Arno A. Penzias

[Δροσος Γεωργιος]

Arno A. Penzias (1933-2024)

Το 1964, ο Arno A. Penzias και ο συνεργάτης του Robert W. Wilson, ανίχνευσαν την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου επιβεβαιώνοντας την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Γι αυτή την ανακάλυψή τους βραβεύθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής το 1978.
O Arno A. Penzias απεβίωσε σε ηλικία 90 ετών στις 22 Ιανουαρίου 2024.

Ο Penzias σε φωτογραφία το 1991 στο εργαστήριο Bell στο New Jersey. 

Ο Arno A. Penzias γεννήθηκε στο Μόναχο και σε ηλικία έξι ετών, ήταν ανάμεσα στα εβραιόπουλα που μεταφέρθηκαν στην Βρετανία ως τμήμα της επιχείρησης διάσωσης Kindertransport. Λίγο αργότερα, τον ακολούθησαν οι γονείς του και η οικογένεια εγκαταστάθηκε το 1940 στη Νέα Υόρκη. Αποφοίτησε από το Τεχνικό Λύκειο του Μπρούκλιν το 1951 και στη συνέχεια εγγράφηκε στο Κολέγιο της Νέας Υόρκης για να μελετήσει χημεία, αλλά ευτυχώς άλλαξε κατεύθυνση και το 1954 αποφοίτησε με πτυχίο φυσικής. Στη συνέχεια για δύο χρόνια εργάστηκε ως αξιωματικός των ραντάρ στον αμερικανικό στρατό. Το 1956 εγγράφηκε στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, όπου έλαβε το διδακτορικό του στη φυσική το 1962.Προσλήφθηκε στην Bell Labs στο New Jersey, όπου, μαζί με τον Robert W. Wilson δούλεψε πάνω σε υπερευαίσθητους κρυογενικούς δέκτες μικροκυμάτων για παρατηρήσεις στη ραδιοαστρονομία. Το 1964 το εργαστήριο Bell διέθετε μια ασυνήθιστη ραδιοφωνική κεραία πάνω σε έναν λόφο στο New Jersey. Η κεραία είχε στηθεί για την επικοινωνία μέσω ενός δορυφόρου, αλλά οι προδιαγραφές της – ανακλαστήρας 6 μέτρων με εξαιρετικά χαμηλούς θορύβους – την μετέτρεψαν σε επιστημονικό όργανο της ραδιοαστρονομίας.Οι Arno Penzias και Robert W. Wilson, άρχισαν να χρησιμοποιούν αυτήν κεραία, για να μετρήσουν την ένταση των ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από τον Γαλαξία μας. Τελικά έκαναν μια μεγαλειώδη ανακάλυψη: ανίχνευσαν την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου.Οι μετρήσεις ήταν πολύ δύσκολες γιατί έπρεπε να απαλλαχτούν από οποιασδήποτε μορφής θόρυβο, ακόμα και τον θόρυβο που προκαλούσε η ίδια η κεραία. Οι δυο φυσικοί γνώριζαν ότι ένα ζευγάρι περιστεριών είχαν χτίσει τη φωλιά τους στο λαιμό της κεραίας. Έτσι, αφού έπιασαν τα περιστέρια, τα έστειλαν στα εργαστήρια Bell. Εκεί απελευθερώθηκαν, αλλά αυτά ξαναγύρισαν σπίτι τους, στον λαιμό της κεραίας! Μερικές μέρες αργότερα, πιάστηκαν πάλι και τελικά εμποδίστηκαν να «επαναγκατασταθούν» στην κεραία με πιο «αποφασιστικό τρόπο». Όμως κατά τη διάρκεια της παραμονής τους εκεί τα περιστέρια είχαν επικαλύψει το λαιμό της, με εκείνο που ο Penzias ονόμαζε «λευκό διηλεκτρικό υλικό»(κουτσουλιές). Και το υλικό αυτό μπορούσε σε θερμοκρασία δωματίου να είναι πηγή ηλεκτρικού θορύβου.Στις αρχές του 1965 κατάφεραν να απαλλάξουν το λαιμό της κεραίας από το «διηλεκτρικό επικάλυμμά» της και να καθαρίσουν εσωτερικά τις ακαθαρσίες που είχαν δημιουργηθεί. Όμως κι αυτή, όπως κι όλες οι άλλες προσπάθειες έφεραν μόνο μια πολύ μικρή ελάττωση της έντασης του παρατηρούμενου θορύβου.Έχοντας απορρίψει όλες τις πηγές θορύβου, ο Penzias επικοινώνησε με τον Robert H. Dicke, ο οποίος πρότεινε ότι μπορεί να ήταν η ακτινοβολία υποβάθρου που προέβλεπαν κάποιες κοσμολογικές θεωρίες. Και τον Μάιο του 1965, αποφάσισαν να δημοσιεύσουν δυο εργασίες στο περιοδικό Astrophysical Journal Letters, στα οποία ο Penzias και ο Wilson θα ανακοίνωναν τις παρατηρήσεις τους  και οι Dicke, Peebles, Roll και Wilkinson θα εξέθεταν τις κοσμολογικές τους ερμηνείες. Οι Penzias και Wilson, πολύ επιφυλακτικοί ακόμη, έδωσαν στο δημοσίευμά τους τον συγκρατημένο τίτλο «Μέτρηση της θερμοκρασιακής υπέρβασης της κεραίας στους 4080 Mc/s» (η συχνότητα στην οποία η κεραία είχε συντονιστεί, ήταν 4080 Mc/s ή 4080 εκατομμύρια κύκλοι ανά δευτερόλεπτο, που αντιστοιχεί σε μήκος κύματος 7,35 εκατοστόμετρα), και ανακοίνωσαν απλώς ότι «οι μετρήσεις της ενεργού θερμοκρασίας μεγίστου θορύβου … έδωσαν μια τιμή γύρω στους 3,5 Κ πάνω από αυτή που αναμενόταν». Απέφυγαν με τον τρόπο οποιαδήποτε μνεία στην κοσμολογία, σημειώνοντας μόνο ότι «μια πιθανή εξήγηση για την υπέρβαση που παρατηρήθηκε στη θερμοκρασία θορύβου, είναι αυτή που δόθηκε από τους Dicke, Peebles, Roll και Wilkinson, στην δημοσίευση που αναφερθήκαμε προηγουμένως».

To άρθρο των Penzias – Wilson στο Astrophysical Journal με τίτλο «Α measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s» για το οποίο τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ. Ακριβώς πάνω απ’ αυτό οι Dicke et al δημοσίευαν το δικό τους άρθρο στο οποίο «προέβλεπαν» την θερμοκρασία μικροκυματικής ακτινοβολίας στα πλάισια της θεωρίας της μεγάλης έκρηξης (χωρίς καμία αναφορά στον Gamow!)

Έτσι αποδείχθηκε ότι ο επίμονος μικροκυματικός θόρυβος που συνέχιζε να καταγράφει η κεραία ήταν η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, το αρχαιότερο απομεινάρι από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης.
Η κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις του 20^ου αιώνα, το ήμισυ της οποίας οφείλεται στον Arno A. Penzias.

Σκηνές με τους Arno Allan Penzias (Michael Brandon) και Robert Woodrow Wilson (Tom Hodgkins) από την τηλεοπτική ταινία του BBC «Hawking» (2004):

πηγές: https://www.nytimes.com/2024/01/22/science/space/arno-a-penzias-dead.html , wikipedia, physicsgg