Jack Steinberger

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Jack Steinberger
(am 23. Juli 2008 in Bad Kissingen)
Jack Steinberger (links) mit Joske Ereli (am 23. Juli 2008 in Bad Kissingen)
Steinberger-Büste
Standort: Jack-Steinberger-Gymnasium

Jack Steinberger (* 25. Mai 1921 als Hans Jakob Steinberger in Bad Kissingen) ist ein US-amerikanischer Physiker und 1988 Nobelpreisträger für Physik.

Familie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Sein Vater Ludwig Steinberger – eines von zwölf Kindern eines kleinen Viehhändlers aus Schonungen – war in dem Kurort Bad Kissingen seit 1896 als Kantor und Religionslehrer der jüdischen Gemeinde tätig. Seine Mutter Berta Steinberger, die ebenfalls studiert hatte, entstammte der Nürnberger Hopfenhändler-Familie May.

Sein Sohn Ned (* 1948) ist Gründer von Steinberger, einem US-amerikanischen Hersteller von E-Bässen und E-Gitarren.

Leben[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Jack Steinberger besuchte in seiner Jugend von 1931 bis 1934 das Kissinger Realgymnasium (das inzwischen nach ihm benannte Jack-Steinberger-Gymnasium). Vor dem Hintergrund des zunehmenden NS-Terrors schickte das Ehepaar Steinberger seine beiden ältesten Söhne Jakob und Herbert noch vor ihrem Schulabschluss mittels einer karitativen jüdischen Organisation in die USA, wo sie von Barnett Faroll, einem Kornhändler in Chicago, aufgenommen wurden. Den Eltern und dem jüngsten Bruder Rudolf gelang die Flucht in die USA erst 1937 und 1938.

In Chicago studierte Jack Steinberger nach dem Abschluss an der New Trier High School in Winnetka (Illinois) zuerst Chemie, entdeckte dabei jedoch sein großes Interesse an der Physik, welche er nach dem Kriegsende an der Universität von Chicago studierte. 1942 machte er seinen Bachelor-Abschluss. Im Zweiten Weltkrieg war er am Massachusetts Institute of Technology in kriegswichtiger Forschung. Da er damals in linken politischen Kreisen aktiv war (er war Mitglied einer Gewerkschaft am MIT und unterstützte Franklin D. Roosevelt in seinem Wahlkampf) kam er auch in das Visier des FBI, was sich fortsetzte als er sich 1949 eine Erklärung an der Universität Berkeley zu beeiden, dass er kein Kommunist wäre.[1] Eine Beteiligung am amerikanischen Atombombenprojekt lehnte er ab. 1948 schrieb er seine Doktorarbeit (Ph.D.) bei dem von ihm verehrten Enrico Fermi und 1948/49 war er am Institute for Advanced Study (und nochmals 1959/60). Anfangs wollte er als theoretischer Physiker arbeiten, er wandte sich für seine Dissertation aber experimenteller Teilchenphysik zu. 1949/50 Forschungsassistent an der University of California, Berkeley bei Gian Carlo Wick, wo er am von Edwin McMillan gebauten Elektronensynchrotron experimentierte. 1950 wurde er als Professor an die New Yorker Columbia University berufen, an der er bis 1971 Professor war (Higgins Professor für Physik) und am Nevis Laboratory war. 1962 schließlich fand am „Brookhaven National Laboratory“ in Zusammenarbeit mit Leon Max Lederman und Melvin Schwartz jenes berühmte Experiment statt, das diesen drei Wissenschaftlern in Anerkennung ihrer Grundlagenforschung über Neutrinos 1988 den Nobelpreis für Physik einbringen sollte: Mit diesem Versuch wurde der direkte Nachweis erbracht, dass zumindest zwei Neutrino-Arten existieren, nämlich das Elektron-Neutrino und das Myon-Neutrino. Seinen Preis stiftete er seiner ehemaligen Highschool „New Trier High School“.

Nach dem Zweiten Weltkrieg kehrte er zeitweise nach Europa zurück, wo er u.a. ab 1968 am CERN bzw. im Europäischen Laboratorium für Elementarteilchen in Genf forschte und eine Reihe bedeutender Experimente auf dem Gebiet der Teilchenphysik leitete. 1986 ging er am CERN offiziell in den Ruhestand, forschte dort aber weiter. Außerdem lehrte er in Teilzeit an der Scuola Normale Superiore in Pisa.

