Ben Roy Mottelson – Nobel-palkittu (1975) tanskalainen ydinfyysikko
Ben Roy Mottelson – Nobel-voittaja (1975), tanskalainen ydinfyysikko, joka paljasti atomiytimien epäsfäärisen geometrian ja mullisti ydinfysiikan.
Ben Roy Mottelson (9. heinäkuuta 1926 – 13. toukokuuta 2022) oli yhdysvaltalaissyntyinen tanskalainen ydinfyysikko. Hän sai vuoden 1975 fysiikan Nobel-palkinnon yhdessä Aage Bohrin ja James Rainwaterin kanssa työstään, joka käsitteli atomiytimien epäsfääristä geometriaa sekä yksittäishiukkasten ja kollektiivisten liikkeiden välistä vuorovaikutusta.
Elämä ja ura
Ben Roy Mottelson syntyi Yhdysvalloissa 9. heinäkuuta 1926 ja siirtyi myöhemmin asumaan ja työskentelemään Tanskaan, missä hänestä tuli merkittävä vaikuttaja ydinrakenteen tutkimuksessa. Hän työskenteli pitkään Niels Bohr -instituutissa Kööpenhaminassa ja toimi urallaan sekä teoreettisen että kokeellisen ydinfysiikan rajapinnassa. Mottelsonin työssä korostui läheinen yhteys teorian ja kokeellisten havaintojen välillä.
Tutkimus ja Nobel-palkinto
Mottelsonin, Aage Bohrin ja James Rainwaterin tutkimukset muuttivat käsitystä ytimien rakenteesta: he osoittivat, että monet ytimistä eivät ole pallomaisia, vaan voivat olla esimerkiksi soikeita tai muuten poikkeavia (deformoituneita). Tällainen epäsfäärisyys selittää monia atomiytimien spektrissä havaittuja ilmiöitä, kuten rotaatiokomentoja ja energiatason järjestelyjä. Heidän työnsä yhdisti yksittäishiukkasten (kuin kuoren malli) ja kollektiivisten liikkeiden (kuten pyörimisen ja värähtelyn) vaikutukset samaan teoreettiseen kehykseen, mikä tarjosi selityksen aiemmin hämmentäville kokeellisille havainnoille.
Merkitys ja perintö
Mottelsonin panos ydinrakenteen ymmärtämiseen on ollut keskeinen: hänen ja kollegoidensa mallit ovat edelleen ydinfysiikan perusviitekehyksiä. Työ vaikutti paitsi perusfysiikkaan myös käytännön sovelluksiin, joissa ydinrakenteen tiedoilla on merkitystä (esim. ydinreaktoreiden ja radioaktiivisuuden tutkimus). Mottelson muistetaan tutkijana, joka toi teorian ja kokeen tiiviisti lähemmäs toisiaan ja koulutti useita seuraavan sukupolven tutkijoita.
Keskeiset käsitteet
- Epäsfäärinen ydin: ydin, jonka muoto poikkeaa pallosta (deformaatio), mikä vaikuttaa sen energiatasoihin ja rotaatio-ominaisuuksiin.
- Kollektiivinen liike: ytimen hiukkasten yhteinen liike, esimerkiksi pyöriminen tai värähtelyt, jotka synnyttävät havaittavia energiatiloja.
- Yksittäishiukkanen ja kuorimalli: ajatus, että yksittäiset protonit ja neutronit liikkuvat kvanttitilojen mukaan mutta samalla vaikuttavat ja kytkeytyvät kollektiiviseen käyttäytymiseen.
Mottelsonin tutkijanura ja hänen yhteisen työnsä Aage Bohrin kanssa muodostavat kestävän osan ydinfysiikan historiasta ja teoriaperintöä.
Varhainen elämä
Mottelson syntyi Chicagossa, Illinoisissa. Hän valmistui Lyons Township High Schoolista LaGrangessa, Illinoisissa. Hän suoritti kandidaatin tutkinnon Purduen yliopistossa vuonna 1947 ja väitteli tohtoriksi ydinfysiikasta Harvardin yliopistossa vuonna 1950.
Ura
Vuosina 1950-51 James Rainwater (1917-1986) ja Aage Bohr (1922-2009) olivat kehittäneet atomiydinmalleja. Se alkoi oppia yksittäisten nukleonien käyttäytymistä. Mottelson työskenteli yhdessä Aage Bohrin kanssa teoreettisten mallien ja kokeellisten tietojen jakamiseksi.
Kolmessa vuosina 1952-53 julkaistussa artikkelissa Bohr ja Mottelson osoittivat, että teoria ja koe ovat hyvin yhteneväisiä, ja osoittivat esimerkiksi, että tiettyjen ydinten energiatasoja voidaan kuvata rotaatiospektrin avulla. Tämä työ herätti uusia teoreettisia ja kokeellisia tutkimuksia.
Nobel-palkinto (1975)
Rainwater, Bohr ja Mottelson saivat yhdessä vuoden 1975 Nobelin fysiikanpalkinnon "kollektiivisen liikkeen ja hiukkasten liikkeen välisen yhteyden löytämisestä atomiytimissä ja tähän yhteyteen perustuvan atomiytimen rakenneteorian kehittämisestä".
Myöhempi ura
Bohr ja Mottelson jatkoivat työtään yhdessä ja julkaisivat kaksiosaisen monografian Nuclear Structure. Ensimmäinen osa, Single-Particle Motion, ilmestyi vuonna 1969 ja toinen osa, Nuclear Deformations, vuonna 1975.
Professori Mottelson on The Bulletin of the Atomic Scientists -lehden sponsorijäsen.
Hän on Bangladeshin tiedeakatemian ja Norjan tiedeakatemian ulkomainen jäsen. Vuonna 1969 hän sai Atoms for Peace -palkinnon.
Henkilökohtainen elämä
Mottelsonilla on kaksoiskansalaisuus. Hänellä on sekä Tanskan että Yhdysvaltojen kansalaisuus. Hän asuu Kööpenhaminassa, Tanskassa.
Mottelson oli naimisissa Nancy Jane Renon kanssa vuodesta 1948 tämän kuolemaan vuonna 1975. Heillä oli kaksi poikaa ja yksi tytär. Sen jälkeen Mottelson avioitui Britta Marger Siegumfeldtin kanssa vuonna 1983.
Etsiä