Питер Калмус (физик)

Питер Игнац Пол Калмус, почетный член Ордена Британской империи (родился 25 января 1933 года), британский физик-теоретик , почетный профессор физики в Университете королевы Марии в Лондоне . ^[1]

Кальмус родился в Праге 25 января 1933 года и переехал в Великобританию со своими родителями и младшим братом Джорджем Кальмусом в 1939 году. Его сестра Эльза родилась в 1945 году. Семья стала гражданами Великобритании в 1946 году.

Калмус сначала пошел в школу в Лондоне, а затем в Харпендене, Хартфордшир. С 1943 по 1951 год он учился в средней школе округа Сент-Олбанс (позже переименованной в школу Верулам ). Он получил степень бакалавра наук (1954) и доктора философии (1957) в Лондонском университетском колледже ^[1] , где он оставался еще три года в качестве научного сотрудника. Сейчас он почетный член Лондонского университетского колледжа ^[1] .

Среди ряда заметных достижений в его карьере можно отметить международное сотрудничество группы Лондонского университета королевы Марии под руководством Питера Калмуса с группой Лаборатории Резерфорда и Эпплтона под руководством Алана Эстбери и группы Бирмингемского университета под руководством Джона Доуэлла с Карло Руббиа в ЦЕРНе , известное как UA1 .

Они построили большой универсальный детектор, нацеленный на исследование явлений при столкновениях с самыми высокими энергиями в мире, которые были получены с 1981 года, когда суперпротонный синхротрон ЦЕРНа был преобразован в протон-антипротонный коллайдер, как предложил Руббиа, с использованием стохастического метода охлаждения пучка, разработанного Саймоном ван дер Меером . Британские группы несли совместную ответственность за проектирование, строительство и эксплуатацию большого адронного калориметра, а также триггерного процессора.

Самой знаменитой работой с детектором UA1 было открытие в 1983 году частиц W и Z. Это открытие предоставило экспериментальные доказательства объединения двух, казалось бы, совершенно разных фундаментальных сил природы: электромагнетизма (лежащего в основе генерации электроэнергии) и слабого взаимодействия (позволяющего Солнцу светить). Объединение этих двух сил является частью поиска того, можно ли объединить все силы во Вселенной в «теорию всего» ( Единую теорию поля ). Электрослабое объединение продемонстрировало, что то, что ранее считалось четырьмя фундаментальными силами природы ( электромагнетизм , слабое взаимодействие , сильное взаимодействие и гравитация ), теперь сократилось до трех.

За эту работу Карло Руббиа и Саймон ван дер Меер из ЦЕРНа получили Нобелевскую премию по физике 1984 года. Алан Эстбери получил медаль и премию Резерфорда 1984 года , а Питер Калмус и Джон Доуэлл были совместно награждены медалью и премией Резерфорда 1988 года от Института физики за их выдающуюся роль в открытии частиц W и Z. [ ^2]

1957–1960 гг. — Калмус проводил исследования в UCL, в основном по разработке новых приборов, помогая построить небольшой ускоритель частиц, электронный микротрон на 29 МэВ, его систему вывода пучка и его внешнюю фокусировку с использованием квадрупольных магнитов (вероятно, первое их применение в Великобритании), а позднее разработал точный метод измерения энергии релятивистского электронного пучка с использованием излучения Черенкова, тогда еще новой технологии.

1960–1964 гг. — Калмус работал в Аргоннской национальной лаборатории , США, первоначально в Отделе ускорителей частиц под руководством Альберта Крю . Он отвечал за проектирование оборудования для транспортировки пучка для будущего синхротрона с нулевым градиентом на 12,5 ГэВ. Он перешел в Отдел физики высоких энергий и в 1961 г. отправился в ЦЕРН с группой из Аргонна, возглавляемой Артом Робертсом. Именно в ЦЕРНе он впервые встретился с Джоном Доуэллом , и они спроектировали и настроили канал пучка частиц на новом синхротроне с протонами на 25 ГэВ. Группа из Аргонна использовала этот канал для проведения серии измерений поляризации гиперонов с использованием большой оптической искровой камеры внутри магнитного поля: новаторская технология, которая гораздо позже стала основой многих других камер электронной визуализации. Вернувшись в Аргонн в 1962 году, он сотрудничал с чикагской группой в эксперименте по рождению бозонов, работа над которым была завершена во время его последующих визитов в США в качестве приглашенного ученого в Чикагском университете .

