Carlo Rubbia

Carlo Rubbia
Rojstvo	31. marec 1934({{padleft:1934|4|0}}-{{padleft:3|2|0}}-{{padleft:31|2|0}})[…] (91 let) Gorica, Pokrajina Gorica, Kraljevina Italija
Državljanstvo	Italija
Poklic	fizik, inženir

Carlo Rubbia [kárlo rúbja], italijanski fizik, * 31. marec 1934, Gorica, Furlanija - Julijska krajina, Italija.

Rubbia je leta 1984 skupaj z Van der Meerom prejel Nobelovo nagrado za fiziko kot priznanje za odločilni prispevek k velikemu projektu v CERN-u, ki je vodil k odkritju delcev polja bozonov W in Z, ki posredujeta šibko interakcijo. Raziskoval je v sinhrotronu na kraškem robu nad Trstom.

Je dopisni član SAZU (od 2023) in Hrvaške akademije znanosti in umetnosti. Italijanski predsednik ga je imenoval za dosmrtnega senatorja v italijanskem parlamentu.

Zgodnje življenje in izobrazba

Rubbia se je rodil leta 1934 v Gorici, italijanskem mestu na meji s Slovenijo. Zaradi vojnih motenj se je njegova družina preselila v Benetke, nato pa v Videm. Njegov oče je bil elektroinženir in ga je spodbujal k študiju istega, čeprav je izrazil željo po študiju fizike. Na lokalnem podeželju je zbiral in eksperimentiral z zapuščeno vojaško komunikacijsko opremo. Po sprejemnem izpitu za študij fizike na Scuola Normale Superiore di Pisa se ni uvrstil med zahtevanih deset najboljših (končal je na enajstem mestu), zato je leta 1953 začel študij inženirstva v Milanu. Kmalu zatem je študent iz Pise opustil študij, kar je Rubbiji ponudilo priložnost. V relativno kratkem času je diplomiral in doktoriral z disertacijo o eksperimentiranju s kozmičnimi žarki; njegov mentor je bil Marcello Conversi. V Pisi je spoznal svojo bodočo ženo Mariso, prav tako študentko fizike.

Kariera in raziskave

Univerza Columbia

Po diplomi je odšel v Združene države Amerike na podoktorsko raziskovanje, kjer je približno leto in pol preživel na Univerzi Columbia, kjer je izvajal poskuse o razpadu in jedrskem ujetju muonov. To je bil prvi v dolgi seriji poskusov, ki jih je Rubbia izvedel na področju šibkih interakcij in ki so dosegli vrhunec z delom, za katerega je prejel Nobelovo nagrado v CERN-u.

CERN

Preden se je leta 1960 pridružil novo ustanovljenemu CERN-u, se je vrnil v Evropo na prakso na Univerzi v Rimu, kjer je delal na poskusih o strukturi šibkih interakcij. CERN je pravkar naročil novo vrsto pospeševalnika, Intersecting Storage Rings, ki uporablja nasprotno vrteče se žarke protonov, ki trčijo drug v drugega. Rubbia in njegovi sodelavci so tam izvajali poskuse, pri katerih so ponovno preučevali šibko silo. Glavna rezultata na tem področju sta bila opazovanje strukture v procesu elastičnega sipanja in prvo opazovanje Kvark c barionov. Ti poskusi so bili ključni za izpopolnitev tehnik, ki so bile kasneje potrebne za odkrivanje bolj eksotičnih delcev v drugačni vrsti trkalnika delcev.

