Zemřel Lee Grodzins, průkopník jaderné fyziky, ve věku 98 let

Emeritní profesor Massachusettského technologického institutu (MIT) Lee Grodzins, jaderný fyzik, zemřel 6. března ve svém domově v Maplewood Senior Living Community ve Westonu v Massachusetts. Byl mu 98 let.

Grodzins byl průkopníkem v oblasti výzkumu jaderné fyziky. Byl snad nejvíce známý pro svůj vlivný experiment, který určil helicitu neutrina, což vedlo k klíčovému pochopení tzv. slabé interakce. Byl také zakladatelem společnosti Niton Corp. a neziskové organizace Cornerstones of Science a spoluzakladatelem Unie znepokojených vědců.

V roce 1999 odešel do důchodu poté, co 40 let působil jako člen fakulty fyziky na MIT. Jako člen Laboratoře pro jadernou vědu (LNS) inicioval program relativistické fyziky těžkých iontů. Publikoval přes 170 vědeckých článků a držel 64 amerických patentů.

„Lee byl velmi dobrý experimentální fyzik, zejména co se týče ruční výroby přístrojů,“ říká emeritní profesor Wit Busza PhD '64 ze skupiny těžkých iontů a Francis L. Friedman. „Jeho nadšení pro fyziku se přelilo do jeho nadšení pro to, jak se fyzika vyučovala na našem oddělení.“

Pilný syn imigrantů

Grodzins se narodil 10. července 1926 v Lowellu v Massachusetts, jako prostřední dítě východoevropských židovských imigrantů Davida a Taube Grodzinsů. Vyrůstal v Manchesteru v New Hampshire. Jeho dvě sestry byly Ethel Grodzins Romm, novinářka, autorka a podnikatelka, která později vedla jeho společnost Niton Corp.; a Anne Lipow, která se stala knihovnicí a expertkou na knihovnictví.

Jeho otec, který provozoval benzínovou pumpu a obchod s ojetými pneumatikami, zemřel, když bylo Leeovi 15 let. Aby pomohl uživit rodinu, Lee prodával noviny, podnikání, které rozrostl na druhého největšího distributora novin v Manchesteru.

V 17 letech navštěvoval University of New Hampshire a absolvoval za méně než tři roky s titulem v oboru strojního inženýrství. Rozhodl se však stát fyzikem poté, co nesouhlasil s učebnicí, která použila slovo „nikdy“.

„Byl jsem docela dobrý v matematice a byl jsem nerozhodnutý ohledně své budoucnosti,“ řekl Grodzins v článku z roku 1958 v New York Daily News. „Až v posledním ročníku jsem nečekaně zjistil, že chci být fyzikem. Jednoho dne jsem četl fyzikální učebnici, když mě najednou zasáhla tato věta: ‚Nikdy nebudeme schopni vidět atom.‘ Řekl jsem si, že to bylo tak hloupé tvrzení, jaké jsem kdy četl. Co tím myslel ‚nikdy!‘ Tak mě to naštvalo, že jsem začal hltat další autory, abych zjistil, co mají říci, a najednou jsem se ocitl uprostřed moderní fyziky.“

Svou závěrečnou práci napsal na téma „Atomistická teorie“.

Poté, co v roce 1946 promoval, oslovil potenciální zaměstnavatele slovy: „Mám titul v oboru strojního inženýrství, ale nechci jím být. Chtěl bych být fyzikem a vezmu cokoli v tomto oboru za cokoli, co mi zaplatíte.“

Přijal nabídku z výzkumné laboratoře General Electric v Schenectady v New Yorku, kde pracoval na základním jaderném výzkumu a stavěl detektory kosmického záření, zatímco zároveň studoval magisterský titul na Union College. „Bavilo mě to,“ vzpomínal. „V laboratoři jsem trávil 12 hodin denně. V noci mě museli vykopnout.“

Brookhaven

Poté, co v roce 1954 získal doktorát na Purdue University, strávil tam rok jako lektor, než se stal výzkumníkem v Brookhaven National Laboratory (BNL) ve skupině jaderné fyziky Maurice Goldhabera, zkoumající vlastnosti jader atomů.

V roce 1957 on, s Goldhaberem a Andym Sunyarem, použili jednoduchý experiment na stole k měření helicity neutrina. Helicita charakterizuje zarovnání vektoru vnitřního spinu částice se směrem pohybu této částice.

Výzkum poskytl novou podporu myšlence, že princip zachování parity – který byl 30 let přijímán jako základní zákon přírody, než byl rok předtím vyvrácen, což vedlo k Nobelově ceně za fyziku v roce 1957 – nebyl tak neporušitelný, jak si vědci mysleli, a neplatil pro chování některých subatomárních částic.