1964 и далее – Калмус был назначен преподавателем в Колледже королевы Марии Лондонского университета . ^[1] Он начал исследовательское сотрудничество с Аланом Эстбери из Лаборатории Резерфорда , которое продолжалось около 20 лет, когда Алан Эстбери переехал в Канаду. Сотрудничество Королевы Марии и Лаборатории Резерфорда провело серию экспериментов на новом ускорителе Нимрод в Лаборатории Резерфорда , в основном в области физики сильных взаимодействий: образование изобар нуклонов в протон-протонных столкновениях и упругое протон-протонное рассеяние под большими углами, на этот раз с использованием искровых камер со звуковым считыванием. Результаты, полученные на этом ускорителе, помогли заложить экспериментальные основы кварковой модели.

В 1970 году это сотрудничество перенесло свою деятельность в ЦЕРН , чтобы приступить к серии экспериментов по низкоэнергетическим антипротон-протонным взаимодействиям. В этом к ним присоединились физики из Лаборатории Дарсбери и Ливерпульского университета . Калмус разработал самый интенсивный (на тот момент) низкоэнергетический пучок антипротонов в мире. Эксперименты по дифференциальным сечениям и поляризации для упругих и двухчастичных мезонных каналов завершились открытием трех новых мезонов и определением их квантовых чисел. Период с 1974 по 1978 год был потрачен на проведение последнего набора экспериментов в Нимроде. Калмус разработал новый низкоимпульсный пучок, на этот раз для каонов, для серии экспериментов с поляризованной дейтронной мишенью. Было проведено несколько ключевых измерений упругой и зарядовой поляризации каон-нуклона.

В конце 1977 года группа Queen Mary под руководством Питера Калмуса, а также группа из лаборатории Резерфорда-Эпплтона под руководством Алана Эстбери и группа из Бирмингемского университета под руководством Джона Доуэлла присоединились к Карло Руббиа в международном сотрудничестве, известном как UA1 в ЦЕРНе . Британские группы, участвующие в этом проекте, совместно отвечали за проектирование, создание и эксплуатацию большого адронного калориметра, а также триггерного процессора в рамках сотрудничества UA1 . Калориметр, измерявший энергию сильно взаимодействующих частиц, возникающих в результате столкновений, состоял из 7000 листов пластикового сцинтиллятора общей массой 30 тонн, размещенных в прорезях в возвратном ярме большого электромагнита. Испытания листов сцинтиллятора проводились в Queen Mary с использованием космических лучей. Свет сцинтиллятора передавался через флуоресцентные стержни сдвига длины волны и световоды к 2000 фотоумножителей за пределами магнита. Число столкновений протонов и антипротонов превышало возможность их регистрации по меньшей мере в 1000 раз. Это потребовало разработки триггерного процессора, специально разработанного электронного устройства, которое должно было принимать решения в течение 2 микросекунд, какое 1 из 1000 столкновений, вероятно, будет стоить записи на магнитную ленту для последующего анализа, а какие 999 можно будет безвозвратно отбросить. Несколько лет спустя, когда частота столкновений возросла, был построен новый триггерный процессор.

Самая известная работа с детектором UA1 привела к открытию в 1983 году частиц W и Z. Эта работа привела к получению Карло Руббиа и Саймоном ван дер Меером из ЦЕРНа Нобелевской премии по физике 1984 года. В 1988 году Питер Калмус и Джон Доуэлл были совместно награждены медалью Резерфорда и премией Института физики за их выдающуюся роль в открытии частиц W и Z ( Алан Эстбери уже получил эту медаль в 1984 году).

UA1 был, пожалуй, самым продуктивным сотрудничеством в истории физики элементарных частиц на тот момент. Оно дало результаты в физике кварков и лептонов, тестах квантовой хромодинамики, свойствах частиц W и Z и других темах, которые были опубликованы в более чем 60 статьях и представлены на многочисленных конференциях. Концепция универсального детектора, измеряющего как можно больше исходящих частиц из коллайдера и покрывающего почти весь телесный угол, с тех пор используется в машинах со встречными пучками. Эта работа была завершена в 1989 году.

В конце 1989 года группа Queen Mary присоединилась к другому крупному сотрудничеству под названием H1. Сотрудничество H1 приступило к созданию огромного детектора для первого в мире протон-электронного коллайдера HERA, который строился в лаборатории DESY в Гамбурге. Группа Queen Mary отвечала за проектирование и создание времяпролетного годоскопа для H1, части аппарата, которая оказалась критически важной для проведения эксперимента, поскольку она уменьшила нежелательный фон в сто раз. Многие из инициатив исходили от коллег Калмуса Грэма Томпсона и Эрика Эйзенхандлера, особенно после того, как Калмус стал заведующим кафедрой в Королевском университете Лондона в 1992 году ^[1] и имел меньше времени для исследований.

