Πίτερ Ζέεμαν
gigatos | 16 Νοεμβρίου, 2021
Σύνοψη
Ο Pieter Zeeman (Zonnemaire, 25 Μαΐου 1865 – Άμστερνταμ, 9 Οκτωβρίου 1943) ήταν Ολλανδός φυσικός και κάτοχος του βραβείου Νόμπελ.
Ο Zeeman γεννήθηκε στο χωριό Zonnemaire του Zeeland, γιος του μεταρρυθμιστή ιερέα Catharinus Forandinus Zeeman (1828-1906) και της Wilhelmina Worst. Μετά το σχολείο του χωριού με μία τάξη, ο πατέρας του τον δίδαξε βασικές γνώσεις γαλλικών και μπόρεσε να φοιτήσει στο σχολείο hogereburgerschool (HBS) στο Zierikzee (που σήμερα ανήκει στον όμιλο σχολείων Pontes). Κατά τη διάρκεια της θητείας του στο HBS, παρατήρησε ένα ιδιαίτερα φωτεινό βόρειο σέλας, το οποίο μπορούσε να δει κανείς στη Βόρεια Ευρώπη τον Νοέμβριο του 1882. Ο Zeeman μοιράστηκε την παρατήρησή του με τον καθηγητή φυσικής του Groningen H.J.H. Groeneman, ο οποίος δημοσίευσε σχετικό άρθρο και σχέδιο στο περιοδικό Nature.
Καθώς το HBS δεν προσέφερε άμεση πρόσβαση στο πανεπιστήμιο και ο Zeeman ήθελε να σπουδάσει μαθηματικά και φυσική, έπρεπε πρώτα να περάσει ένα χρόνο σε συμπληρωματική εκπαίδευση στο γυμνάσιο του Delft. Τοποθετήθηκε με τον υποδιευθυντή J.W. Lely (αδελφό του Cornelis Lely) και παρακολούθησε λατινικά και ελληνικά ως προετοιμασία για τις εισαγωγικές εξετάσεις στο πανεπιστήμιο.
Κατά τη διάρκεια της παραμονής του στο Delft, ο Zeeman ήρθε σε επαφή με τη Heike Kamerlingh Onnes, από την οποία θα λάμβανε αργότερα μαθήματα μηχανικής. Το 1885 πέρασε τις εισαγωγικές εξετάσεις και έγινε δεκτός στο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Leiden, ως μαθητής των Kamerlingh Onnes και Hendrik Lorentz. Ο Kamerlingh Onnes εντυπωσιάστηκε ιδιαίτερα από την κατανόηση του Zeeman του διάσημου βιβλίου του Maxwell Theory of Heat. Ακόμη και πριν από την προαγωγή του, ο Zeeman διορίστηκε βοηθός του καθηγητή Lorentz το 1890. Το 1893 έλαβε το διδακτορικό του υπό τον Kamerlingh Onnes με μια διατριβή σχετικά με τη μαγνητο-οπτική: Μετρήσεις του φαινομένου Kerr σε πολικές ανακλάσεις σε σίδηρο, κοβάλτιο και νικέλιο.
Μετά την απόκτηση του διδακτορικού του, ο Zeeman εργάστηκε για έξι μήνες στο Στρασβούργο με τον Emil Cohn στο Ινστιτούτο Kohlrausch, όπου διεξήγαγε έρευνα σχετικά με τη διάδοση των ηλεκτρικών δονήσεων σε υγρά. Στη συνέχεια, εργάστηκε ως ιδιωτικός λέκτορας μαθηματικών και φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Leiden, πριν διοριστεί λέκτορας φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ το 1896.
Το 1896, σε συνέχεια της διδακτορικής του έρευνας για το πυρηνικό φαινόμενο, άρχισε να ερευνά την επίδραση των μαγνητικών πεδίων στο φως και ανακάλυψε αυτό που σήμερα είναι γνωστό ως φαινόμενο της θάλασσας, το οποίο δημοσίευσε στο Nature και σε άλλα σημαντικά περιοδικά το 1897. Το φαινόμενο αυτό αφορά το φαινόμενο ότι οι φασματικές γραμμές ενός ατόμου που εκπέμπει φως από μια διεγερμένη κατάσταση διασπώνται παρουσία ισχυρού μαγνητικού πεδίου. Είναι μία από τις αποδείξεις για την ύπαρξη κβαντισμού στα τροχιακά των ηλεκτρονίων γύρω από το άτομο και, επομένως, μία από τις ενδείξεις για την ορθότητα της κβαντομηχανικής, η οποία, παρεμπιπτόντως, θα αναπτυχθεί μόνο από τον Μαξ Πλανκ και άλλους από το 1900 και μετά. Λίγα χρόνια νωρίτερα είχε ήδη καταφέρει να δώσει την απάντηση στον διαγωνισμό που διοργάνωσε η Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen σχετικά με το πυρηνικό αυτό φαινόμενο και είχε κερδίσει το χρυσό μετάλλιο το 1892.