Experiment trval asi 10 dnů, následovaný měsícem kontrol a překontrolování. Své sdělení o „Helicitě neutrin“ zaslali do časopisu Physical Review 11. prosince 1957 a o týden později Goldhaber sdělil publiku na Stanfordské univerzitě, že neutrino je levotočivé, což znamená, že slabá interakce byla pravděpodobně jednou silou. Tato práce se ukázala jako zásadní pro naše chápání slabé interakce, síly, která řídí jaderný beta rozpad.

„Bylo to skutečné převrat v našem chápání fyziky,“ říká Grodzinsův dlouholetý kolega Stephen Steadman. Průlom byl připomínán v roce 2008 konferencí v BNL na téma „Helicita neutrin po 50 letech“.

Steadman si také vzpomíná na Grodzinsův příběh o jedné noci v Brookhavenu, kde pracoval na experimentu, který zahrnoval radioaktivní zdroj uvnitř komory. Lee si všiml, že vakuové čerpadlo nefunguje, takže si s ním chvíli pohrál, než se vydal domů. Později té noci mu volali z laboratoře. „Řekli: ‚Nechoďte nikam!‘“ vzpomíná Steadman. Ukázalo se, že radioaktivní zdroj v laboratoři explodoval a čerpadlo naplnilo laboratoř zářením. „Dokázali skutečně vysledovat jeho radioaktivní stopy z laboratoře až k jeho domovu,“ říká Steadman. „On si to nějak odbyl.“

Léta na MIT

Grodzins se v roce 1959 připojil k fakultě MIT, kde učil fyziku čtyři desetiletí. Zdědil Robley Evansovu radiační laboratoř, která používala radioaktivní zdroje ke studiu vlastností jader, a vedl skupinu relativistických těžkých iontů, která byla přidružena k LNS.

V roce 1972 zahájil program v BNL s použitím tehdy nového tandemového Van de Graaffova urychlovače ke studiu interakcí těžkých iontů s jádry. „Když se tandemový urychlovač v BNL uváděl do provozu, začali jsme společně s Douglasem Clinem z University of Rochester program s tandemovým urychlovačem na zkoumání Coulombovské-jaderné interference,“ říká Steadman, hlavní výzkumný pracovník v LNS. „Experimentální výsledky byly rozhodné, ale v té době poněkud kontroverzní. Jasně jsme detekovali interferenční efekt.“ Experimentální práce byla publikována v Physical Review Letters.

Grodzinův tým hledal supertěžké prvky pomocí Super-Hilac v Lawrence Berkeley National Laboratory, zkoumal štěpení těžkých iontů a další reakce těžkých iontů a zkoumal přenosové reakce těžkých iontů. Poslední výzkum ukázal s přesnými detaily základní statistické chování přenosu nukleonů mezi projektilem těžkých iontů a terčem s použitím teoretického statistického modelu Surprisal Analysis vyvinutého Rafim Levinem a jeho postgraduálním studentem. Steadman vzpomíná: „Tyto výsledky byly jak vynikající svou přesností, tak zpočátku kontroverzní v interpretaci.“

V roce 1985 provedl první experiment s počítačovou axiální tomografií (CAT scan) s použitím synchrotronového záření a v roce 1987 se jeho skupina podílela na prvním běhu experimentu 802, kolaborativní experiment s asi 50 vědci z celého světa, který studoval relativistické srážky těžkých iontů v Brookhavenu. Odpovědností MIT bylo postavit driftové komory a navrhnout ohýbací magnet pro experiment.

„Vnesl významné příspěvky do počátečních fází návrhu a konstrukce, kde jeho široké odborné znalosti a znalosti malých společností s jedinečnými schopnostmi byly neocenitelné,“ říká George Stephans, vedoucí lektor fyziky a hlavní výzkumný pracovník na MIT.