Leta 1976 je predlagal prilagoditev CERN-ovega super protonskega sinhrotrona (SPS) za trčenje protonov in antiprotonov v istem obroču – protonsko-antiprotonski trkalnik. Z uporabo Simon van der Meerove tehnologije stohastičnega hlajenja je bil zgrajen tudi antiprotonski akumulator. Trkalnik je začel delovati leta 1981 in v začetku leta 1983 je mednarodna ekipa več kot 100 fizikov pod vodstvom Rubbie, znana kot kolaboracija UA1, odkrila vmesne vektorske bozone, bozone W in Z, ki so postali temelj sodobnih teorij fizike osnovnih delcev že dolgo pred tem neposrednim opazovanjem. Nosijo šibko silo, ki povzroča jedrski razpad v atomskem jedru in nadzoruje zgorevanje Sonca, tako kot fotoni, brezmasni delci svetlobe, nosijo elektromagnetno silo, ki povzroča večino fizikalnih in biokemijskih reakcij. Šibka sila igra tudi temeljno vlogo pri nukleosintezi elementov, kot jo preučujejo teorije evolucije zvezd. Ti delci imajo maso skoraj 100-krat večjo od protona. Leta 1984 sta Carlo Rubbia in Simon van der Meer prejela Nobelovo nagrado »za njun odločilni prispevek k velikemu projektu, ki je privedel do odkritja poljskih delcev W in Z, komunikatorjev šibke interakcije«.

Da bi dosegli dovolj visoke energije za ustvarjanje teh delcev, je Rubbia skupaj z Davidom Clineom in Petrom McIntyrejem predlagal radikalno novo zasnovo pospeševalnika delcev. Predlagala sta uporabo snopa protonov in snopa antiprotonov, njihovih dvojnikov antimaterije, ki se vrtijo v nasprotni smeri v vakuumski cevi pospeševalnika in trčijo čelno. Zamisel o ustvarjanju delcev s trčenjem snopov bolj "navadnih" delcev ni bila nova: elektron-pozitronski in proton-protonski trkalniki so bili že v uporabi. Vendar pa se ti do konca sedemdesetih in začetka osemdesetih let prejšnjega stoletja niso mogli približati potrebnim energijam v središču mase za raziskovanje območja W/Z, ki ga napoveduje teorija. Pri teh energijah so bili protoni, ki trčijo z antiprotoni, najboljši kandidati, toda kako dobiti dovolj intenzivne (in dobro kolimirane) snope antiprotonov, ki običajno nastanejo z udarcem snopa protonov v fiksno tarčo? Van den Meer je medtem razvil koncept "stohastičnega hlajenja", pri katerem bi delce, kot so antiprotoni, lahko zadržali v krožni matriki, njihova divergenca žarka pa bi se postopoma zmanjševala s pošiljanjem signalov upogibnim magnetom v smeri toka. Ker je zmanjšanje divergence žarka pomenilo zmanjšanje prečne hitrosti ali energijskih komponent, je shema dobila sugestiven izraz "stohastično hlajenje". Shemo bi nato lahko uporabili za "hlajenje" (kolimacijo) antiprotonov, ki bi jih tako lahko prisilili v dobro fokusiran žarek, primeren za pospeševanje do visokih energij, ne da bi pri tem izgubili preveč antiprotonov zaradi trkov s strukturo. Stohastika izraža dejstvo, da signali, ki jih je treba zajeti, spominjajo na naključen šum, ki se je ob prvem pojavljanju v vakuumskih ceveh imenoval "Schottkyjev šum". Brez van der Meerjeve tehnike UA1 nikoli ne bi imel dovolj visokointenzivnih antiprotonov, ki bi jih potreboval. Brez Rubbie, ki bi spoznal njegovo uporabnost, bi bilo stohastično hlajenje predmet le nekaj publikacij in nič drugega. Simon van de Meer je tehnologijo razvil in preizkusil v protonskih shranjevalnih obročih, ki se sekajo v CERNu, vendar je najučinkovitejša pri žarkih precej nizke intenzivnosti, kot so antiprotoni, ki so bili pripravljeni za uporabo v SPS, ko so bili konfigurirani kot trkalnik.

