and the Random (2002)
• Murray Gell-Mann: Selected Papers (2009)

Zie ook

• Gell-Mann-matrices
• Achtvoudig pad (natuurkunde)

Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen, noten en/of referenties:

• Lang, Herman de; Vincent Icke, e.a. Canon van de Natuurkunde, Veen magazines, Diemen, 2009
• Souder, Laurence (1995). "Murray Gell-Mann". Notable Twentieth-Century Scientists. (1995). Detroit: Gale Research Inc..
• (en) Biografie Murray Gell-Mann op Nobelprize.org