Werk[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für seine Dissertation behandelte er auf Anregung von Fermi ein experimentelles Problem. Bruno Rossi und Matthew Sands hatten bei Muonen aus der kosmischen Strahlung ein unerklärbares Defizit an Zerfällen beobachtet. Steinberger schlug vor, dass es sich nicht um einen Zweikörperzerfall (in Elektron und Neutrino) sondern um einen Dreikörperzerfall (etwa mit einem weiteren Neutrino) handelte[2], was er auch experimentell zeigte. Das war ein Beitrag zur Universalität der schwachen Wechselwirkung (aus späterer Sicht ein früher Hinweis auf ein Muon-Neutrino). Am Institute for Advanced Study fertigte er eine theoretische Arbeit an über den Zerfall von Mesonen in andere Teilchen über geschlossene Schleifen virtueller Teilchen als Zwischenstufen.[3]

1949/50 war er in Berkeley und führte er die ersten Experimente zur Photoproduktion des Pions durch (mit A. S. Bishop), wies die Existenz neutraler Pionen nach (mit Wolfgang Panofsky und J. Stellar)[4] und maß die mittlere Lebensdauer des Pions (mit Owen Chamberlain, R. Mozeley, C. Weigand).

Ab 1950 forschte er am Nevis Labor der Columbia University an deren neuem 380 MeV Zyklotron. Er bestimmte mit Kollegen Spin und Parität[5] von Pionen, den Massenunterschied geladener und neutraler Pionen[6] und die Streuung von geladenen Pionen. Anfangs benutzten sie als Detektoren noch Szintillationszähler, um 1954 adaptierten sie die Blasenkammer-Technik von Donald Glaser und entwickelten sie weiter. Damit gelangen am Cosmotron des Brookhaven National Laboratory Entdeckungen bei seltsamen Teilchen, unter anderem die Entdeckung des Σ0 und der Bestimmung von dessen Masse.[7] Das war wichtig als Bestätigung der SU(3)-Flavor-Symmetrie (der späteren Quark-Symmetrie aus den Up,Down,Strange Quark Bestandteilen). In den Blasenkammer-Experimenten arbeitete er viel mit italienischen Physikern wie Marcello Conversi. Sie bestätigten auch die Paritätsverletzung bei Hyperonen.[8]

1961 war er am ersten Hochenergie-Neutrino Experiment beteiligt[9], das ihm Melvin Schwartz (der das Experiment anregte) und Leon Max Lederman den Nobelpreis einbrachte und das Muon-Neutrino nachwies. Es fand am AGS-Synchrotron des Brookhaven Laboratorium statt mit großen Funkenkammern als Detektoren. Es wurde ein Pionenstrahl erzeugt und die beim Zerfall der Pionen entstehenden Muonen vor einer Stahlwand detektiert. Die Funkenkammern dienten dem Nachweis der Neutrinos wobei sich die Muon-Neutrinos dadurch nachweisen ließen, dass sie mit der Produktion von Muonen statt mit Elektronen verbunden waren.

Nach der Entdeckung der CP-Verletzung (1964) wandte er sich deren Erforschung im Kaon-System zu, zuerst in einem Sabbatjahr am CERN mit Carlo Rubbia und anderen. Sie untersuchten die zeitliche Interferenz der Mischungszustände beim Zerfall des neutralen Kaons (siehe Kaon).[10][11] Er konnte auch den für die CP-Verletzung wichtige Epsilon-Parameter des Kaon-Systems (Mischungsparameter von K1 und K2) in Brookhaven messen.[12] 1968 trat Steinberger dem CERN bei und untersuchte weiter den Kaonzerfall mit den von Georges Charpak eingeführten Vieldraht-Proportionalkammern.

Ab 1976 leitete er das CDHS-Experiment am CERN (CERN-Dortmund-Heidelberg-Saclay) für hochenergetische Neutrinostreuung. Das Experiment lief bis 1983 und lieferte unter anderem die erste genaue Bestimmung des Weinberg-Winkels, zeigte die Existenz rechtshändiger neutraler Ströme und vermaß Strukturfunktionen für den Quarkgehalt von Nukleonen.

Er war auch am NA-31 Experiment am CERN beteiligt (erster direkter Nachweis CP-Verletzung, endgültig bestätigt durch dessen Nachfolger NA 48).

Ab 1983 war er am CERN Sprecher der Aleph-Kollaboration am LEP, der ab 1989 aktiv war.

Später befasste er sich auch mit Kosmologie.

