Pieter Zeeman
Pieter Zeeman (25. toukokuuta 1865 - 9. lokakuuta 1943) oli hollantilainen fyysikko. Hän sai vuonna 1902 fysiikan Nobel-palkinnon yhdessä Hendrik Lorentzin kanssa Zeeman-ilmiön löytämisestä ja teoreettisesta selityksestä.
Lapsuus ja nuoruus
Pieter Zeeman syntyi Zonnemairessa, pienessä kaupungissa Schouwen-Duivelandin saarella Alankomaissa. Hän oli hollantilaisen reformoidun kirkon papin, pastori Catharinus Forandinus Zeemanin, ja hänen vaimonsa Willemina Worstin poika.
Pieter kiinnostui fysiikasta jo varhain. Vuonna 1883 Alankomaissa nähtiin revontulia. Zeeman, joka oli vielä lukio-opiskelija, teki piirroksen ja kuvauksen revontulista. Hän lähetti sen Natureen, jossa se julkaistiin. Toimittaja kehui "professori Zeemanin huolellisia havaintoja Zonnemairen observatoriossaan".
Valmistuttuaan lukiosta vuonna 1883 Zeeman lähti Delftiin. Hän opiskeli klassisia kieliä, joita hän tarvitsi päästäkseen yliopistoon. Hän asui lukion toisen rehtorin, tohtori J. W. Lelyn, luona. Lely oli Cornelis Lelyn veli, joka oli vastuussa Zuiderzeen tehtaiden ideoinnista ja rakentamisesta. Delftissä hän tapasi Heike Kamerlingh Onnesin, josta tuli hänen opinnäytetyönsä ohjaaja.
Koulutus ja uran alkuvaiheet
Zeeman opiskeli fysiikkaa Leidenin yliopistossa Kamerlingh Onnesin ja Hendrik Lorentzin johdolla. Vuonna 1890, jo ennen väitöskirjansa valmistumista, hänestä tuli Lorentzin assistentti. Tämä mahdollisti hänen osallistumisensa Kerr-ilmiön tutkimukseen. Vuonna 1893 hän jätti väitöskirjansa Kerrin efektistä eli polarisoidun valon heijastumisesta magnetoidusta pinnasta. Sen jälkeen hän lähti kuudeksi kuukaudeksi Friedrich Kohlrauschin instituuttiin Strasbourgiin. Vuonna 1895 Zeeman palasi Strasbourgista opettamaan matematiikkaa ja fysiikkaa Leidenissä. Hän avioitui Johanna Elisabeth Lebretin (1873-1962) kanssa; heillä oli kolme tytärtä ja yksi poika.
Vuonna 1896, vähän ennen kuin hän muutti Leidenistä Amsterdamiin, hän mittasi spektriviivojen jakautumista voimakkaan magneettikentän vaikutuksesta. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, millainen vaikutus magneettikentillä olisi valonlähteeseen. Hän havaitsi, että magneettikentän vaikutuksesta spektriviiva jakautuu useisiin osiin. Kamerlingh Onnes kertoi Lorentzille Zeemanin havainnoista lauantaina 31. lokakuuta 1896 Alankomaiden kuninkaallisen taide- ja tiedeakatemian kokouksessa Amsterdamissa. Seuraavana maanantaina Lorentz kutsui Zeemanin toimistoonsa ja esitti hänelle selityksen, joka perustui Lorentzin sähkömagneettisen säteilyn teoriaan. Zeemanin löytö tunnetaan nykyään nimellä Zeeman-ilmiö.
Löytö oli tärkeä. Se todisti Lorentzin teorian valon polarisaatiosta magneettikentän läsnä ollessa. Se osoitti, että värähtelevät hiukkaset, valon lähde, olivat negatiivisesti varautuneita ja tuhatkertaisesti kevyempiä kuin vetyatomi. Tämä tapahtui kauan ennen kuin Thomson löysi elektronin. Zeeman-ilmiöstä tuli tärkeä väline atomin rakenteen ymmärtämisessä.
Zeemanin ottama kuva Zeeman-ilmiöstä.
Professori Amsterdamissa
Pian löytönsä jälkeen Zeemanille tarjottiin lehtorin paikkaa Amsterdamissa. Vuonna 1900 hänestä tuli Amsterdamin yliopiston fysiikan professori. Vuonna 1902 hän sai yhdessä Lorentzin kanssa fysiikan Nobel-palkinnon Zeemanin ilmiön löytämisestä. Viisi vuotta myöhemmin, vuonna 1908, hän seurasi Van der Waalsia varsinaisena professorina ja Amsterdamin fysiikan laitoksen johtajana.
Vuonna 1923 rakennettu uusi laboratorio antoi Zeemanille mahdollisuuden jatkaa Zeemanin ilmiön tutkimista. Laboratorio nimettiin uudelleen Zeemanin laboratorioksi vuonna 1940. Uransa loppupuolella Zeeman oli edelleen kiinnostunut magneettioptiikan tutkimuksesta. Hän tutki myös valon etenemistä liikkuvissa väliaineissa. Tästä tuli tärkeää erityistä suhteellisuusteoriaa koskevan tutkimuksen vuoksi, ja Lorentz ja Einstein kiinnostuivat siitä kovasti. Myöhemmin urallaan hän kiinnostui massaspektrometriasta.
Zeeman kuoli 9. lokakuuta 1943 Amsterdamissa, ja hänet haudattiin Haarlemiin.
Einstein vierailee Pieter Zeemanin luona Amsterdamissa ystävänsä Ehrenfestin kanssa (noin 1920).