Emeritní profesor fyziky Rainer Weiss '55, PhD '62 vzpomíná na práci na Mössbauerově experimentu, aby zjistil, zda se frekvence fotonů mění, když procházejí jasnými oblastmi. „Byla to myšlenka, kterou někteří zastávali, aby vysvětlili ‚zdánlivý‘ rudý posun s vzdáleností v našem vesmíru,“ říká Weiss. „V průběhu toho jsme se stali velkými přáteli a samozřejmě amatérskými kosmology.“

„Lee byl skvělý na rozvíjení dobrých nápadů,“ říká Steadman. „Začal by s jedním nápadem, ale pak ho rozptýlil jiný skvělý nápad. Bylo tedy nezbytné, aby tým tyto experimenty dovedl k závěru: museli by publikovat články.“

Mentor na MIT

Než v roce 1999 odešel do důchodu, Lee dohlížel na 21 disertačních prací a byl jedním z prvních zastánců postgraduálních studentek fyziky. Dohlížel také na bakalářskou práci Sidney Altmana, která o desítky let později získala Nobelovu cenu za chemii. Mnoho let pomáhal učit Junior Lab, který byl povinný pro všechny studenty fyziky. Nejlepší hodnocení studenta však získal za jiný kurz, označený za „povrchní přehled“ jaderné fyziky. Komentář zněl: „Tento fyzikální kurz nebyl pro mě dost povrchní.“

„Opravdu rád pracoval se studenty,“ říká Steadman. „Vždycky mohli jít do jeho kanceláře kdykoli. Byl velmi podporujícím mentorem.“

„Byl to úžasný mentor, strýcovský a podporující nás všechny,“ souhlasí Karl van Bibber '72, PhD '76, nyní na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Vzpomíná, jak předal svůj první článek Grodzinovi na připomínky. „Seděl jsem u stolu a čekal na pohlazení po hlavě. Naprosto naopak, zamračil se, hodil rukopis na můj stůl a vynadal: ‚Už nikdy neberte tužku do ruky, dokud si nepřečtete Hemingwayův román!‘ … Další verze článku měla průměrnou délku věty asi šest slov; odeslali jsme ji a byla okamžitě přijata časopisem Physical Review Letters.“

Van Bibber od té doby vyučuje „Grodzinovu metodu“ ve svých postgraduálních seminářích o profesní orientaci pro vědce a inženýry, včetně předávání několika antologií Hemingwayových povídek. „Dal jsem Leeovi na jeho 90. narozeninové přednášce kopii jedné z ohmataných antologií, což vyvolalo slzy smíchu.“

Na začátku své kariéry na MIT jako výzkumný pracovník pracoval George Stephans s nově vytvořenou skupinou relativistických těžkých iontů Grodzins. „Navzdory jeho široké škále zájmů věnoval pozornost tomu, co se děje, a vždy nás velmi podporoval, zejména studenty. Byl pro mě velmi povzbuzujícím a nápomocným mentorem a zároveň bylo vždy příjemné a zábavné s ním pracovat. Aktivně tlačil na mé povýšení na hlavního výzkumného pracovníka relativně brzy, na uznání mého přínosu.“

„Vždycky se zdálo, že o všem ví hodně, ale nikdy nepůsobil povýšenecky,“ říká Stephans. „Zdálo se, že je nejšťastnější, když byl hluboce zapletený do detailů jakékoli jedinečné a neobvyklé práce, kterou pro nás jedna z těchto společností dělala.“

Al Lazzarini '74, PhD '78 si vzpomíná na Grodzinsův výzkum s použitím protonově indukované rentgenové emise (PIXE) jako citlivého nástroje pro měření stopových množství prvků. „Lee byl vynikající fyzik,“ říká Lazzarini. „Představil strhující seminář o šetření, které provedl na pramenu Napoleonových vlasů, hledající důkazy o otravě arsenem.“

Robert Ledoux '78, PhD '81, bývalý profesor fyziky na MIT, který je nyní ředitelem programu U.S. Advanced Research Projects Agency u Ministerstva energetiky, pracoval s Grodzisem jako student i kolega. „Byl to ‚fyzik jaderných fyziků‘ – vynikající experimentátor, který skutečně miloval budování a provádění experimentů v mnoha oblastech jaderné fyziky. Jeho vášeň pro objevování se rovnala pouze jeho štědrosti při sdílení znalostí.“

Krizí financování výzkumu od roku 1969 vedlo Grodzina k obavám, že jeho postgraduální studenti nenajdou kariéru v oboru. Pomohl vytvořit Ekonomický výbor Americké fyzikální společnosti, pro který vypracoval hlavní zprávu o „Krizi s lidskými zdroji ve fyzice“ (1971) a představil své výsledky před Americkou asociací pro rozvoj vědy a v Karlsruhe National Lab v Německu.

Grodzins hrál významnou roli v přivádění prvních čínských postgraduálních studentů na MIT v 70. a 80. letech.

