إدوين ماكميلان: الرجل الذي سمى كوكباً تيمناً بعنصر

في مايو 1940، وأثناء عمله على سيكلوترون في بيركلي، كان قد بُني في الأساس لتحطيم الذرات لا لبنائها، عزل إدوين ماكميلان (Edwin McMillan) والكيميائي فيليب أبيلسون (Philip Abelson) مادة لم يرها أحد من قبل: أول عنصر يتم إنشاؤه على الإطلاق بعد اليورانيوم في الجدول الدوري. وأطلقا عليه اسم نبتونيوم (neptunium)، لأن نبتون (Neptune) هو الكوكب الواقع بعد أورانوس (Uranus) - وهي مزحة صغيرة ذات عواقب وخيمة، إذ فتحت عصر ما وراء اليورانيوم الذي سرعان ما أنتج البلوتونيوم (plutonium)، المادة التي تشكل قلب القنبلة الذرية.

تعليم فيزيائي من كاليفورنيا

وُلد ماكميلان في 18 سبتمبر 1907، في ريدوندو بيتش بولاية كاليفورنيا، وهو ابن طبيب، ونشأ وهو يتشرب العلم بحكم القرب منه. حصل على درجتي البكالوريوس والماجستير في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) في عامي 1928 و1929، ثم توجه شرقاً للحصول على الدكتوراه من جامعة برينستون، وأكملها في عام 1932 تحت إشراف إدوارد كوندون (Edward Condon) بأطروحة حول انحراف حزمة جزيئية في مجال كهربائي غير منتظم - وهو جزء من فيزياء دقيقة ومكثفة الأدوات استبقت المزاج التجريبي الذي سيجلبه إلى بيركلي. انضم إلى مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا في بيركلي في عام 1932 وبقي هناك، بصفة أو بأخرى، لبقية حياته المهنية، حيث تدرج من مدرس في عام 1935 إلى أستاذ كامل في عام 1946 ثم في النهاية إلى مدير للمختبر بأكمله من عام 1958 إلى عام 1973.

النبتونيوم وحدود ما وراء اليورانيوم

أجاب اكتشاف النبتونيوم عن لغز خلفته تجارب قصف اليورانيوم السابقة التي أجراها إنريكو فيرمي (Enrico Fermi)، والتي أنتجت نواتج ثانوية مشعة غامضة لم يستطع أحد تحديد هويتها. نشر ماكميلان وأبيلسون نتيجتهما، بعنوان بسيط "العنصر المشع 93"، في مجلة فيزيكال ريفيو (Physical Review) في 27 مايو 1940. لم تكن فضولاً معزولاً: فقد منح الاكتشاف غلين سيبورغ (Glenn Seaborg)، الذي كان يعمل في نفس المختبر، السبق المباشر الذي أنتج البلوتونيوم في وقت لاحق من نفس العام. ولذلك الافتتاح المشترك لعناصر ما وراء اليورانيوم، تقاسم ماكميلان وسيبورغ جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1951 "لاكتشافاتهم في كيمياء عناصر ما وراء اليورانيوم". شملت أعمال ماكميلان المختبرية الأخرى تحديد نظيري الأكسجين-15 والبيريليوم-10، والأخير ملحوظ بنصف عمر يبلغ حوالي 1.39 مليون سنة.

سنوات الحرب والقنبلة

تداخلت مسيرة ماكميلان المهنية بشكل مباشر مع مشروع مانهاتن. فقد ساعد في وضع المواصفات الفنية للمختبر الجديد في لوس ألاموس، وقام بتوظيف موظفين علميين بمن فيهم ريتشارد فاينمان (Richard Feynman) وروبرت ويلسون (Robert Wilson)، وعمل كنائب لرئيس الجهود الرامية إلى تطوير سلاح نووي من نوع المدفع قبل الانتقال إلى أعمال تصميم الانفجار الداخلي. كان حاضراً في تجربة ترينيتي في 16 يوليو 1945، يراقب أول تفجير لجهاز بُني على فيزياء ساعد هو في جعلها ممكنة. لقد كان وضعاً غريباً لرجل كان اكتشافه المميز، قبل خمس سنوات فقط، قد طُرح علناً كمسألة فضول علمي بحت حول الجدول الدوري.

