Julian Schwinger
Julian Seymour Schwinger, nado o 21 de febreiro de 1918 e finado o 16 de xullo de 1994,[1] foi un físico teórico norteamericano. Compartiu o Premio Nobel de Física de 1965 con Richard Feynman e Shinichiro Tomonaga "polo seu traballo fundamental en electrodinámica cuántica (QED), coas súas profundas consecuencias para a física de partículas".[2] Desenvolveu unha teoría de perturbacións relativisticamente invariante, e renomalizou a QED. Schwinger foi profesor de física en varias universidades.
Schwinger é recoñecido como un físico de grande importancia, responsable de boa parte da moderna teoría cuántica de campos, incluíndo un enfoque variacional e as ecuacións de movemento para os campos cuánticos. Desenvolveu o primeiro modelo electrodébil e o primeiro exemplo de confinamiento en 1+1 dimensións. É responsable da teoría dos neutrinos múltiples, dos termos de Schwinger e da teoría do campo de espín 3/2. Compartiu o inaugural premio Albert Einstein con Kurt Gödel.[1]
Biografía
[editar | editar a fonte]Primeiros anos de vida
[editar | editar a fonte]Julian Seymour Schwinger naceu na cidade de Nova York, no seo dunha familia xudía formada por Belle e Benjamin Schwinger, un fabricante de roupa[3] que emigrara de Polonia ós Estados Unidos. Tanto o seu pai como os pais da súa nai eran prósperos fabricantes de roupa, aínda que o negocio familiar entrou en declive despois do Crac do 29. A familia seguía a tradición xudía ortodoxa. O irmán maior de Julia, Harold Schwinger naceu en 1911, sete anos antes que Julian.[4]
Schwinger foi un estudante precoz. Entre 1932 e 1934 asistiu o Townsend Harris High School, un centro de ensino secundario moi prestixioso naquel momento para estudantes con grandes capacidades. Durante a etapa escolar, Julian xa comezara a ler na biblioteca do City College of New York artigos da revista Physical Review escritos por autores como Paul Dirac. Naquel momento, o Townsend Harris estaba situado no campus do City College of New York.[5] Publicou o seu primeiro artigo cando tiña dezasete anos.[1]
No outono de 1934, Schwinger ingresou no City College of New York como etudante universitario. Naquela época o CCNY admitía automaticamente todos os graduados do Townsed Harris, e ambas institucións ofrecían matrícula de balde. Debido ó seu intenso interese pola física e as matemáticas, Julian obtivo moi bos resultados nestas materias, a pesar de que a miúdo faltaba ás clases e aprendía directamente dos libros. Pola contra, a súa falta de interese por outras materias, como o inglés, provocoulle conflitos académicos cos profesores desas disciplinas.[6]
Despois de que Julian ingresase no CCNY, o seu irmán Harold, que xa se graduara nesa institución, pediulle ó seu antigo compañeiro de clase Lloyd Motz que "coñecese a Julian". Lloyd era profesor de física no CCNY, e daquela estaba a realizar un doutoramento na Universidade de Columbia. Lloyd coñeceu a Julian e axiña recoñeceu o seu talento. Ó decatarse dos problemas académicos de Schwinger, decidiu pedir axuda a Isidor Isaac Rabi, a quen coécía da Universidade de Columbia. Rabi tamén recoñeceu inmediatamente as capacidades de Schwinger no seu primeiro encontro con el, e a continuación, fixo os trámites necesarios para concederlle unha bolsa de estudos en Columbia. Foi admitido na sociedade Phi Beta Kappa e obtivo o seu título de bacharelato en 1936.[7]
Nun primeiro momento, as malas notas de Julian nalgunhas materias do CCNY impediron que recibise a bolsa. Porén, Rabi insistiu, e mostroulle a Hans Bethe un artigo inédito sobre a electrodinámica cuántica escrito por Schwinger. Bethe atopábase casualmente de paso por Nova York. A aprobación de Bethe do artigo, xunto coa súa reputación nese campo, foi suficiente para conseguir a bolsa para Julian, que posteriormente se trasladou a Columbia. A súa situación académica en Columbia foi moito mellor ca no CCNY.