Ehrungen und Mitgliedschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1968 wurde er zum korrespondierenden Mitglied der Heidelberger Akademie der Wissenschaften gewählt. 1969 wurde Steinberger in die American Academy of Arts and Sciences gewählt [13] und er ist Mitglied der National Academy of Sciences der USA. Seit 1991 ist er ordentliches Mitglied der Academia Europaea. Er ist Ehrendoktor der Universitäten Dortmund, Glasgow, Barcelona, des Illinois Institute of Technology und der Columbia University. Er erhielt die National Medal of Science (1988) und die Matteucci-Medaille (1989).

Sonstiges[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In seinen späteren Lebensjahren engagierte sich Jack Steinberger für eine umfassende nukleare Abrüstung. Er spielt Flöte. Die Werke von Franz Schubert, Wolfgang Amadeus Mozart und vor allem von Johann Sebastian Bach sind seine Favoriten in der klassischen Musik. Jack Steinberger gab zusammen mit seinen Genfer Kollegen Volker Soergel und Wolfgang Kummer in den 1980er Jahren Gesangsabende.[14] Er spielte Tennis, war Bergsteiger und segelte leidenschaftlich.

Auf Einladung des damaligen Oberbürgermeisters Georg Straus besuchte Jack Steinberger 1989 Bad Kissingen, seitdem pflegen seine Frau Cynthia und er einen intensiven Kontakt mit seiner Geburtsstadt. Ihm zu Ehren wurde im November 2001 anlässlich seines 80. Geburtstages das „Gymnasium Bad Kissingen“ in „Jack-Steinberger-Gymnasium“ umbenannt. Seit 18. Dezember 2006 ist Jack Steinberger Ehrenbürger der Stadt.

Er hat zwei Söhne aus erster Ehe mit Joan Beauregard und einen Sohn und eine Tochter aus zweiter Ehe mit der Biologin Cynthia Alff (sie war auch als Studentin an Experimenten von ihm beteiligt).

Veröffentlichung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Learning about Particles: 50 privileged years, Springer, Berlin, Heidelberg, New York 2005 ISBN 3-54021329-5

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Jack Steinberger – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Interview mit Steinberger, Süddeutsche Zeitung, 2013, Nr. 11
  2. Steinberger, On the Range of the Electrons in Meson Decay, Phys. Rev., Band 75, 1949, S. 1136, Abstract
  3. Steinberger,On the Use of Subtraction Fields and the Lifetimes of Some Types of Meson Decay, Phys. Rev., Band 76, 1949, S. 1180, Abstract
  4. J. Steinberger, W. K. H. Panofsky, J. Steller, Evidence for the production of neutral mesons by photons, Physical Review, Band 78, 1950, S. 802
  5. C. Chedester, P. Isaacs, A. Sachs, J. Steinberger, Total cross-sections of π-mesons on protons and several other nuclei, Physical Review, Band 821951, S. 958
  6. W. Chinkowsky, J. Steinberger, The mass difference of neutral and negative π mesons, Physical Review, Band 93, 1954, S. 586
  7. R. Plano, N. Samios, M. Schwartz, J. Steinberger, Demonstration of the existence of the Σ0 hyperon and a measurement of its mass, Il Nuovo Cimento, Band 5, 1957, S. 216
  8. F. Eisler, R. Plano, A. Prodell, N. Samios, M. Schwartz, J. Steinberger, P. Bassi, V. Borelli, G. Puppi, G. Tanaka, P. Woloschek, V. Zoboli, M. Conversi, P. Franzini, I. Mannelli, R. Santangelo, V. Silvestrini, D. A. Glaser, C. Graves, M. L. Perl: Demonstration of Parity Nonconservation in Hyperon Decay, Phys. Rev., Band 108, 1957, S. 1353
  9. G. Danby; J.-M. Gaillard; K. Goulianos; L. M. Lederman; N. B. Mistry; M. Schwartz; J. Steinberger, Observation of high-energy neutrino reactions and the existence of two kinds of neutrinos, Physical Review Letters, Band 9, 1962, S. 36
  10. C. Alff-Steinberger u.a., KS and KL interference in the π+π− decay mode, CP invariance and the KS−KL mass difference, Physics Letters, Band 20, 1966, S. 207
  11. C. Alff-Steinberger u.a., Further results from the interference of KS and KL in the π+π− decay modes, Physics Letters, Band 21, 1966, S. 595
  12. S. Bennett; D. Nygren; H. Saal; J. Steinberger; J. Sutherland , Measurement of the charge asymmetry in the decay K0L →π± + e-/+ +ν", Physical Review Letters, Band 19, 1967, S. 993
  13. American Academy of Arts and Sciences. Book of Members (PDF). Abgerufen am 21. April 2016
  14. „Wolfgang Kummer 1935–2007“, TU Wien, 26. Juli 2007