Jedním ze studentů, které přivítal, byl Huan Huang PhD '90. „Jsem mu navždy vděčný za změnu mé trajektorie,“ říká Huang, nyní na Kalifornské univerzitě v Los Angeles. „Jeho neochvějná podpora a přístup ‚jdi do toho‘ nás inspirovaly k prozkoumání fyziky na začátku nového výzkumného oboru srážek těžkých iontů s vysokou energií v 80. letech. Snažím se být ‚hezkým profesorem‘ jako Lee po celou dobu své akademické kariéry.“

I poté, co odešel z MIT, zůstal Grodzins k dispozici svým bývalým studentům. „Mnozí mi říkají, jak moc je můj životní styl ovlivnil, což je potěšující,“ říká Huang. „Byli stěžejní součástí mého života. Moje biografie by byla hrubě neúplná bez nich.“

Niton Corp. a práce po MIT

Grodzinovi se líbily takzvané „experimenty na stole“, jako ten, který byl použit v jeho experimentu s neutrinem z roku 1957, který zahrnoval několik lidí, kteří postavili zařízení, které se vešlo na stůl. „Netěšil se z práce ve velkých spolupracovních projektech, které jaderná fyzika přijala,“ říká Steadman. „Myslím, že proto nakonec opustil MIT.“

V 80. letech zahájil to, co se dalo nazvat novou kariérou v oblasti detekční technologie. V roce 1987, po vývoji skenovacího protonově indukovaného rentgenového mikrospektrometru pro měření koncentrací prvků ve vzduchu, založil společnost Niton Corp., která vyvíjela, vyráběla a prodávala testovací soupravy a přístroje pro měření radonového plynu v budovách, detekci olovnatých barev a další aplikace nedestruktivního testování. („Niton“ je zastaralý název pro radon.)

„V té době panovala v Novém Anglicku velká panika ohledně radonu a on si myslel, že by mohl vyvinout detektor radonu, který by byl levný a snadno použitelný,“ říká Steadman. „Jeho detektor radonu se stal velkým byznysem.“

Později vyvinul zařízení pro detekci výbušnin, drog a dalšího kontrabandu v zavazadlech a nákladních kontejnerech. Ruční zařízení používala rentgenovou fluorescenci pro určení složení kovových slitin a detekci dalších materiálů. Ruční XL Spectrum Analyzer dokázal detekovat pohřbené a povrchové olovo na natřených površích, aby ochránil děti žijící ve starších domech. Tři rentgenové fluorescenční analyzátory Niton získaly ocenění R&D 100.

„Lee byl velmi technicky nadaný,“ říká Steadman.

V roce 1999 Grodzins odešel z MIT a věnoval svou energii průmyslu, včetně vedení výzkumné a vývojové skupiny v Nitonu.

Jeho sestra Ethel Grodzins Romm byla prezidentkou a generální ředitelkou Nitonu, následovanou jeho synem Halem. Mnoho zaměstnanců Nitonu byli absolventi MIT. V roce 2005 on a jeho rodina prodali Niton společnosti Thermo Fisher Scientific, kde Lee zůstal hlavním vědcem až do roku 2010.

V 90. letech byl viceprezidentem American Science and Engineering, který vyráběl zařízení pro vnitřní bezpečnost, a ve věku od 70 do 90 let mu byly uděleny tři patenty ročně.

„Zvědavost a kreativita se nezastaví po určitém věku,“ řekl Grodzins UNH Today. „Rozhodnete se, že víte určité věci, a nechcete měnit to myšlení. Ale přemýšlení mimo rámec skutečně znamená přemýšlet mimo váš rámec.“

„Stýská se mi po jeho nadšení,“ říká Steadman. „Viděl jsem ho asi před dvěma lety a stále byl v pohybu, vždy připraven spustit nové úsilí a vždy se snažil vás do těchto snah vtáhnout.“

Lepší svět

V padesátých letech se Grodzins a další vědci z Brookhavenu připojili k americké delegaci na druhé mezinárodní konferenci Organizace spojených národů o mírovém využití atomové energie v Ženevě.

Brzy se připojil k několika absolventům Manhattan Projectu na MIT ve svých obavách z důsledků atomových bomb. V roce 1969, v éře války ve Vietnamu, Grodzins spoluzaložil Unii znepokojených vědců, která vyzývá k tomu, aby se vědecký výzkum odklonil od vojenských technologií a zaměřil se na řešení naléhavých environmentálních a sociálních problémů. V letech 1970 a 1972 působil jako její předseda. Předsedal také výborům pro Americkou fyzikální společnost a Národní výzkumnou radu.

