Richter, Burton

Der amerikanische Physiker Burton Richter (* 1931) war maßgeblich an der Entwicklung eines innovativen Teilchenbeschleunigers beteiligt, des Stanford Positron–Electron Accelerating Rings (SPEAR), der zur Entdeckung eines völlig neuen Teilchens führte, das jetzt Psi / J-Teilchen genannt wird. Zufälligerweise wurde das gleiche subatomare Teilchen fast gleichzeitig vom Wissenschaftler Samuel C. C. Ting in einem völlig anderen Experiment gefunden. Die beiden Männer teilten sich 1976 den Nobelpreis für Physik.

Ausbildung

Richter wurde als ältestes Kind und einziger Sohn von Abraham und Fannie (Pollack) Richter am 22.März 1931 in Brooklyn, New York, geboren. Sein Vater war Textilarbeiter. Richters frühe Ausbildung erfolgte an der Far Rockaway High School in Queens, New York, und der Mercersburg Academy in Mercersburg, Pennsylvania. Bereits als er 1948 sein Studium am Massachusetts Institute of Technology (MIT) begann, war er sich nicht sicher, ob er Physik oder Chemie studieren wollte. Die Physik bekam in seinem ersten Jahr das Nicken, und Richter würdigte immer den Einfluss des Bachelor-Professors Francis Friedman, der ihn auf seinen Lebensweg gebracht hatte.

Zwischen Richters Junior– und Seniorjahr am MIT wurde er im Magnetlabor der Schule dem Elektron-Positron-System ausgesetzt. Dort arbeitete er unter den Professoren Francis Bitter und Martin Deutsch, von denen letzterer seine bekannten Positronium-Experimente im Labor des ersteren durchführte. Aufbauend auf dieser Erfahrung und unter Bitters Leitung befasste sich Richters Abschlussarbeit mit dem quadratischen Zeeman-Effekt (Aufspaltung einer einzelnen Spektrallinie, wenn eine Substanz einem Magnetfeld ausgesetzt wird) in Wasserstoff.

Richter erhielt seinen B.S. im Jahr 1952 und blieb am MIT für sein Studium. Während seines ersten Jahres an der Graduiertenschule arbeitete er weiter mit Bitter zusammen, vermutete jedoch bald, dass seine Interessen woanders lagen. So verabredete er sich mit dem Physiker David Frisch, um 1953 sechs Monate im berühmten Brookhaven National Laboratory auf New Yorks Long Island zu verbringen. In Brookhaven konnte Richter mit einem der weltweit leistungsstärksten Protonenbeschleuniger arbeiten, um herauszufinden, ob Teilchenphysik seine wahre Leidenschaft ist. Er fand, dass es war, und ging zurück zum Synchrotron (Beschleuniger) Labor des MIT. Richter promovierte im September 1956 am MIT.

Akademischer Werdegang

Nach seiner Promotion suchte Richter nach einem Ort, um sein neues Interesse an der Quantenthermodynamik (QED) zu erforschen. Zu dieser Zeit verfügte das High Energy Physics Laboratory der Stanford University über einen Linearbeschleuniger mit 700 Millionen Elektronenvolt, den Richter für perfekt hielt, um das Kurzstreckenverhalten von QED zu untersuchen. So bekam er 1956 eine Stelle als wissenschaftlicher Assistent an der Einrichtung und blieb für den Rest seiner beeindruckenden Karriere in Stanford.

Richter verfolgte seine QED-Experimente fast zehn Jahre lang und demonstrierte schließlich 1965 die Wirksamkeit von QED bis mindestens zum Durchmesser (weniger als 10-14 Zentimeter) eines Atomkerns. In der Zwischenzeit stieg er schnell auf der Leiter seiner akademischen Karriere auf und wurde 1960 Assistenzprofessor für Physik und 1963 außerordentlicher Professor, im selben Jahr trat er dem Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) bei. (Er war auch 1960 mit Laurose Becker verheiratet). Richter wurde 1967 ordentlicher Professor (eine Position, die er noch 2005 innehatte) und wechselte 1982 als technischer Direktor des SLAC in die Verwaltung. 1984 wurde er Paul Pigott Professor für Physikalische Wissenschaften und Direktor des SLAC. Er trat am 31.August 1999 als SLAC-Direktor zurück und blieb 2005 emeritierter Direktor der Einrichtung. Zu seinen zahlreichen Beiträgen zur Universitätsgemeinschaft gehörte sein Dienst im Akademischen Senat, im Graduate Study Committee, und das Universitätskabinett. Obwohl Richter eine zweifellos herausragende Karriere hatte, war es seine Forschung, die ihn zu einer Persönlichkeit des öffentlichen Lebens machte.