Durante os estudos de posgrao de Schwinger, Rabi considerou que sería beneficioso para Julian visitar outras institucións académicas de todo o país. Así, Julian recibiu unha bolsa de viaxe para o curso 1937-1938, que aproveitou para traballar con Gregory Breit e Eugene Wigner. Durante este período, Schwinger, que xa tiña o costume de traballar ata altas horas da noite, levou esta práctica aínda máis lonxe e fixo un cambio máis completo entre o día e a noite: traballaba pola noite e durmía durante o día, un hábito que mantería ao longo da súa carreira. Máis tarde, Schwinger comentou que este cambio de horario era, en parte, unha maneira de conservar unha maior independencia intelectual, e evitar quedar "dominado" por Breit e Wigner, simplemente reducindo o tempo de contacto con eles ó traballar en horarios diferentes.[8]
Schwinger obtivo o seu doutoramento baixo a supervisión de Rabi en 1939, ós 21 anos. Durante o outono de 1939, Schwinger comezou a traballar na Universidade de California, Berkley baixo a dirección de Robert Oppenheimer, onde permaneceu como bolseiro do National Research Council.[9]
O 8 de xuño de 1947, Schwinger casou con Clarice Carron. Non tiveron fillos.[10]
Carreira
[editar | editar a fonte]Despois de traballar con Oppenheimer, o primeiro posto académico estable de Schwinger foi na Universidade Purdue en 1941. Mentres estaba de permiso, traballou no Laboratorio de Radiación do MIT en lugar de facelo no Laboratorio Nacional de Los Álamos durante a segunda guerra mundial. Alí proporcionou apoio teórico para o desenvolvemento do radar. Despois da guerra, Schwinguer deixou a Purdue para incorporarse á Universidade de Harvard, onde impartiu docencia desde 1945 ata 1974. En 1966 converteuse no profesor de física Eugene Higgins en Harvard.
Schwinger desenvolveu unha especial afinidade polas funcións de Green do seu traballo no radar, e empregou estes métodos para formular a teoría cuántica de campos en termos de funcións de Green locais, de maneira relativisticamente invariante. Isto permitiulle calcular sen ambigüidades as primeiras correccións ó momento magnético do electrón na electrodinámica cuántica. Traballos anteriores produciran resultados infinitos, pero a simetría adicional dos seus métodos permitiu a Schwinger illar as correccións finitas correctas.
Schwinger desenvolveu a renormalización, formulando de maneira non ambigua a electrodinámica cuántica.
Durante a mesma época, introduciu métodos non perturbativos na teoría cuántica de campos ó calcular a taxa á que se crean pares de electróns e positróns mediante o efecto túnel nun campo eléctrico, un proceso que hoxe ne día coñécese como "efecto Schwinger". Este efecto non podía observarse en ningunha orde finita da teoría de perturbacións.
O traballo fundamental de Schwinger sobre a teoría cuántica de campos construíu o marco moderno das funcións de correlación dos campos e das ecuacións de movemento. O seu enfoque partía dunha acción cuántica, e permitiu tratar por primeira vez os bosóns e os fermións de maneira equivalente, empregando unha forma diferencial de integración de Grassmann. Presentou demostracións elegantes do teorema de espín e do teorema CPT, e observou que a álxebra dos campos daba lugar a termos anómalos de Schwinger en diversas identidades clásicas, debido a singularidades a curtas distancias. Estes resultados foron esenciais para comprender correctamente as anomalías.
Noutro traballo inicial de notable importancia, Rarita e Schwinger formularon a ecuación de Rarita-Schwinger, empregando un vector de espinores de Dirac como forma concreta da teoría abstracta de Wolgang Pauli e Markus Eduard Fierz para o campo de espín 3/2. Para que o campo de espín 3/2 poida interactuar de maneira consistente, é necesaria algunha forma de supersimetría, e Schwinger lamentou máis tarde non ter desenvolvido ese traballo o suficiente como para descubrir a supersimetría.
En 1957, Schwinger predixo que os neutrinos existían en múltiples variedades: un asociado ó electrón e outro asociado ó muón.[11] Na actualidade sábese que existen tres neutrinos lixeiros. O terceiro é o compañeiro do leptón tau.
Na década de 1960, Schwinger formulou e analizou o que hoxe se coñece como o modelo de Schwinger, a electrodinámica cuántica nunha dimensión espacial e unha temporal, o primeiro exemplo dunha teoría de confinamiento. Tamén foi o primeiro en propoñer unha teoría gauge electrodébil, cun grupo gauge roto espontaneamente á simetría electromagnética a longas distancias. Este modelo foi ampliados polo seu estudante Sheldon Glashow ata dar lugar ó patrón aceptado de unificación electrodébil. Schwinger intentou formular unha teoría da electrodinámica cuántica con monopolos magnéticos puntuais, un programa que tivo un éxito limitado porque os monopolos interactúan fortemente cando o cuanto de carga é pequeno.
Despois de supervisar 73 teses de doutoramento,[12] Schwinger é coñecido como un dos directores de investigación de posgrao máis prolificos da física. Catro dos seus estudantes gañaron o Premio Nobel: Roy Glauber, Benjamin Roy Mottelson, Sheldon Glashow e Walter Khon (este último en Química).