Η ανακάλυψή του αποτέλεσε σημαντική απόδειξη για τη θεωρία του Lorentz περί ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Από τα αποτελέσματα των μετρήσεων του Zeeman, ο Lorentz όχι μόνο κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα σωματίδια που ευθύνονται για την εκπομπή του φωτός στα άτομα έχουν αρνητικό φορτίο, αλλά ήταν επίσης σε θέση να προσδιορίσει τον λόγο μεταξύ του φορτίου και της μάζας των σωματιδίων – πηλίκο qm.
Από εκείνη τη στιγμή, ο Ζέεμαν και ο Λόρεντζ θα επικεντρώσουν από κοινού την έρευνά τους στην επίδραση του μαγνητισμού στις ακτίνες φωτός. Ο ίδιος ο Zeeman διερεύνησε τη διάσπαση των φασματικών γραμμών σε πολλές διαφορετικές ουσίες, καταγράφοντας τα αποτελέσματα σε μια σειρά φωτογραφιών. Το έργο του σε αυτόν τον τομέα είχε μεγάλη σημασία για όλες τις περαιτέρω έρευνες σχετικά με τη δομή των ατόμων.
Το 1900, ο Zeeman διορίστηκε έκτακτος καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Αποδεχόμενος αυτή τη θέση, έδωσε μια εναρκτήρια ομιλία με τίτλο: “Πειραματικές έρευνες σε μέρη μικρότερα από τα άτομα”, στην οποία παρουσίασε τις τελευταίες έρευνες στα “σημαντικά δομικά στοιχεία της γνώσης μας για τη φύση” (τα ηλεκτρόνια, που ανακαλύφθηκαν αργότερα). Το 1908, ως διάδοχος του Van der Waals, διορίστηκε τακτικός καθηγητής και διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσικής στο Roeterseiland στη γειτονιά Plantage.
Καθώς αυτό το εργαστήριο δεν ανταποκρινόταν πλέον στις απαιτήσεις του, το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ του υποσχέθηκε ένα νέο ήδη από το 1914. Όμως, λόγω της έκρηξης του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, ο Zeeman έπρεπε να περιμένει μέχρι το 1923 για να μπορέσει να χρησιμοποιήσει το νέο εργαστήριο “Physica” στο Plantage Muidergracht. Εν τω μεταξύ, ο Zeeman εργάστηκε στο παλιό εργαστήριο πάνω στο οπτικό φαινόμενο Doppler, ένα φαινόμενο που χρησιμοποιείται στην αστρονομία για να μάθει περισσότερα για την κίνηση των άστρων. Επικεντρώθηκε επίσης στη διάδοση του φωτός σε κινούμενα στερεά.
Το 1902, μοιράστηκε με τον Hendrik Lorentz το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη του φαινομένου της θάλασσας. Αυτό ήταν αποτέλεσμα των πειραμάτων που έκαναν οι Αμερικανοί φυσικοί Albert Michelson και Edward Morley. Την ημέρα της απονομής, στις 10 Δεκεμβρίου 1902, ο Zeeman ήταν άρρωστος. Ως εκ τούτου, ο Lorentz έπρεπε να εξηγήσει την έρευνα του πρώην μαθητή του στον Σουηδό βασιλιά και σε άλλους καλεσμένους. Το 1912 ο Zeeman έλαβε το μετάλλιο Matteucci, καθώς και το μετάλλιο Henry Draper (1921), το μετάλλιο Rumford και το μετάλλιο Benjamin Franklin (1925). Μέχρι το θάνατό του, παρέμεινε ενεργός στην έρευνα για τη διάδοση του φωτός σε μέσα όπως το νερό, ο χαλαζίας και ο πυριτόλιθος.
Το 1932, ο Ζέεμαν διορίστηκε επίτιμο μέλος του Πανεπιστημίου του Γκέτινγκεν προς τιμήν της 350ής επετείου του Πανεπιστημίου Εφαρμοσμένων Επιστημών του Άμστερνταμ και επειδή το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν ήθελε να ευχαριστήσει τις Κάτω Χώρες για τη μεγάλη φυσική τους πρόοδο.
Ο Zeeman έχει λάβει πολλούς τιμητικούς διδακτορικούς τίτλους, μεταξύ άλλων, από τα πανεπιστήμια της Οξφόρδης και του Leuven και έχει διοριστεί (επίτιμο) μέλος πολλών επιστημονικών εταιρειών.
Κατά τη συνταξιοδότησή του σε ηλικία 70 ετών, ο Zeeman διορίστηκε Διοικητής του Τάγματος του Ολλανδικού Λέοντα. Το 1940, με την ευκαιρία των 75ων γενεθλίων του, το εργαστήριο Physica στο Άμστερνταμ, που χρονολογείται από το 1923, πήρε το όνομά του. Μετά το θάνατό του στις 9 Οκτωβρίου 1943, η σορός του αναπαύθηκε με μια απλή τελετή στο Γενικό Νεκροταφείο του Χάαρλεμ, όχι μακριά από το σημείο όπου είναι θαμμένος ο Λόρεντζ.
Πηγές
