אדווין מקמילן: האיש שקרא לכוכב לכת על שם היסוד
במאי 1940, בעת שעבד על ציקלוטרון באוניברסיטת ברקלי שנבנה בעיקר כדי לפרק אטומים ולא כדי לבנות אותם, בודדו אדווין מקמילן והכימאי פיליפ אבלסון (Philip Abelson) חומר שאף אחד לא ראה קודם לכן: היסוד הראשון שנוצר אי-פעם מעבר לאורניום בטבלה המחזורית. הם קראו לו נפטוניום, משום שנפטון הוא כוכב הלכת שמעבר לאורנוס — בדיחה קטנה עם השלכות עצומות, שכן היא פתחה את העידן הטרנס-אורני שעתיד היה להניב בקרוב את הפלוטוניום, החומר שבלב פצצת האטום.
השכלתו של פיזיקאי מקליפורניה
מקמילן נולד ב-18 בספטמבר 1907 ברדונדו ביץ', קליפורניה, בנו של רופא, וגדל כשהוא סופג מדע כמעט מעצם הקרבה אליו. הוא השלים את תאריו הראשון והשני במכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech) ב-1928 וב-1929, ולאחר מכן נסע מזרחה כדי להשלים דוקטורט באוניברסיטת פרינסטון, שאותו סיים ב-1932 בהנחיית אדוארד קונדון (Edward Condon) עם תזה על הסטה של אלומת מולקולות בשדה חשמלי לא אחיד — עבודה בפיזיקה מדויקת ועמוסת מכשור שסימנה את הלך הרוח הניסויי שיביא עמו לברקלי. הוא הצטרף למעבדת הקרינה של אוניברסיטת קליפורניה בברקלי ב-1932 ונשאר בה, בתפקידים כאלה ואחרים, למשך שארית הקריירה שלו, כשהוא מתקדם מדרגת מדריך ב-1935 לפרופסור מן המניין ב-1946 ולבסוף למנהל המעבדה כולה מ-1958 עד 1973.
נפטוניום וחזית הטרנס-אורניים
גילוי הנפטוניום סיפק תשובה לתעלומה שהותירו ניסויי הפצצת האורניום המוקדמים של אנריקו פרמי (Enrico Fermi), אשר הניבו תוצרי לוואי רדיואקטיביים מסתוריים שאף אחד לא הצליח לזהות. מקמילן ואבלסון פרסמו את תוצאתם, תחת הכותרת הפשוטה "יסוד רדיואקטיבי 93", בכתב העת Physical Review ב-27 במאי 1940. לא היה מדובר בסקרנות מבודדת: התגלית העניקה לגלן סיבורג (Glenn Seaborg), שעבד באותה מעבדה, את הקצה החוט הישיר שהוביל לייצור פלוטוניום מאוחר יותר באותה שנה. על פריצת הדרך המשותפת ליסודות הטרנס-אורניים, חלקו מקמילן וסיבורג את פרס נובל לכימיה לשנת 1951 "עבור תגליותיהם בכימיה של היסודות הטרנס-אורניים". עבודות מעבדה אחרות של מקמילן כללו זיהוי האיזוטופים חמצן-15 ובריליום-10, כשהאחרון בולט בזמן מחצית חיים של כ-1.39 מיליון שנים.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →שנות המלחמה והפצצה
הקריירה של מקמילן הצטלבה ישירות עם פרויקט מנהטן. הוא סייע בקביעת המפרט הטכני למעבדה החדשה בלוס אלמוס, גייס כוח אדם מדעי שכלל את ריצ'רד פיינמן (Richard Feynman) ורוברט וילסון (Robert Wilson), ושירת כסגן ראש המאמץ לפיתוח נשק גרעיני מסוג תותח לפני שעבר לעסוק בתכנון פצצת אימפלוזיה. הוא נכח בניסוי טריניטי ב-16 ביולי 1945, כשהוא צופה בפיצוץ הראשון של התקן שנבנה על בסיס פיזיקה שהוא עזר להפוך לאפשרית. היה זה מיקום מוזר עבור אדם שתגליתו המרכזית, רק חמש שנים קודם לכן, הוצגה בפומבי כעניין של סקרנות מדעית טהורה בנוגע לטבלה המחזורית.