Калмус является автором или соавтором около 230 научных работ. ^[1] Он всегда подчеркивал, что современные экспериментальные исследования в области физики элементарных частиц являются групповой деятельностью, и что бывшие и нынешние коллеги и студенты-исследователи внесли большой вклад в силу группы.

Параллельно с исследовательской деятельностью Калмус был преданным преподавателем университета. Он преподавал многочисленные курсы физики, начиная от предуниверситетского уровня A-level и заканчивая международным стандартом аспирантуры. Его первое преподавание было по вечерам в Northern Polytechnic и Chelsea Polytechnic в период с 1955 по 1960 год. Он преподавал на всех уровнях в Queen Mary College (теперь Queen Mary, University of London) с 1964 года. Калмус стал доцентом в Queen Mary в 1966 году и профессором в 1978 году. ^[1]

В 1992 году Калмус был назначен начальником отдела в Queen Mary. ^[1] Это существенно ограничило его личное участие в исследовательской программе H1 , которая, однако, продолжала процветать при активном участии его коллег.

В 1998 году Калмусу было присвоено звание почетного профессора после достижения номинального пенсионного возраста. Однако он продолжал работать в отделе по обычному графику. Он решил не продолжать свое участие в совместных исследованиях с участием огромных коллективов, а вместо этого посвятить больше времени другим интересам в области физики, таким как Институт физики, и в частности повышению осведомленности общественности и пониманию науки.

Питер Калмус продолжает свою деятельность в качестве почетного профессора физики в Университете королевы Марии в Лондоне . ^[1]

Калмус всегда был заинтересован в повышении осведомленности общественности и понимания науки. Он начал читать просветительские лекции в конце 1950-х годов, первоначально по ядерной энергетике (тогда еще новому источнику электроэнергии) в Женских институтах . Калмус был пионером в этом, потому что в то время популяризация науки воспринималась с подозрением некоторыми высокопоставленными членами научного сообщества. Однако Калмус всегда считал, что ученые обязаны объяснять, что они делают, и упорствовал в этом на протяжении всей своей карьеры. После влиятельного доклада Королевского общества и особенно после того, как в 1994 году появились новые Исследовательские советы Великобритании , такие просветительские мероприятия стали не только респектабельными, но и почти обязательными.

Калмус известен в физике своей просветительской работой и популярными лекциями для школ и широкой аудитории. ^[1] Они также были прочитаны на заседаниях Британской ассоциации содействия развитию науки (теперь называемой Британской научной ассоциацией ), в Королевском институте Великобритании , Институте физики , Ассоциации научного образования , на Эдинбургском научном фестивале , на Борнмутском фестивале искусств, в научных и астрономических клубах и за рубежом на нескольких континентах. Он сделал ряд коротких радиопередач на научные темы и иногда появлялся на телевидении.

В течение 1998–99 учебного года он прочитал 43 лекции Института физики в школах в различных местах в Англии, Шотландии, Уэльсе и на Нормандских островах для общей аудитории около 9800 человек, в основном в возрастной группе 15-19 лет. По приглашению Южноафриканского института физики эта лекция-демонстрация была повторена в 15 университетах Южной Африки в течение 3 недель в начале 2000 года для общей аудитории в 3500 человек, состоящей из студентов и сотрудников университетов, старшеклассников и представителей широкой общественности.

Впоследствии он выступил с этой речью перед другими аудиториями в Дублине, Белфасте и на нескольких площадках в Британии. Различные лекции по аспектам физики элементарных частиц были прочитаны от имени Королевского института около 10 раз в Футуроскопе в Пуатье, Франция, для более чем 3800 британских старшеклассников, которые были там в ознакомительных поездках.

В январе 2001 года Калмус прочитал так называемые «Лекции Кокрофта и Уолтона» в Индии в рамках программы обмена между Институтом физики и Индийской физической ассоциацией. Девять лекций были прочитаны в четырех разных городах, некоторые на профессиональном, а другие на общедоступном уровне. Он также посетил и провел обсуждения с сотрудниками многих индийских учреждений и представлял Британскую ассоциацию на Индийском научном конгрессе в Дели. Он снова посетил Индию в 2004 году, прочитав 15 лекций от имени Британского совета . Он продолжал выступать с докладами в Великобритании и за рубежом. К лету 2010 года он прочитал около 200 докладов для общей аудитории в 30 000 человек с момента выхода на пенсию.

Он дважды выступал на вечерах Королевского общества : в 1984 году с докладом «Открытие частиц W и Z» и в 1994 году с докладом «Структура протона».

Калмус также был заместителем редактора журнала Science Spectrum .