Univerza Harvard

Leta 1970 je bil Rubbia imenovan za profesorja fizike na Univerzi Harvard, kjer je 18 let preživel en semester na leto, medtem ko je nadaljeval svoje raziskovalne dejavnosti v CERNu. Leta 1989 je bil imenovan za generalnega direktorja laboratorija CERN. Med njegovim mandatom, leta 1993, se je »CERN strinjal, da bo vsakomur omogočil brezplačno uporabo spletnega protokola in kode ... brez kakršnih koli licenčnin ali drugih omejitev«.

Laboratorij Gran Sasso

Rubbia je bil tudi eden od vodilnih v sodelovanju globoko v laboratoriju Gran Sasso, namenjenem odkrivanju kakršnih koli znakov razpada protona. Poskus išče dokaze, ki bi ovrgli konvencionalno prepričanje, da je materija stabilna. Najbolj sprejeta različica enotnih teorij polja napoveduje, da protoni ne trajajo večno, ampak postopoma razpadajo v energijo po povprečni življenjski dobi vsaj 1032 let. Isti poskus, znan kot ICARUS in ki temelji na novi tehniki elektronskega zaznavanja ionizirajočih dogodkov v ultra čistem tekočem argonu, si prizadeva za neposredno zaznavanje nevtrinov, ki jih oddaja Sonce, prvi rudimentarni nevtrinski teleskop za raziskovanje nevtrinskih signalov kozmične narave.

Rubbia je nadalje predlagal koncept ojačevalnika energije, novega in varnega načina proizvodnje jedrske energije z izkoriščanjem sodobnih tehnologij pospeševalnikov, ki se aktivno preučuje po vsem svetu, da bi sežigali visokoaktivne odpadke iz jedrskih reaktorjev in proizvajali energijo iz naravnega torija in osiromašenega urana. Leta 2013 je predlagal izgradnjo velikega števila malih torijevih elektrarn.

Druge organizacijske povezave

Rubbia je bil glavni znanstveni svetovalec CIEMAT (Španija), član svetovalne skupine na visoki ravni za globalno segrevanje, ki jo je leta 2007 ustanovil predsednik EU Barroso, in člana upravnega odbora Energetskega inštituta IMDEA. V letih 2009–2010 je bil posebni svetovalec za energijo generalnega sekretarja ECLAC, Ekonomske komisije Združenih narodov za Latinsko Ameriko, s sedežem v Santiagu de Čile. Junija 2010 je bil Rubbia imenovan za znanstvenega direktorja Inštituta za napredne študije trajnosti v Potsdamu (Nemčija). Je član fundacije Italija-ZDA. Med svojim mandatom predsednika ENEA (1999–2005) je spodbujal novo metodo za koncentriranje sončne energije pri visokih temperaturah za proizvodnjo energije, znano kot projekt Arhimed, ki jo industrija razvija za komercialno uporabo.

Osebno življenje

Marisa in Carlo Rubbia imata dva otroka.

Rubbia je tudi odkrito veren, kot kaže njegova knjiga, ki jo je izdala založba Rizzoli, Skušnjava verovanja. Je tudi član Papeške akademije znanosti.

Nagrade in priznanja

Decembra 1984 je bil Rubbia nominiran za Cavaliere di Gran Croce OMRI.

30. avgusta 2013 ga je predsednik Giorgio Napolitano imenoval v italijanski senat za dosmrtnega senatorja.

8. januarja 2016 mu je Ljudska republika Kitajska podelila nagrado za mednarodno znanstveno in tehnološko sodelovanje.

Asteroid 8398 Rubbia je poimenovan v njegovo čast. Leta 1984 je bil izvoljen za tujega člana Kraljeve družbe (ForMemRS).

Leta 1984 je Rubbia prejel nagrado Golden Plate Award Ameriške akademije za dosežke.

Zunanje povezave

• Carlo Rubbia on Nobelprize.org including the Nobel Lecture, 8 December 1984 Experimental Observation of the Intermediate Vector Bosons W+, W− and Z0
• INSPIRE-HEP author

Predhodnik:  Herwig Schopper

Generalni direktor CERN-a 1989 – 1993

Naslednik:  Christopher Llewellyn Smith