George F. Smoot

Varhainen elämä

Koulutus

Professori Smoot syntyi Yukonissa, Floridassa. Hän kävi Upper Arlingtonin lukiota Upper Arlingtonissa Ohiossa vuoteen 1962 asti. Hän opiskeli jonkin aikaa matematiikkaa ennen kuin meni Massachusetts Institute of Technologyyn, jossa hän sai kaksi kandidaatin tutkintoa matematiikasta ja fysiikasta vuonna 1966 ja tohtorin tutkinnon hiukkasfysiikasta vuonna 1970.

Smootin serkku Oliver R. Smoot opiskeli myös MIT:ssä (Massachusetts Institute of Technology), ja hänestä tuli kuuluisa Cambridgen ja Bostonin välisen Harvardin sillan Smoot-mittauksesta. Smootin pituus merkittiin yli 360 kertaa siltaan maalilla, ja se maalataan sinne joka vuosi uudelleen. Oliver toimi myöhemmin Yhdysvaltain kansallisen standardointilaitoksen puheenjohtajana.

Varhainen tutkimus

Professori Smoot alkoi opiskella kosmologiaa ja meni Lawrence Berkeleyn kansalliseen laboratorioon, jossa hän työskenteli Luis Walter Alvarezin kanssa HAPPE-kokeen parissa, joka oli korkealla sijaitseva sääilmapallo, jolla pyrittiin havaitsemaan antimateriaa yläilmakehässä.

Sitten hän kiinnostui kosmisen säteilyn mikroaalloista, jotka Arno Allan Penzias ja Robert Woodrow Wilson olivat löytäneet vuonna 1964. Tämä työ antoi uusia todisteita siitä, mistä maailmankaikkeus on tehty. Jotkut tutkijat arvelivat, että maailmankaikkeus pyörii, mikä tarkoittaisi, että mikroaaltojen lämpötila näyttäisi erilaiselta eri kulmista mitattuna. Professori Smoot kehitti Alvarezin ja Richard A. Mullerin avustuksella radiometrin, jolla voitiin mitata lämpötilaero kahdesta 60 asteen etäisyydellä toisistaan olevasta kulmasta. Radiometri asetettiin Lockheed U-2 -lentokoneen päälle, mutta mittaukset näyttivät osoittavan, että maailmankaikkeus ei pyöri. Se havaitsi kuitenkin toisen mikroaaltolämpötilaeron toisella puolella taivasta. He kutsuivat tätä dipolikuvioksi ja Maan liikkeen Doppler-ilmiöksi. Doppler-ilmiö tapahtuu, koska Aurinko ja Linnunrata liikkuvat lähes 600 km/s. He uskovat, että tämä johtuu Suuren vetovoiman aiheuttamasta painovoimasta.

COBE

Radiometrin mittaukset osoittivat, että taivaan toinen puoli oli erilainen kuin toinen, mutta tämä oli yllättävää, koska odotettiin, että koko taivaalla olisi paljon eroja. Smoot työskenteli näiden pienempien erojen löytämiseksi 1970-luvun lopulla, kun hän antoi NASAlle idean tehdä satelliitti, jossa olisi samanlainen ilmaisin kuin Lockheedin lentokoneeseen asennetussa ilmaisimessa. Tämä ilmaisin olisi paljon tehokkaampi, eikä ilmakehä vaikuttaisi siihen. NASA käytti satelliittiin 160 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria ja nimesi sen COBE:ksi. COBE-satelliitti viivästyi avaruussukkula Challengerin tuhoutumisen jälkeen, mutta laukaisu onnistui 18. marraskuuta, 1989. Yli kahden vuoden kuluttua, 21. huhtikuuta 1992COBE-tutkimusryhmä väitti, että satelliitti oli havainnut etsimänsä pienet erot. Tämä oli erittäin tärkeää varhaisen maailmankaikkeuden tutkimuksessa. Tutkimus oli "todiste maailmankaikkeuden synnystä". Professori Smoot sanoi: "Jos olet uskonnollinen, se on kuin katsoisi Jumalaa."

Yli 1000 tutkijaa, insinööriä ja muuta työntekijää osallistui COBE:n valmistamiseen. John Mather johti koko hanketta ja kokeita, jotka tekivät COBE:n mahdolliseksi. George Smoot johti säteilyn pienten lämpötilaerojen mittaamista.

Smoot kirjoitti yhdessä San Francisco Chroniclesin toimittajan Keay Davidsonin kanssa kirjan Wrinkles in Time, joka kertoo ryhmän työstä. Kirjassa The Very First Light John Mather ja John Boslough kirjoittavat lisää COBE:n tarinasta. Mathersin kirjassa sanotaan, että professori Smoot kertoi lehdistölle uutisia COBE:stä ennen NASA:a. Tämä aiheutti aikoinaan ongelmia Smootin ja Matherin välille.

Viimeaikainen työ

COBE:n jälkeen Smoot auttoi toisessa stratosfäärin ilmapallolla tehdyssä kokeessa, jota kutsutaan MAXIMA-kokeeksi. Tämä ilmapallo teki parempia mittauksia kuin COBE. Smoot on jatkanut kosmisen säteilyn tutkimista ja työskentelee nyt kolmannen sukupolven COBE-satelliitin Planckin parissa. Hän työskentelee myös Supernova/Acceleration Probe (SNAP) -satelliitin suunnittelun parissa, jonka tarkoituksena on mitata pimeää energiaa. Hän on myös avustanut Spitzer-avaruusteleskoopin tietojen analysoinnissa kaukaisinfrapunaista taustasäteilyä mitattaessa.

Kartta COBE:n havaitsemista CMB:n vaihteluista.