Schwinger mantivo unha relación complexa cos seus colegas, xa que sempre perseguiu as investigacións independentes, diferentes das tendencias dominantes. En particular, desenvolveu a teoría das fontes,[13] unha teoría fenomenolóxica da física de partículas que é precursora da moderna teoría efectiva de campos. Esta teoría trata os campos cuánticos como fenómenos a longas distancias e emprega "fontes" auxiliares que se asemellan ás correntes das teorías clásicas de campos. A teoría das fontes é unha teoría de campos matematicamente consistente, con resultados fenomenolóxicos claramente derivados.
As críticas dos seus colegas de Harvard levaron a Schwinger a abandonar a facultade en 1972 para incorporase á UCLA. Existe unha historia moi coñecida segundo a cal Steven Weinberg, que herdou o despacho de Schwinger no Lyman Laboratory, atopou alí un par de zapatos vellos, cunha mensaxe implícita: "Cres que podes encher estes zapatos?".[14][15] Baseándose na teoría das fontes de Schwinger, Weinberg estableceu os fundamentos da teoría efectiva de campos, que posteriormente seía valorada entre os físicos. A pesar do episodio dos zapatos, Weinberg recoñeceu a Schwinger o mérito de terlle proporcionado a inspiración.[16]
Na UCLA, e durante o resto da súa carreira, Schwinger continuou desenvolvendo a teoría das fontes e as súas diversas aplicacións. Dspois de 1989, Schwinger mostrou un grande interese pola investigación non convencional sobre a fusión fría. Escribiu oito artigos teóricos sobre este tema. Dimitiu da American Physical Society despois de que esta se negara a publicar os seus artigos.[17] Consideraba que a investigación sobre a fusión fría estaba a ser reprimida e que se estaba a violar a liberdade académica.
Nas súas últimas publicacións, Schwinger propuxo unha teoría da sonoluminescencia como un fenómeno cuántico radiativo a longas distancias, asociado non cos átomos, senón con superficies que se moven rapidamente no interior da burbulla que colapsa, onde existen descontinuidades na constante dieléctrica. O mecanismo da sonoluminescencia que actualmente conta co apoio dos experimentos céntrase no gas sobrequentado no interior da burbulla como fonte da luz.[18]
Schwinger recibiu conxuntamente o Premio Nobel de Física en 1965 polo seu traballo sobre a electrodinámica cuántica, xunto con Richard Feynman e Shinichiro Tomonaga. Os premios e recoñecementos recibidos po Scwinger foron numerosos incluso antes de obtener o Premio Nobel. Entre eles figuran o primeiro Premio Albert Einstein (1951), a Medalla Nacional da Ciencia dos Estados Unidos (1964), os títulos honoríficos de D.Sc. da Universidade Purdue (1961) e da Universidade de Harvard (1962), e o Premio Nature of Light da Academia Nacional de Ciencias dos Estados Unidos (1949). En 1987, Schwinger recibiu o Golden Plate Award da American Academy of Achievement.[19]
Schwinger e Feynman
[editar | editar a fonte]Como físico famoso, Schwinger foi comparado a miúdo con outro físico lendario da súa xeración, Richard Feynman. Schwinger tiña unha maior inclinación cara ao formalismo e prefería as manipulacións simbólicas na teoría cuántica de campos. Traballaba con operadores de campo locais e atopaba relacións entre eles, e consideraba que os físicos debían comprender a álxebra dos campos locais, por paradoxal que puidese parecer. Pola contra, Feynman era máis intuitivo e cría que a física podía extraerse integramente dos diagramas de Feynman, que proporcionaban unha representación das partículas. Schwinger referiuse aos diagramas de Feynman do seguinte xeito:
A Schwinger non lle gustaban os diagramas de Feynman porque consideraba que facían que o estudante se centrase nas partículas e esquecese os campos locais, o que, ao seu xuízo, dificultaba a comprensión. Chegou mesmo a prohibilos por completo nas súas clases, aínda que os comprendía perfectamente. Porén, a verdadeira diferenza era máis profunda, e Schwinger expresouna na seguinte pasaxe:
Finalmente, estas ideas levaron ás formulacións lagranxianas ou de acción da mecánica cuántica, que apareceron en dúas formas distintas pero relacionadas, que distingo como diferencial e integral. Esta última, encabezada por Feynman, recibiu toda a atención da prensa, pero eu continúo crendo que o punto de vista diferencial é máis xeral, máis elegante e máis útil.[22]
A pesar de compartir o Premio Nobel, Schwinger e Feynman tiñan enfoques diferentes da electrodinámica cuántica e da teoría cuántica de campos en xeral. Feynman empregaba un regulador, mentres que Schwinger era capaz de realizar formalmente a renormalización ata a orde dunha volta sen empregar un regulador explícito. Schwinger confiaba no formalismo dos campos locais, mentres que Feynman confiaba nas traxectorias das partículas. Ambos seguían atentamente o traballo do outro e respectábanse mutuamente. Tras a morte de Feynman, Schwinger describiuno como:
Un home honrado, o intuicionista máis destacado da nosa época e un exemplo sobranceiro do que pode agardar a calquera que se atreva a seguir o ritmo dun tambor diferente.[23]
Notas
- 1 2 3 Saxon, Wolfgang (20 de xullo de 1994). "Julian Schwinger, 76, Physicist Who Shared Nobel Prize in 1965". The New York Times.