המצאת הסינכרוטרון
תרומתו המרכזית השנייה של מקמילן הגיעה באותה שנה של ניסוי טריניטי. ב-1945 הוא פיתח את עקרון "יציבות הפאזה", שיטה לתזמון השדות החשמליים המאיצים במאיץ חלקיקים, כך שחלקיקים המגיעים מעט מוקדם או מאוחר מדי נדחפים אוטומטית בחזרה לסנכרון. התובנה אפשרה לבנות סינכרוטרונים וסינכרו-ציקלוטרונים המסוגלים להגיע לאנרגיות גבוהות בהרבה מציקלוטרונים מוקדמים, שבהם החלקיקים יצאו מסנכרון עם השדה המאיץ ככל שהתקרבו למהירות האור. הפיזיקאי הסובייטי ולדימיר וקסלר (Vladimir Veksler) פרסם רעיון קרוב מאוד ב-1944, ושני המדענים — שפיתחו את המושג באופן עצמאי, משני צידיו של גבול מלחמתי סגור — חלקו את פרס אטומים לשלום לשנת 1963 כהוקרה על כך.
קריירה מאוחרת וכיבודים
מקמילן המשיך להוביל את מעבדת הקרינה של ברקלי (שנקראה מאוחר יותר המעבדה הלאומית לורנס ברקלי) במשך חמש-עשרה שנים, עמד בראש האקדמיה הלאומית למדעים מ-1968 עד 1971, ואף עבד ב-CERN לאחר פרישתו הרשמית, כשהוא תורם לניסויי מומנט מגנטי של מיואונים ב-1974 וב1975. הוא החזיק בתשעה פטנטים אמריקאיים, כולל עבור הסינכרו-ציקלוטרון עצמו, וקיבל את המדליה הלאומית למדעים ב-1990, שנה לפני מותו. הוא נישא לאלסי וולפורד בלומר (Elsie Walford Blumer) ב-1941; שלושת ילדיהם נותרו בחיים אחריו. הוא סבל משבץ מוחי ב-1984 ומת ב-7 בספטמבר 1991 באל סריטו, קליפורניה, מסיבוכי סוכרת. מדליית הנובל שלו מוחזקת במוזיאון הלאומי להיסטוריה אמריקאית של הסמית'סוניאן.
מדוע אדווין מכונה גאון
הטענה לגאונותו של מקמילן היא יותר טענתו של בעל מלאכה מאשר של בעל חזון: הוא לא רדף אחר איחוד גדול או תיאוריה חדשה של החומר, הוא פתר בעיות אינסטרומנטליות קונקרטיות — כיצד לשמור על סנכרון של חלקיקים כשהם מתקרבים למהירות האור, כיצד לזהות אות רדיואקטיבי חלש הקבור בפסולת של ציקלוטרון — וכל פתרון הגיע למצב שארגן מחדש תחום שלם. הציטוט של ועדת הנובל היה עבור תגלית ספציפית, לא עבור גוף של תיאוריה, והיסטוריונים של הפיזיקה ייחסו לו בדרך כלל שיקול דעת ניסויי דקדקני ומדויק יותר מאשר מקוריות רעיונית גורפת. התשובה הכנה לכל תווית של "גאון" היא שלשני הישגיו המרכזיים היו יריבים קרובים וסימולטניים: אבלסון חלק קרדיט מלא על הנפטוניום, ווקסלר הגיע ליציבות הפאזה באופן עצמאי כמעט באותו זמן, מה שמרמז שהרעיונות היו, במובן מסוים, מוכנים להתגלות על ידי כל מדען ניסיוני זהיר מספיק שעבד על אותה בעיה. מה שאין עליו עוררין הוא הצפיפות של תוצאות עקביות וניתנות לאימות שמקמילן הפיק לאורך ארבעה עשורים על אותו שולחן עבודה במעבדה, והמשמעת שנדרשה כדי להפוך שתי תעלומות פיזיקליות שונות לחלוטין — כימיה גרעינית והאצת חלקיקים — למכונות עובדות בתוך אותו טווח של חמש שנים.
מורשת
כל סינכרוטרון מודרני, ממאיצי טיפול בסרטן בבתי חולים ועד לטבעות המאיץ של מאיץ החלקיקים הגדול (LHC), נובע מהתובנה של מקמילן לגבי יציבות הפאזה, וגילוי הנפטוניום נותר הפרק הפותח של הכימיה הטרנס-אורנית שמגדירה את המדע הגרעיני כיום. אחיינו, הפיזיקאי ג'ון קלאוזר (John Clauser), יזכה מאוחר יותר בפרס נובל לפיזיקה משלו בשנת 2022, ובכך ימשיך את הקו המשפחתי של קפדנות ניסויית לאורך דורות.