اختراع السنكروترون

جاءت المساهمة الرئيسية الثانية لماكميلان في نفس عام تجربة ترينيتي. في عام 1945 وضع مبدأ "استقرار الطور"، وهي طريقة لتوقيت المجالات الكهربائية المتسارعة في معجل الجسيمات بحيث يتم دفع الجسيمات التي تصل مبكراً أو متأخراً قليلاً تلقائياً للعودة إلى التزامن. جعلت هذه الرؤية من الممكن بناء السنكروترونات والسنكرو-سيكلوترونات القادرة على الوصول إلى طاقات أعلى بكثير من السيكلوترونات السابقة، التي كانت جسيماتها تخرج عن الخطوات مع مجال التسارع كلما اقتربت من سرعة الضوء. كان الفيزيائي السوفيتي فلاديمير فيكسلر (Vladimir Veksler) قد نشر فكرة وثيقة الصلة في عام 1944، وتقاسم الرجلان - اللذان طورا المفهوم بشكل مستقل، على جانبي حدود زمن الحرب المغلقة - جائزة الذرات من أجل السلام لعام 1963 تقديراً لذلك.

المسيرة المهنية اللاحقة والتكريمات

واصل ماكميلان قيادة مختبر الإشعاع في بيركلي (لاحقاً مختبر لورانس بيركلي) لمدة خمسة عشر عاماً، وترأس الأكاديمية الوطنية للعلوم من 1968 إلى 1971، وعمل حتى في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) بعد تقاعده الرسمي، مساهماً في تجارب عزم الميون المغناطيسي في عامي 1974 و1975. حمل تسع براءات اختراع أمريكية، بما في ذلك براءة اختراع السنكرو-سيكلوترون نفسه، وحصل على الميدالية الوطنية للعلوم في عام 1990، قبل عام من وفاته. تزوج من إلسي والفورد بلومر (Elsie Walford Blumer) في عام 1941؛ وترك ثلاثة أطفال. أصيب بسكتة دماغية في عام 1984 وتوفي في 7 سبتمبر 1991، في إل سيريتو بولاية كاليفورنيا، بسبب مضاعفات مرض السكري. ميداليته لنوبل محفوظة في متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الأمريكي.

لماذا يُسمى إدوين عبقرياً

مطالبة ماكميلان بالعبقرية هي مطالبة حرفي أكثر منها مطالبة صاحب رؤية: فهو لم يكن يطارد توحيداً كبيراً أو نظرية جديدة للمادة، بل كان يحل مشاكل أدواتية ملموسة - كيفية الحفاظ على تزامن الجسيمات أثناء اقترابها من سرعة الضوء، كيفية تحديد إشارة مشعة خافتة مدفونة في حطام السيكلوترون - وصادف أن كل حل أعاد ترتيب مجال ما. كانت استشهاد لجنة نوبل لاكتشاف محدد، وليس لهيئة نظرية، وقد نسب مؤرخو الفيزياء إليه عموماً حكماً تجريبياً دقيقاً وصارماً بدلاً من الأصالة المفاهيمية الشاملة. الرد الصادق على أي تسمية "عبقري" هو أن كلا من إنجازاته المميزة كان لهما منافسون قريبون ومتزامنون: تقاسم أبيلسون الفضل الكامل في النبتونيوم، ووصل فيكسلر إلى استقرار الطور بشكل مستقل في نفس الوقت تقريباً، مما يشير إلى أن الأفكار كانت، بمعنى ما، جاهزة ليجدها أي مجرب حذر بما فيه الكفاية يعمل على نفس المشكلة. ما لا يمكن إنكاره هو كثافة النتائج القابلة للتحقق التي أنتجها ماكميلان على مدى أربعة عقود على نفس طاولة المختبر، والانضباط المطلوب لتحويل لغزين فيزيائيين مختلفين تماماً - الكيمياء النووية وتسريع الجسيمات - إلى آلات عاملة خلال نفس الفترة الممتدة لخمس سنوات.

الإرث

كل سنكروترون حديث، من معجلات علاج السرطان في المستشفيات إلى حلقات التعزيز في مصادم الهادرونات الكبير، ينحدر من رؤية ماكميلان لاستقرار الطور، ويظل اكتشاف النبتونيوم الفصل الافتتاحي لكيمياء ما وراء اليورانيوم التي تحدد العلم النووي اليوم. سيفوز ابن أخيه، الفيزيائي جون كلاوزر (John Clauser)، لاحقاً بجائزة نوبل الخاصة به في الفيزياء في عام 2022، ممدداً خيطاً عائلياً من الدقة التجريبية عبر الأجيال.