- ↑ "The Nobel Prize in Physics 1965". Nobel Foundation. Arquivado dende o orixinal o 21 de outubro de 2008. Consultado o 9 de outubro de 2008.
- ↑ Mehra, Jagdish (2000). Climbing the mountain: the scientific biography of Julian Schwinger. Oxford University Press. pp. 1–5. ISBN 978-0-19-850658-4.
- ↑ Schweber 1994, p. 275.
- ↑ Schweber 1994, p. 276.
- ↑ Schweber 1994, pp. 278–279.
- ↑ Schweber 1994, pp. 277–279.
- ↑ Schweber 1994, p. 285.
- ↑ Schweber 1994, p. 288.
- ↑ "Clarice Carrol Schwinger".
- ↑ Schwinger, Julian (novembro de 1957). "A theory of the fundamental interactions". Annals of Physics (Elsevier) 2 (5): 407–434. doi:10.1016/0003-4916(57)90015-5.
- ↑ "Julian Schwinger Foundation" (PDF). nus.edu.sg. Arquivado dende o orixinal (PDF) o March 26, 2016. Consultado o 1 de maio de 2018.
- ↑ Schwinger, J.S. Particles, Sources, and Fields. Vol. 1 (1970) ISBN 9780738200538, Vol. 2 (1973) ISBN 9780738200545, Reading, MA: Addison-Wesley
- ↑ "Steven Weinberg – A Reminiscence | Department of Physics". www.physics.harvard.edu (en inglés). 2021-08-23. Consultado o 2025-03-09.
- ↑ Press, William (2023). More Than Curious: A Science Memoir. Darwin-Finch Publishing Company. p. 71. ISBN 978-981-98-0300-2.
- ↑ Weinberg, Steven (1979-04-01). "Phenomenological Lagrangians". Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications (en inglés) 96 (1): 327–340. Bibcode:1979PhyA...96..327W. ISSN 0378-4371. doi:10.1016/0378-4371(79)90223-1.
- ↑ Jagdish Mehra; K. A. Milton; Julian Seymour Schwinger (2000). Oxford University Press, ed. "Climbing the Mountain: The Scientific Biography of Julian Schwinger" (illustrated ed.). New York: Oxford University Press. p. 550. ISBN 978-0-19-850658-4.
- ↑ Brenner, M. P.; Hilgenfeldt, S.; Lohse, D. (2002). "Single-bubble sonoluminescence". Reviews of Modern Physics 74 (2): 425–484. Bibcode:2002RvMP...74..425B. doi:10.1103/RevModPhys.74.425.
- ↑ "Golden Plate Awardees of the American Academy of Achievement". www.achievement.org. American Academy of Achievement.
- ↑ Schwinger, J. (1982). "Quantum Electrodynamics-An Individual View". Le Journal de Physique Colloques 43 (C-8): 409. Bibcode:1982JPhys..43C.409S. doi:10.1051/jphyscol:1982826.
- ↑ Schwinger, J. (1983) "Renormalization Theory of Quantum Electrodynamics: An Individual View", en The Birth of Particle Physics, Cambridge University Press, p. 329. ISBN 0521240050
- ↑ Schwinger, J. (1973). "A report on quantum electrodynamics". En J. Mehra (ed.), The Physicist's Conception of Nature. Dordrecht: Reidel. ISBN 978-94-010-2602-4
- ↑ Beaty, Bill. "Dr. Richard P. Feynman (1918–1988)". amasci.com. Arquivado dende o orixinal o 2007-05-07. Consultado o 2007-05-21.; "A Path to Quantum Electrodynamics," Physics Today, febreiro de 1989
Véxase tamén
[editar | editar a fonte]Bibliografía
[editar | editar a fonte]- Mehra, Jagdish and Milton, Kimball A. Climbing the Mountain: the scientific biography of Julian Schwinger, Oxford University Press, 2000.
- Milton, Kimball (2006-10-9). arXiv, ed. "Julian Schwinger: Nuclear Physics, the Radiation Laboratory, Renormalized QED, Source Theory, and Beyond".
- Schweber, Sylvan S., QED and the men who made it : Dyson, Feynman, Schwinger, and Tomonaga. Princeton Univ. Press, 1994.
Ligazóns externas
[editar | editar a fonte]- Julian Schwinger
- Nobel Museum Biography
- fundamental work in quantum electrodynamics, with deep-ploughing consequences for the physics of elementary particles
| Control de autoridades |
|
|---|
