George F. Smoot — Nobeli laureaat, COBE-kosmoloog ja Berkeley professor
George F. Smoot — Nobeli laureaat ja Berkeley professor; COBE-uurimuse pioneer, kosmoloogia liider, kelle avastused kosmilise taustakiirguse kohta toetasid Suure Paugu teooriat.
George Fitzgerald Smoot III (sündinud 20. veebruaril 1945) on Ameerika Ühendriikide astrofüüsika ja kosmoloogia professor. Aastal 2006 sai ta koos John C. Matheriga tehtud COBE-töö eest Nobeli füüsikapreemia. Smoot on tuntud eelkõige oma töö eest kosmilise mikrolaine-taustkiirguse (CMB) uurimisel ning tema tulemused aitasid muuta kosmoloogia täppisteaduseks.
COBE ja selle tähtsus
Smooti ja Matheri oluline töö põhines satelliidil COBE (Cosmic Background Explorer), mis lasti orbiiti 1989. aastal. COBE mõõtis kosmilise taustakiirguse spektrit ja väikesemahulisi temperatuurierinevusi ehk anisotroopiaid üle kogu taevakaare. Eristati kahte keskset tulemust:
- spektri täpne määramine: CMB näitas peaaegu ideaalset musta keha spektrit, mis oli tugev tõend kuuma Suure Paugu mudeli (Big Bang) toetuseks;
- anisotroopiate avastamine: satelliit tuvastas väga väiksed, kuid olulised temperatuurierinevused CMB-s, mis tähendavad algseid tiheduse kõikumisi — need kõikumised olid tulevase galaktike ja struktuuride seemned.
Need tulemused aitasid kinnitada suure paugu ideed ja andsid olulist tuge teooriatele, mis selgitavad universumi struktuuri tekkimist (sh inflatsiooniteooriale). Nobelikohtu hinnangul tegi COBE-projekt võimalikuks kosmoloogia muutumise täppisteaduseks: "COBE-projekti võib pidada ka kosmoloogia kui täppisteaduse lähtepunktiks".
Akadeemiline töö ja autasud
Professor Smoot töötab California Ülikooli Berkeley füüsikaosakonnas, kus ta on juhendanud uurimisrühmi ja jätkanud observatsioonilist kosmoloogia uurimist. Tema töö COBE-projektil ja sellele järgnenud analüüsid tõid talle rahvusvahelise tunnustuse.
- Nobeli füüsikapreemia (2006) koos John C. Matheriga, COBE ja kosmilise tausta uurimise eest;
- Einsteini medal (2003) — tunnustus tema panuse eest kosmoloogiasse.
Jätkuv mõju ja pärand
Smooti töö COBE-ga oli aluseks paljudele järgnevatele missioonidele ja eksperimentidele (näiteks WMAP, Planck), mis on täpsustanud CMB omadusi ja kosmoloogilisi parameetreid veelgi. COBE avastused muutusid osaks moodsa kosmoloogia vundamendist — need näitasid nii universumi varasemat ajalugu kui ka selgitavad, kuidas väikesed algsed kõikumised kasvasid välja tänasteks galaktikateks ja suuremateks struktuurideks.
Kokkuvõte: George F. Smoot on üks tähtsamaid kaasaegse kosmoloogia uurijaid, kelle töö kosmilise mikrolaine-taustkiirguse uurimisel on andnud olulise panuse universumi alguse, struktuuri tekkimise ja kosmoloogia kui täppisteaduse arengusse.
Varajane elu
Haridus
Professor Smoot sündis Floridas Yukonis. Ta käis kuni 1962. aastani Upper Arlingtoni keskkoolis Upper Arlingtonis, Ohio osariigis. Ta õppis mõnda aega matemaatikat, enne kui läks Massachusettsi Tehnoloogiainstituuti, kus ta sai 1966. aastal kaks bakalaureusekraadi matemaatika ja füüsika erialal ning 1970. aastal doktorikraadi osakestefüüsikas.
Smooti nõbu Oliver R. Smoot õppis samuti MIT-s (Massachusettsi Tehnoloogiainstituut) ja sai kuulsaks Cambridge'i ja Bostoni vahelise Harvardi silla Smooti mõõtmisega. "Smooti" pikkust märgiti sillale värviga üle 360 korra ja see maalitakse seal igal aastal uuesti. Hiljem töötas Oliver Ameerika Riikliku Standardiinstituudi esimehena.
Varajane uurimistöö
Professor Smoot hakkas uurima kosmoloogiat ja läks Lawrence Berkeley Riiklikku Laboratooriumi, kus ta töötas koos Luis Walter Alvareziga eksperimendi HAPPE kallal, mis oli kõrgele tõusev ilmapall, et avastada antiainet ülemises atmosfääris.