Das Psi / J-Teilchen

Richter begann sich erstmals in den 1950er Jahren mit dem Entwurf und Bau von hochenergiephysikalischen Werkzeugen zu befassen, als er sich mit Gerard O’Neill, W.C. Barber und Bernard Gittelman, um das erste kollidierende Strahlgerät herzustellen. Das Ergebnis, auf dem er seine erfolgreichen QED-Experimente durchführte, wurde zum Vorläufer all dieser Mechanismen. Aber noch bevor das bahnbrechende Gerät in Betrieb war, hatte Richter begonnen, über Möglichkeiten nachzudenken, das Konzept weiterzuentwickeln. Insbesondere wollte er eine kollidierende Strahlmaschine entwerfen, die Elektronen und Positronen (ihre Antiteilchen) extrahiert und als gegenläufige Ströme (Elektronen, die sich in die eine Richtung bewegen, Positronen in die andere) in einem Ring speichert. Innerhalb des Rings würden die Partikel kollidieren und neue Partikel mit minimaler Hintergrundstrahlung erzeugen. Als Richter Anfang der 1960er Jahre anfing, über diese Idee nachzudenken, war er gerade Teil des SLAC geworden. Der damalige Direktor des Zentrums, W.K.H. Panofsky, ermutigte seinen Plan, und ein vorläufiger Entwurf wurde 1964 fertiggestellt. Das Projekt schmachtete dann auf Sparflamme für die nächsten sechs Jahre wegen Budgetbeschränkungen. Schließlich kam 1970 die Finanzierung durch, und die bahnbrechende neue Maschine, SPEAR, war einsatzbereit.

Eines der vielen Rätsel der Teilchenphysik in den 1960er Jahren war das Verhalten und / oder die Existenz von Quarks, den subatomaren Teilchen, von denen angenommen wird, dass sie Hadronen bilden. Einmal als theoretisches Konzept von Murray Gell-Mann vom California Institute of Technology angeboten, begann die Realität der Existenz solcher Teilchen am Ende dieses Jahrzehnts wahrscheinlicher zu erscheinen. Als Beweise dafür auftauchten, dass Quarks tatsächlich existierten, wurde Gell-Manns frühe Postulierung, dass es drei zu einem Hadron gab, in Frage gestellt, und viele fanden den Vorschlag des Physikers Sheldon Lee Glashow von 1964, dass es tatsächlich vier gab — eins “oben”, eins “unten”, eins “seltsam” (die drei ursprünglichen) und ein viertes, das er “Charme” nannte — begann als eine Möglichkeit zu appellieren, das unerklärliche Verhalten der ursprünglichen drei zu erklären. Vor diesem Hintergrund wurden Speerexperimente begonnen.

Richter hatte keine spezifische Agenda im Sinn, abgesehen von einem Interesse an der Struktur stark wechselwirkender Teilchen, als er seine neue Forschung begann. Theorien waren zu dieser Zeit weit verbreitet, aber er trug keine Fackel für eine bestimmte. Was er jedoch im November 1974 fand, war ein neues Teilchen, das etwa dreimal so groß wie ein Proton war und eine etwa 5.000-mal längere Lebensdauer hatte als natürlich erwartet. Er nannte das Teilchen “psi.” Zufällig, Samuel C.C. Ting vom MIT hatte die identische Entdeckung fast zur gleichen Zeit an der Ostküste gemacht und das Teilchen “J” genannt. Die beiden gaben ihre historischen Funde am 11.November 1974 in Stanford bekannt, und der Durchbruch wurde als Psi / J-Teilchen bekannt.

Was die beiden Wissenschaftler entdeckt hatten, war das schwer fassbare Charm-Quark, und was sie in Gang gesetzt hatten, war die “Novemberrevolution”, die eine ganz neue Ära der Teilchenphysik einleitete. Die Auswirkungen des Fundes waren unzählig, nicht zuletzt, dass Quarks zu einer wissenschaftlichen Realität geworden waren. Die Revolution verlieh der volatilen Welt der Physik auch ein Maß an Stabilität, das beispiellos war. In der Tat war die Entdeckung so bedeutsam, dass Richter und Ting nur zwei Jahre nach Bekanntgabe ihrer Ergebnisse gemeinsam den Nobelpreis für Physik erhielten.

Nach dem Nobelpreis

Nachdem er Nobelpreisträger geworden war, kehrte Richter zu seiner blühenden akademischen Karriere zurück. Wie oben erwähnt, stieg er schließlich aus der Forschung aus und ging als technischer Direktor (1982-1984) in die Verwaltung, dann als Direktor des SLAC (1984-1999). Als er sich von seinen Aufgaben als Direktor zurückzog, zitierten die Stanford News einige Bemerkungen von Stanford-Präsident Gerhard Casper: “Die ganze Welt kennt Burt Richters Qualitäten als Physiker, weil sie vom Nobelpreis anerkannt wurden. Stanford und ich kennen seine Qualitäten als außerordentlich fähiger, engagierter und hartnäckiger Direktor des Stanford Linear Accelerator Center und als guter Bürger der Universität.” Auf dem Weg dorthin hatte Richter natürlich auch viele andere Testamente zu seiner Eminenz erhalten. Zu diesen Ehrungen gehörte die E.O. Lawrence Medal aus den USA. Energieministerium (1976), Mitgliedschaft in der National Academy of Sciences (1977) und Aufnahme als Fellow in die American Academy of Arts and Sciences (1989). Nicht zufällig war er 1974 Loeb-Dozent an der Harvard University und 1975 DeShalit-Dozent am Weizmann-Institut (Israel).

