Pieter Zeeman
gigatos | december 7, 2021
Sammanfattning
Pieter Zeeman (Zonnemaire, 25 maj 1865 – Amsterdam, 9 oktober 1943) var en nederländsk fysiker och Nobelpristagare.
Zeeman föddes i den zeeländska byn Zonnemaire som son till den reformerta prästen Catharinus Forandinus Zeeman (1828-1906) och Wilhelmina Worst. Efter byskolan med en klass i byn lärde hans far honom grundläggande kunskaper i franska och han kunde gå i högreburgerschool (HBS) i Zierikzee (som nu ingår i Pontes skolgrupp). Under sin tid vid HBS observerade han ett särskilt starkt norrsken som kunde ses i norra Europa i november 1882. Zeeman delade sin observation med fysikläraren H.J.H. Groeneman från Groningen, som publicerade en artikel och en teckning om den i tidskriften Nature.
Eftersom HBS inte gav direkt tillträde till universitetet och Zeeman ville studera matematik och fysik, var han först tvungen att tillbringa ett år i tilläggsutbildning på gymnasiet i Delft. Han placerades hos biträdande rektor J.W. Lely (Cornelis Lelys bror) och fick latin och grekiska som förberedelse för inträdesprovet till universitetet.
Under sin vistelse i Delft kom Zeeman i kontakt med Heike Kamerlingh Onnes, av vilken han senare skulle få undervisning i mekanik. År 1885 klarade han inträdesprovet och blev antagen till det statliga universitetet i Leiden som elev till Kamerlingh Onnes och Hendrik Lorentz. Kamerlingh Onnes var särskilt imponerad av Zeemans förståelse av Maxwells berömda bok Theory of Heat. Redan innan han blev befordrad utnämndes Zeeman till assistent till professor Lorentz 1890. År 1893 disputerade han under Kamerlingh Onnes med en avhandling om magnetoptik: Measurements of the Kerr phenomenon in polar reflections on iron, cobalt and nickel.
Efter sin doktorsexamen arbetade Zeeman i sex månader i Strasbourg med Emil Cohn vid Kohlrausch-institutet, där han forskade om hur elektriska vibrationer sprids i vätskor. Därefter var han privatlektor i matematik och fysik vid universitetet i Leiden innan han 1896 utnämndes till lektor i fysik vid Amsterdams universitet.
Som en uppföljning av sin doktorandforskning om kärneffekten började han 1896 undersöka magnetfältens inverkan på ljuset och upptäckte det som nu är känt som havseffekten, som han publicerade i Nature och andra viktiga tidskrifter 1897. Denna effekt innebär att spektrallinjerna hos en atom som avger ljus från ett exciterat tillstånd delas upp i närvaro av ett starkt magnetfält. Det är ett av bevisen för att det finns kvantifiering i elektronorbitalerna runt atomen och därmed ett av bevisen för att kvantmekaniken är korrekt, som för övrigt skulle utvecklas först av Max Planck och andra från 1900 och framåt. Redan några år tidigare hade han kunnat ge svaret på den tävling som Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen anordnade om denna kärneffekt och hade vunnit guldmedaljen 1892.
Hans upptäckt var ett viktigt bevis för Lorentz teori om elektromagnetisk strålning. Utifrån Zeemans mätresultat drog Lorentz inte bara slutsatsen att de partiklar som är ansvariga för ljusets utsändning i atomer har en negativ laddning, utan han kunde nu också bestämma förhållandet mellan laddningen och partiklarnas massa – kvoten qm.
Från och med då skulle Zeeman och Lorentz tillsammans inrikta sin forskning på magnetismens inverkan på ljusstrålar. Zeeman undersökte själv uppdelningen av spektrallinjer i många olika ämnen och registrerade resultaten i en serie fotografier. Hans arbete på detta område var av stor betydelse för all fortsatt forskning om atomernas struktur.
År 1900 utnämndes Zeeman till extraordinär professor i fysik vid Amsterdams universitet. När han tillträdde denna tjänst höll han ett invigningstal med titeln ”Experimental investigations into parts smaller than atoms” (Experimentella undersökningar av delar som är mindre än atomer), där han redogjorde för de senaste undersökningarna av de ”viktiga byggstenarna i vår kunskap om naturen” (elektronerna, som upptäcktes senare). Som Van der Waals efterträdare utnämndes han 1908 till professor och direktör för fysikinstitutet på Roeterseiland i Plantageområdet.
Eftersom detta laboratorium inte längre uppfyllde hans krav fick han redan 1914 ett löfte från Amsterdams universitet om ett nytt laboratorium. Men på grund av första världskrigets utbrott fick Zeeman vänta till 1923 innan han kunde använda det nya laboratoriet ”Physica” på Plantage Muidergracht. Under tiden arbetade Zeeman i det gamla laboratoriet med den optiska dopplereffekten, en effekt som används inom astronomin för att lära sig mer om stjärnornas rörelse. Han fokuserade också på ljusets utbredning i rörliga fasta material.
År 1902 delade han Nobelpriset med Hendrik Lorentz för sin upptäckt av havseffekten. Detta var ett resultat av experiment som utfördes av de amerikanska fysikerna Albert Michelson och Edward Morley. Den 10 december 1902, den dag då priset delades ut, var Zeeman sjuk. Lorentz var därför tvungen att förklara sin tidigare students forskning för den svenske kungen och andra gäster. År 1912 fick Zeeman Matteucci-medaljen, Henry Draper-medaljen (1921), Rumford-medaljen och Benjamin Franklin-medaljen (1925). Fram till sin död fortsatte han att forska aktivt om ljusets spridning i medier som vatten, kvarts och flinta.
1932 utsågs Zeeman till hedersmedlem av universitetet i Göttingen för att hedra 350-årsjubileet av Amsterdams universitet för tillämpade vetenskaper och för att universitetet i Göttingen ville tacka Nederländerna för dess stora fysikaliska framsteg.
Zeeman har fått många hedersdoktorstitlar, bland annat från universiteten i Oxford och Leuven, och han har utsetts till (heders)medlem i många vetenskapliga sällskap.
När Zeeman gick i pension vid 70 års ålder utnämndes han till kommendörkapten i det nederländska lejonets orden. År 1940, i samband med hans 75-årsdag, uppkallades Physica-laboratoriet i Amsterdam från 1923 efter honom. Efter sin död den 9 oktober 1943 begravdes hans kropp under en enkel ceremoni på den allmänna kyrkogården i Haarlem, inte långt från Lorentz gravplats.
Källor