Seejärel hakkas ta huvi tundma kosmilise kiirguse mikrolainete vastu, mille olid 1964. aastal avastanud Arno Allan Penzias ja Robert Woodrow Wilson. See töö andis uusi tõendeid selle kohta, millest universum koosneb. Mõned teadlased arvasid, et universum pöörleb, mis tähendaks, et mikrolainete temperatuur näib erinevatest nurkadest mõõdetuna erinev. Alvarezi ja Richard A. Mulleri abiga töötas professor Smoot välja radiomeetri, millega mõõdeti temperatuuride erinevust kahest 60 kraadi kaugusel asuvast nurgast. Radiomeeter pandi Lockheed U-2 lennukile, kuid mõõtmised näitasid, et universum ei pöörle. See tuvastas aga teise mikrolaine temperatuuri erinevuse ühel pool taevast. Nad nimetasid seda dipoolimustriks ja Maa liikumise Doppleri efektiks. Doppleriefekt tekib seetõttu, et Päike ja Linnutee liiguvad peaaegu 600 km/s. Nad arvavad, et see on põhjustatud Suure Atraktiivsuse gravitatsioonist.
COBE
Radiomeetri mõõtmised näitasid, et üks pool taevast erines teistest, kuid see oli üllatav, sest eeldati, et kogu taevas on palju erinevusi. Smoot töötas nende väiksemate erinevuste leidmisega 1970. aastate lõpus, kui ta andis NASA-le idee teha satelliit, mille detektor oleks sarnane Lockheedi lennukile paigaldatud detektoriga. See detektor oleks palju võimsam ja seda ei mõjutaks atmosfäär. NASA kulutas satelliidi jaoks 160 miljonit USA dollarit ja nimetas selle COBE-ks. COBE-satelliit hilineb pärast kosmosesüstiku Challengeri hävitamist, kuid käivitati edukalt 18. novembril, 1989. Enam kui kahe aasta pärast, 21. aprillil 1992väitis COBE uurimisrühm, et satelliit on avastanud otsitud väikesed erinevused. See oli väga oluline varase universumi uurimisel. Uuring oli "tõestus universumi sünni kohta". Professor Smoot ütles: "Kui sa oled religioosne, siis on see nagu Jumala vaatamine."
Rohkem kui 1000 teadlast, inseneri ja muud töötajat aitasid COBE'i valmistada. John Mather juhtis kogu projekti ja eksperimente, mis tegid COBE'i võimalikuks. George Smoot kontrollis väikeste temperatuurierinevuste mõõtmist kiirguse puhul.
Smoot tegi koostööd San Francisco Chronicles'i ajakirjaniku Keay Davidsoniga, et kirjutada raamat "Wrinkles in Time", mis räägib meeskonna tööst. Raamatus "The Very First Light" kirjutavad John Mather ja John Boslough rohkem COBE'i lugu. Mathersi raamatus öeldakse, et professor Smoot andis ajakirjandusele uudiseid COBE-st enne NASA-d. See tekitas Smooti ja Matheri vahel varem probleeme.
Hiljutine töö
Pärast COBE'i aitas Smoot teha teise eksperimendi, milleks kasutati stratosfääri õhupalli, mida kutsuti MAXIMA eksperimendiks. See õhupall tegi paremaid mõõtmisi kui COBE. Smoot on jätkanud kosmilise kiirguse uurimist ja töötab nüüd COBE kolmanda põlvkonna satelliidi Planck kallal. Samuti töötab ta Supernova/Acceleration Probe (SNAP), satelliidi, mis on mõeldud tumeda energia mõõtmiseks, projekteerimisega. Samuti on ta aidanud analüüsida Spitzeri kosmoseteleskoobi andmeid seoses kauginfrapunase taustakiirguse mõõtmisega.
COBE poolt leitud CMB kõikumiste kaart.
Küsimused ja vastused
K: Kes on George Fitzgerald Smoot III?
V: George Fitzgerald Smoot III on Ameerika astrofüüsika ja kosmoloogia professor.
K: Mille eest sai George Smoot Nobeli füüsikapreemia?
V: George Smoot sai 2006. aastal Nobeli füüsikapreemia oma töö eest kosmilise mikrolaine taustakiirguse ja COBE-ga koos John C. Matheriga.
K: Mida tegid võimalikuks George Smooti tööd kosmilise mikrolaine taustakiirguse ja COBE-ga?
V: George Smooti töö kosmilise mikrolaine taustakiirguse ja COBE abil sai võimalikuks mõõta musti auke ja kosmilist kiirgust palju täpsemalt, kui see oli varem võimalik.
K: Milliseid uusi tõendeid George Smooti töö andis suure paugu ideele?
V: George Smooti töö andis uue tõendusmaterjali suure paugu ideele, et universum oli kunagi suur plahvatus.
K: Millist satelliiti kasutas George Smoot oma töö tegemiseks?
V: George Smoot kasutas oma töö tegemiseks kosmilise tausta uurimise satelliiti (COBE).
K: Mida ütles Nobeli preemiakomitee George Smooti töö kohta COBEga?
V: Nobeli preemiakomitee ütles, et "COBE-projekti võib pidada ka kosmoloogia kui täppisteaduse lähtepunktiks".
K: Millise auhinna on professor Smoot veel saanud?
V: 2003. aastal sai professor Smoot Einsteini medali.