Aber es war nicht alles Wirtschaft und Wissenschaft. Er war bekannt für seine etwas exzentrischen Anziehgewohnheiten, Turnschuhe und einen Golfhut für fast jeden Anlass anziehen. Offenheit und Charisma waren ebenfalls Markenzeichen. Martha Krebs, Direktorin des Office of Science der U.S. Das Energieministerium wurde von den Stanford News mit den Worten zitiert: “Ich kann mich immer darauf verlassen, dass Burt die Wahrheit sagt. Wenn er nicht charmant ist, gewinnt er.” Er hatte auch einen entwaffnenden Sinn für Humor, wie sein Spin auf Shakespeares Seven Stages of Man zeigt, der bei einem Abendessen zu seinen Ehren gegeben wurde, zitiert von P.A. Moore vom CERN Courier. “Monomanische Physiker – das dauert bis etwa 40 Jahre”, sagte er. “Dann wird man in den 50ern reif. Ich war ein wenig besorgt darüber, 60 zu werden, dann entschied ich, dass dies das Zeitalter der Weisheit war. Aber in ein paar Jahren werde ich 70, und ich freue mich auf die nächste Stufe, was auch immer das sein mag.”

Richter wurde 2001 zwar 70 Jahre alt, aber es gab keine Anzeichen dafür, dass seine intellektuelle Neugier nachließ. Er hatte begonnen, sich für Klimabedingungen und globale Erwärmung sowie für den Energiebedarf der Entwicklungsländer zu interessieren. Wie alle Amerikaner war auch er von den Terroranschlägen vom 11.September 2001 tief betroffen und widmete sich den Problemen des Schutzes der Bevölkerung, ohne ihre bürgerlichen Freiheiten zu gefährden. Richter blieb ab 2005 Professor an der Stanford University und war auch weiterhin emeritierter Direktor des SLAC. In Bezug auf die erstaunliche Entdeckung, die das Gesicht der Physik veränderte und Richter einen Platz in der Geschichte einbrachte, war sich der Wissenschaftler sicher, dass die Veränderung wieder kommen würde. “Natürlich”, sagte er David Perlman von der San Francisco Chronicle, “wenn Beschleuniger immer höhere Energien erreichen, brauchen wir vielleicht ein neues Standardmodell (was seine Entdeckung für die Sicht der Physik auf das Universum bestätigt hatte), oder zumindest das heutige muss modifiziert werden, aber so funktioniert die Wissenschaft.” Und trotz des breiteren Spektrums wichtiger Interessen, die seine späteren Jahre umfassten, fanden die Worte, die Richter 1976 in seiner Autobiografie für den Nobelpreis schrieb, auch Jahre danach noch Resonanz. Auf der Nobel-Website zitiert, waren diese Worte: “Das Schreiben dieser kurzen Biographie hatte mir klar gemacht, was für eine lange Liebe ich mit dem Elektron hatte. Wie die meisten Liebesbeziehungen, Es hatte seine Höhen und Tiefen, Aber für mich haben die Freuden die Frustrationen bei weitem überwiegen.”

Bücher

Bemerkenswerte Wissenschaftler: Von 1900 bis heute, Gale Group, 2001.

Periodicals

Economist, 20.Februar 1993.

San Francisco Chronicle, 24.November 1998.

Wissenschaft, 13.Januar 1984.

Online

“Ein Preis, der Leben verändern kann, Nobelpreisträger der Bay Area sprechen über ihren Weg zum Ruhm”, San Francisco Chronicle,http://sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?file=/c/a/2001/10/08/MN185869.DTL (10. Januar 2005).

“Burton Richter” http://www.jspsusa.org/FORUM1997/bio.richter.html (10. Januar 2005).

“Burton Richter-Autobiographie”, Nobelpreis-Website,http://nobelprize.org/cgi-bin/print?from=/physics/laureates/1976/richter-autobio.html (9. Januar 2005).

“Burton Richter” http://www.nobel-winners.com/Physics/burton–richter.html (10. Januar 2005).

“Burton Richter, Professor,” SLAC,http://www.slac.stanford.edu/slac/faculty/hepfaculty/richter.html (9. Januar 2005).

“Direktor Emeritus, Burton Richter,” Stanford Linear Accelerator Center,http://www.slac.stanford.edu/grp/do/people/richter.html (9. Januar 2005).

“Zu Ehren von Burton Richter”, CERN Courier,http://www.cerncourier.com/main/article/40/3/16/1 (9. Januar 2005).

“Nobelpreisträger Richter tritt als Direktor von SLAC zurück”, Stanford News,http://www.stanford.edu/dept/news/relaged/981123richter.html (11. April 2005).

“Professor Burton Richter Lecture”,Vancouver Institute,http://psg.com/~ted/vaninst/VbRichter.html (10. Januar 2005).

“Zeeman-Effekt”, Columbia Encyclopedia,http://www.bartleby.com/65/ze/Zeemanef.html (10. Januar 2005).