Калмус служил и внес вклад в значительное количество профессиональных и научных организаций на протяжении всей своей карьеры. К ним относятся CERN , Научно-технический исследовательский совет , Исследовательский совет по физике элементарных частиц и астрономии , Британская ассоциация содействия развитию науки , Королевский институт , Американское физическое общество , Европейское физическое общество и Международный союз чистой и прикладной физики . Занимаемые должности включают:

ЦЕРН :

• Председатель подкомитета и научный консультант делегации Великобритании в ЦЕРНе , 1978–1981 гг. ^[1]

Научно-технический исследовательский совет :

• Член Совета по ядерной физике, 1979–1982, 1989–1993. ^[1]
• Член Совета по астрономии и планетарным наукам, 1990–1993 гг. ^[1]

Американское физическое общество :

• Член, 1963. ^[1]
• Член, 1995. ^[1]

Европейское физическое общество :

• Член, 1970. ^[1]
• Член Совета по физике частиц высоких энергий, 1994–1998 гг. ^[1]

Британская ассоциация содействия развитию науки :

• Член, 1986. ^[1]
• Президент секции физики, 1990–1991. ^[1]
• Почетный член, 2002. ^[1]

Международный союз теоретической и прикладной физики :

• Член Комиссии по частицам и полям (C11), 1993–2002. ^[1]
• Почетный секретарь C11, 1996–1999. ^[1]
• Председатель С11, 1999–2002. ^[1]
• Вице-президент IUPAP, 1999–2002. ^[1]

Исследовательский совет по физике элементарных частиц и астрономии :

• Член Комитета по образованию и обучению, 1994–1998 гг. ^[1]
• Член комиссии по общественному пониманию науки, 1994–1998 гг. ^[1]

Королевский институт :

• МРТ, 1989. ^[1]
• Член Совета, 1996–1999. ^[1]
• Вице-президент, 1997–1999. ^[1]
• Председатель исследовательского комитета лаборатории Дэви Фарадея, 1998–1999 гг. ^[1]

Калмус был особенно активен в служении Институту физики , будучи членом совета, председателем нескольких групп и комитетов, а также вице-президентом с особой ответственностью за образование и общественные дела. В течение 2005–2009 гг. Калмус занимал должность председателя Лондонского и Юго-Восточного отделения Института физики . Этот период завершился присуждением Премии отделений Института физики в 2010 г.

Институт физики :

• Член-корреспондент Института физики , 1967 г.
• Председатель группы физики высоких энергий, 1989–1993 гг. ^[1]
• Член Совета, 1993–2000. ^[1]
• Вице-президент, 1996–2000 гг. ^[1] Особая ответственность за образование и общественные дела.
• Председатель Лондонского и Юго-Восточного отделения, 2005–2009 гг. ^[1]
• Почетный член, 2010. ^[1]

После выхода на пенсию с должности в Королевском университете Мэри Калмус продолжил участвовать в работе Института физики , работая в Комитете по благотворительным фондам, в комиссии по рассмотрению политики Института в области публикации журналов и в качестве его представителя в международной руководящей группе по проведению Всемирного года физики 2005 года , столетия « Чудесного года » Эйнштейна.

• 1988 - Медаль Резерфорда и премия Института физики за выдающуюся работу по открытию частиц W и Z. [ ^1]
• 2001 г. — Почетный член Лондонского университетского колледжа . ^[1]
• 2001 — Орден Британской империи за заслуги в области физики. ^[1]
• 2002 — Медаль Кельвина и премия Института физики за выдающийся вклад в общественное понимание физики. ^[1]
• 2002 г. — Почетный член Британской научной ассоциации . ^[3]
• 2003 г. — Почетный член Лондонского университета королевы Марии . ^[1]
• 2005 г. — Премия за распространение знаний Группы физики высоких энергий Европейского физического общества . ^[1]
• 2010 - Премия Бранчеса от Института физики . ^[1]
• 2010 - Почетный член Института физики за его исследования, преподавание, общественную деятельность и работу для Института. Он присоединился к 38 другим получателям, включая 7 лауреатов Нобелевской премии . ^{[1] [4]}

Отец Кальмуса, Ганс Кальмус, был известным биологом, работавшим в Университетском колледже Лондона .

Его брат, Джордж Калмус , еще один известный британский физик-теоретик. В пресс-релизе Совета по исследованиям физики и астрономии элементарных частиц (PPARC) в 2002 году говорилось, что «Физик-теоретик в семье — редкое явление. То, что их двое, и оба лидеры в этой области, еще более необычно, однако профессора Питер и Джордж Калмус достигли этого». ^[5]

Питер Калмус женился на Фелисити "Трикси" Баркер в 1957 году, она умерла в 2018 году. У него один сын и одна дочь, и один внук. В настоящее время он проживает в Лондоне.

• Научные публикации ПИП Калмуса по INSPIRE-HEP