Pieter Zeeman
gigatos | 13 listopada, 2021
Streszczenie
Pieter Zeeman (Zonnemaire, 25 maja 1865 – Amsterdam, 9 października 1943) był holenderskim fizykiem i laureatem Nagrody Nobla.
Zeeman urodził się w zelandzkiej wiosce Zonnemaire, jako syn reformowanego ministra Catharinusa Forandinusa Zeemana (1828-1906) i Wilhelminy Worst. Po ukończeniu jednoklasowej szkoły wiejskiej, ojciec nauczył go podstawowej znajomości języka francuskiego, dzięki czemu mógł uczęszczać do hogereburgerschool (HBS) w Zierikzee (obecnie część grupy szkół Pontes). Podczas pobytu w HBS zaobserwował szczególnie jasną zorzę polarną, którą można było zobaczyć w Europie Północnej w listopadzie 1882 roku. Zeeman podzielił się swoją obserwacją z nauczycielem fizyki z Groningen, H.J.H. Groenemanem, który opublikował artykuł i rysunek na ten temat w czasopiśmie Nature.
Ponieważ HBS nie oferował bezpośredniego dostępu do uniwersytetu, a Zeeman chciał studiować matematykę i fizykę, musiał najpierw spędzić rok na dodatkowej edukacji w gimnazjum w Delft. Został umieszczony u wicedyrektora szkoły J.W. Lely”ego (brata Cornelisa Lely”ego) i otrzymał łacinę i grekę jako przygotowanie do egzaminu wstępnego na uniwersytet.
Podczas pobytu w Delft Zeeman nawiązał kontakt z Heike Kamerlingh Onnes, od której później otrzymał lekcje mechaniki. W 1885 r. zdał egzamin wstępny i został przyjęty na Państwowy Uniwersytet w Lejdzie, jako student Kamerlingha Onnesa i Hendrika Lorentza. Kamerlingh Onnes był pod szczególnym wrażeniem zrozumienia przez Zeemana słynnej książki Maxwella „Teoria ciepła”. Jeszcze przed swoim awansem Zeeman został w 1890 roku asystentem profesora Lorentza. W 1893 r. doktoryzował się pod kierunkiem Kamerlingha Onnesa rozprawą o magnetooptyce: Pomiary zjawiska Kerra w odbiciach biegunowych na żelazie, kobalcie i niklu.
Po uzyskaniu doktoratu Zeeman pracował przez sześć miesięcy w Strasburgu u Emila Cohna w Instytucie Kohlrauscha, gdzie prowadził badania nad rozchodzeniem się drgań elektrycznych w cieczach. Następnie był prywatnym wykładowcą matematyki i fizyki na Uniwersytecie w Lejdzie, po czym w 1896 r. został mianowany wykładowcą fizyki na Uniwersytecie w Amsterdamie.
W 1896 roku, w ramach kontynuacji swoich badań doktoranckich nad efektem jądrowym, rozpoczął badania nad wpływem pól magnetycznych na światło i odkrył zjawisko znane obecnie jako efekt morski, które opublikował w Nature i innych ważnych czasopismach w 1897 roku. Efekt ten polega na tym, że linie spektralne atomu emitującego światło ze stanu wzbudzonego rozszczepiają się w obecności silnego pola magnetycznego. Jest to jeden z dowodów na istnienie kwantowania w orbitalach elektronowych wokół atomu, a tym samym jedna z przesłanek na poprawno¶ć mechaniki kwantowej, która notabene zostanie rozwinięta dopiero przez Maxa Plancka i innych od 1900 roku. Już kilka lat wcześniej udało mu się udzielić odpowiedzi na konkurs zorganizowany przez Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen na temat tego efektu jądrowego i zdobył złoty medal w 1892 roku.
Jego odkrycie było ważnym dowodem na słuszność teorii promieniowania elektromagnetycznego Lorentza. Z wyników pomiarów Zeemana Lorentz nie tylko wywnioskował, że cząstki odpowiedzialne za emisję światła w atomach mają ładunek ujemny, ale mógł teraz również określić stosunek ładunku do masy cząstek – iloraz qm.
Od tego momentu Zeeman i Lorentz mieli wspólnie skupić swoje badania na wpływie magnetyzmu na promienie świetlne. Zeeman sam badał rozszczepienie linii widmowych w wielu różnych substancjach, rejestrując wyniki na serii fotografii. Jego prace w tej dziedzinie miały ogromne znaczenie dla wszystkich dalszych badań nad strukturą atomów.
W 1900 r. Zeeman został mianowany profesorem nadzwyczajnym fizyki na Uniwersytecie w Amsterdamie. Po objęciu tego stanowiska wygłosił przemówienie inauguracyjne zatytułowane: „Experimental investigations into parts smaller than atoms”, w którym przedstawił najnowsze badania nad „ważnymi elementami składowymi naszej wiedzy o przyrodzie” (elektronami, odkrytymi później). W 1908 r., jako następca Van der Waalsa, został mianowany profesorem zwyczajnym i dyrektorem Instytutu Fizyki na Roeterseiland w dzielnicy Plantage.
Ponieważ laboratorium to nie spełniało już jego wymagań, już w 1914 roku Uniwersytet Amsterdamski obiecał mu nowe laboratorium. Jednak z powodu wybuchu I wojny światowej Zeeman musiał czekać aż do 1923 roku, aby móc korzystać z nowego laboratorium „Physica” przy Plantage Muidergracht. W międzyczasie Zeeman pracował w starym laboratorium nad optycznym efektem Dopplera, efektem wykorzystywanym w astronomii do lepszego poznania ruchu gwiazd. Zajmował się również propagacją światła w poruszających się ciałach stałych.
W 1902 r. otrzymał wspólnie z Hendrikiem Lorentzem Nagrodę Nobla za odkrycie efektu morskiego. Stało się to w wyniku eksperymentów przeprowadzonych przez amerykańskich fizyków Alberta Michelsona i Edwarda Morleya. W dniu wręczenia nagrody, 10 grudnia 1902 r., Zeeman był chory. Lorentz musiał więc wyjaśnić badania swego byłego ucznia szwedzkiemu królowi i innym gościom. W 1912 roku Zeeman otrzymał Medal Matteucciego, a także Medal Henry”ego Drapera (1921), Medal Rumforda i Medal Benjamina Franklina (1925). Aż do śmierci prowadził badania nad rozchodzeniem się światła w takich mediach jak woda, kwarc i krzemień.
W 1932 r. Zeeman został mianowany honorowym członkiem Uniwersytetu w Getyndze z okazji 350. rocznicy powstania Wyższej Szkoły Nauk Stosowanych w Amsterdamie, a także dlatego, że Uniwersytet w Getyndze chciał podziękować Holandii za jej wielki postęp fizyczny.
Zeeman otrzymał wiele doktoratów honoris causa, m.in. od uniwersytetów w Oxfordzie i Leuven oraz został mianowany członkiem (honorowym) wielu towarzystw naukowych.
Po przejściu na emeryturę w wieku 70 lat Zeeman został mianowany komandorem Orderu Lwa Holenderskiego. W 1940 r., z okazji jego 75. urodzin, jego imieniem nazwano laboratorium Physica w Amsterdamie, pochodzące z 1923 r. Po śmierci 9 października 1943 r. jego ciało zostało złożone w prostej ceremonii na Cmentarzu Generalnym w Haarlemie, niedaleko miejsca, w którym pochowany jest Lorentz.
Źródła