Jako viceprezident pro pokročilé produkty v American Science and Engineering, která vyráběla zařízení pro vnitřní bezpečnost, se stal konzultantem pro bezpečnost letišť, zejména po útocích z 11. září. Jako znalecký svědek vypovídal na slavném procesu, který měl zjistit, zda byla společnost Pan Am nedbalá při bombovém útoku na let 103 nad Lockerbie ve Skotsku, a zúčastnil se inspekční cesty zbraní na Černém moři. Byl také často povolán jako znalecký svědek v patentových sporech.

V roce 1999 Grodzins založil neziskovou organizaci Cornerstones in Science, iniciativu veřejných knihoven pro zlepšení zapojení veřejnosti do vědy. Původně sídlila v Curtis Memorial Library v Brunswicku v Maine, Cornerstones nyní spolupracuje s knihovnami v Maine, Arizoně, Texasu, Massachusetts, Severní Karolíně a Kalifornii. Mezi jejich iniciativy patřila jedna, která pomohla dodávat teleskopy knihovnám a astronomickým klubům po celé zemi.

„Měl silný smysl pro touhu dělat dobro pro lidstvo,“ říká Steadman.

Ocenění

Grodzins napsal více než 170 technických článků a drží více než 60 amerických patentů. Mezi jeho četná ocenění patřilo jmenování Guggenheimovým stipendistou v letech 1964 a 1971 a senior von Humboldtovým stipendistou v roce 1980. Byl členem Americké fyzikální společnosti a Americké akademie umění a věd a v roce 1998 obdržel čestný doktorát věd od Purdue University.

V roce 2021 udělila Denver X-Ray Conference Grodzinovi Birksovu cenu za rentgenovou fluorescenční spektrometrii za to, že představil „ruční jednotku XRF, která rozšířila analýzu na terénní aplikace, jako jsou environmentální studie, archeologické průzkumy, těžba a další.“

Osobní život

Jednoho večera v roce 1955, krátce po zahájení práce v Brookhavenu, se Grodzins rozhodl jít na procházku a prozkoumat kampus BNL. Našel jen jednu budovu, která měla rozsvícená světla a byla otevřená, takže tam vešel. Uvnitř se skupina připravovala na hru. Ihned ho uchvátila jedna z hereček, Lulu Andersonová, mladá bioložka. „Připojil jsem se k herecké společnosti a o rok a půl později jsme se s Lulu vzali,“ vzpomínal Grodzins. Byli šťastně ženatí 62 let, až do Luluiny smrti v roce 2019.

Vychovali dva syny, Deana, nyní z Cambridge v Massachusetts, a Hala Grodzinse, který žije v Maitlandu na Floridě. Lee a Lulu vlastnili řadu milovaných sibiřských huskyů, z nichž většina byla pojmenována po fyzicích.

Poté, co žili v Arlingtonu v Massachusetts, se rodina Grodzinsů přestěhovala do Lexingtonu v Massachusetts v roce 1972 a o několik let později si koupili druhý dům v Brunswicku v Maine. Od roku 1990 trávili Lee a Lulu každý víkend, celoročně, v Brunswicku. Na obou místech byli zapálenými podporovateli svých místních knihoven, muzeí, divadel, symfonií, botanických zahrad, veřejného rozhlasu a televizních stanic.

Grodzins bral svou rodinu na konference, stipendia a další pozvánky. Všichni žili v Dánsku na dvě sabatikální dovolené, v letech 1964–65 a 1971–72, zatímco Lee pracoval v Niels Bohrově institutu. Cestovali také společně do Číny na měsíc v roce 1975 a na dva měsíce v roce 1980. V rámci druhé cesty patřili k prvním americkým návštěvníkům Tibetu od 40. let. Lee a Lulu také cestovali po světě, z Antarktidy na Galapágy a do Řecka.

Jeho domy měly sklepy s dílenskými prostory dobře zásobenými nářadím. Jeho synové si užívali hernu, kterou jim postavil v jejich domě v Arlingtonu. Také si jednou postavil svůj vlastní gramofon s vysokou věrností, opravoval své staré Volvo skleněnými vlákny, měnil si sám olej a dával si na zimu pneumatiky a řetězy sám. Byl raným adoptivním uživatelem domácího počítače.

„Jeho práce ve vědě a technologii byla součástí obecné lásky k přístrojům a k opravování a výrobě věcí,“ napsal jeho syn Dean na Facebooku.

Lee přežili Dean, jeho manželka Nora Nykiel Grodzins a jejich dcera Lily; a Hal a jeho manželka Cathy Salmons.

Na léto je plánována vzpomínka a oslava na Lee Grodzinse. Dary v jeho jménu lze zaslat na Cornerstones of Science.