Terwijl de meeste van ons de ring in het nieuwe jaar met familie en vrienden, de wetenschap heeft het niet nemen van een vakantie. En ook niet de wetenschappers die verantwoordelijk zijn voor grote lopende experimenten. Een van de meer bekende historische voorbeelden hiervan is de zaak van natuurkundige Chien-Shiung Wu—vaak aangeduid als ‘Madame Wu”—die gaf op vakantie met haar man in de jaren 1950 om te bewijzen dat de natuur een beetje links-en rechtshandig.
Natuurkundigen had lang gedacht dat, als het gaat om de wetten van de fysica, de natuur heeft geen voorkeur als het gaat om rechts over links. Dat betekent dat onze wereld zou moeten zijn vrijwel identiek aan zijn spiegelbeeld. Het is een vorm van symmetrie. Wiskundig is het bekend als de pariteit, en het moet worden bewaard in alle subatomaire processen. En het is, ten minste voor het elektromagnetisme en de sterke nucleaire kracht. Een aantal van de experimenten was gebleken dat dit zo is.
Maar in 1956, twee Chinese geboren Amerikaanse theoretici ingediend een korte papier aan de Physical Review journal, vragen of pariteit zou worden bewaard in zwakke nucleaire interacties. Tsung-Dao Lee en Chen Ning Yang had zelfs een aantal ideeën voor hoe kon het testen van hun hypothese experimenteel, en overtuigd Wu—die gespecialiseerd is in de zwakke interactie experimenten aan de Columbia University te werken aan het project.
Wu op zijn beurt samen met fysici bij het National Bureau of Standards, in Washington, DC, want ze had net de juiste faciliteiten om de nodige precisie metingen. (Het is nu bekend als het Nationaal Instituut van Standaards en Technologie).
De kritische experimenten werden uitgevoerd bij de NBS tussen Kerst en nieuwjaar, 1956—vooral omdat Wu doorhad hoe fundamenteel belangrijk ze waren waarschijnlijk, en wilde ze verslaan iedereen aan de slag.
Gesponsord
Ze moest begeleiden haar man naar China; ze hadden passage op de Queen Elizabeth en alles. In plaats daarvan, ze bleef achter om te werken aan de experimenten, en haar man ging naar China, zonder haar.
Wu en haar collega ‘ s gebruikt kobalt-60 atomen vastgehouden in de magnetische velden bij zeer lage temperaturen. Kobalt-60 kernen hebben een intrinsieke spin—de quantum equivalent van impulsmoment, als een soort van kleine draaiende gyroscoop, tenzij het is meer een eigenschap van de deeltjes, in plaats van een echte spin. Ze stoten beta-deeltjes als ze in verval. Het idee was om de magnetische velden te oriënteren in de kernen, zodat alle spins in dezelfde richting, en dan tellen hoeveel elektronen werden uitgezonden tot en met de kernen vervallen. Als pariteit was gebleven, er moet gelijk zijn nummers van elk.
Tot ieders verbazing waren er geen gelijke nummers van beta-deeltjes uitgezonden in beide richtingen. De natuur, lijkt het, “een semi-neutrale southpaw,” met een lichte voorkeur voor de linker. Wu gevangen de laatste trein terug naar New York, op de Vooravond van Kerstmis—het was aan het sneeuwen zwaar en de vliegvelden gesloten waren—naar het verslag van haar eerste bevindingen van Lee, hem te vertellen dat “de waargenomen symmetrie was en reproduceerbaar enorm.”
De val van de pariteit was een belangrijk en spannend resultaat, sommige natuurkundigen wilde het eerst niet geloven. Wolfgang Pauli ogenschijnlijk riep uit, “Dat is totale onzin!” toen hij hoorde over. Er was een rush het experiment te herhalen, en deze resultaten bevestigd dat buiten twijfel is dat dit echt is van schending van het behoud van de pariteit. Zelfs Pauli was overtuigd.
Lee en Yang ontving de Nobelprijs in de Natuurkunde het volgende jaar. In wat algemeen beschouwd binnen de natuurkunde gemeenschap als een grove onrechtvaardigheid, Madame Wu was niet inbegrepen in de prijs, ook al was haar experimentele expertise die geholpen bewezen Lee en Yang hypothese juist is.
Ze had een mooie stellaire wetenschappelijke carrière, toch. En ze had zeker veel te vieren als ze ging in het Nieuwe Jaar bijna 60 jaar geleden.
Referenties:
Lee, T. D. en Yang, C. N. (1956) “de Kwestie van het behoud van de pariteit in de zwakke interactie,” Physical Review 104(1): 254-258.
Wu, C. S. et al. (1957) “Experimentele test van het behoud van de pariteit in de beta-verval,” Physical Review 105(4): 1413-1415.
Afbeeldingen: (top) Acc. 90-105, Science Service, Records, 1920-1970, Smithsonian Institution Archieven. (onder): De 1956 Wu-experiment. Credit: A.V. Austin/Bureau of Standards. In het publieke domein.