بانوی اول فیزیک جهان

بانوی اول فیزیک با نام «ملکه تحقیقات هسته‌ای»

کد خبر: ۷۹۱۵۶۲

تاریخ: ۲۶ فروردين ۱۴۰۴ - ۱۳:۲۷

به گزارش ایران اکونومیست؛  چین-شیونگ وو را بانوی اول فیزیک و البته «ملکه تحقیقات هسته‌ای» می‌نامند. او نه تنها به شکل‌گیری درک مهمی در طول پروژه منهتن کمک کرد، بلکه بعدها شواهدی اساسی برای عدم تقارن کیهان پیدا کرد.

جادا یوان (Jada Yuan)، نوه او در مقاله‌ای برای واشنگتن پست نوشت: مطالعه‌ای که باعث شهرت او شد، درک دانشمندان از جهان را تغییر داد. او الهام بخش دختران و زنان بیشماری بود. در اینجا قصد داریم نگاهی به زندگی شخصی و حرفه‌ای این دانشمند فیزیک بیندازیم.

وو در روز ۲۹ مه سال ۱۹۱۲ در شهر کوچک لیوهه در نزدیکی شانگهای به دنیا آمد و فرزند وسط خانواده‌ای دارای سه فرزند بود. مادرش فونهوا فان (Funhua Fan)، معلم و پدرش ژونگ یی وو (Zhong-Yi Wu)، یک مهندس بود. آنها از نظر سیاسی مترقی بودند و به حقوق برابر برای زنان و تحصیل دختران معتقد بودند. در کودکی، او در مدرسه‌ای که والدینش تاسیس کرده بودند، به نام «مدرسه حرفه‌ای زنان مینگده» به تحصیل پرداخت. این اولین مدرسه ابتدایی در منطقه، برای پذیرش و آموزش دختران جوان بود.

مدرسه پدرش تنها می‌توانست او را تا مقطع محدودی پیش ببرد و خود پدرش بود که او را تشویق کرد که تا حد امکان، به تحصیل ادامه دهد. این یک مسیر نامتعارف برای یک زن در چین در آن زمان بود؛ در روزگاری که زنان به طور سنتی به انجام نقش‌های درون خانه و خانواده می‌پرداختند.

او در سن ۱۰ سالگی با حمایت پدرش راهی یک مدرسه شبانه‌روزی انتخابی در سوژو در فاصله ۸۰ کیلومتری از خانه‌شان شد. دوران آسانی نبود، اما پدرش به او گفته بود: موانع را نادیده بگیر. فقط سرت را پایین بینداز و رو به جلو حرکت کن و این احساسی بود که او در طول زندگی خود آن را حفظ کرد.

کودکی چین-شیونگ وو

اکتشافات متحول کننده جهان در طول دهه ۱۹۲۰ انجام شده بود و توسط نظریه نسبیت اینشتین هدایت می‌شد. فیزیک یک رشته هیجان‌انگیز بود که او می‌توانست تبدیل به بخشی از آن شود و اشتیاق وو در این زمینه شعله‌ور شد.

وو در سال ۱۹۳۰، دبیرستان را به پایان رساند و در دانشگاه مرکزی ملی نانجینگ که یکی از معتبرترین مؤسسات چین است، پذیرفته شد. او تحصیلات خود را در رشته ریاضی آغاز کرد، اما ظاهرا آنقدر از ماری کوری و مطالعات او در مورد فیزیک الهام گرفته بود که رشته خود را تغییر داد و در سال ۱۹۳۴ در رشته فیزیک فارغ‌التحصیل شد.

او پس از آن به مدت یک سال در دانشگاه ملی چکیانگ در هانگژو تدریس کرد و پس از آن در آزمایشگاه جینگ-وی گو که یک استاد زن در دانشگاه آکادمی سینیکا بود، تحقیق در مورد کریستالوگرافی اشعه ایکس را آغاز کرد. در آن زمان، کشور چین هیچ برنامه‌ای در سطح فارغ‌التحصیلی در رشته فیزیک نداشت و بنابراین گو، چین-شیونگ را تشویق کرد که تحصیلات خود را در ایالات متحده ادامه بدهد.

عشق به فیزیک

چین-شیونگ در سال ۱۹۳۶ برای ادامه تحصیل به ایالات متحده رفت. برنامه‌های اولیه وو این بود که پس از اخذ مدرک به چین بازگردد، اما او نمی‌دانست که آغاز جنگ میان ژاپن و چین در سال ۱۹۳۷ و هرج‌ومرج جنگ جهانی دوم، جنگ داخلی و انقلاب، باعث می‌شود که دهه‌ها برای بازگشت به خانه منتظر بماند. نوه‌اش جادا یوان (Jada Yuan) در این مورد می‌گوید: لحظه‌ای که چین شیونگ از درون قایق برای پدر و مادرش دست تکان می‌داد، تبدیل به آخرین باری شد که آنها را می‌دید.

جادا یوان در آغوش مادربزرگ

توجه او در ابتدا به دانشگاه میشیگان جلب شد. با این حال، پس از سفری یک ماهه در اقیانوس آرام و ورود به ساحل غربی و بازدیدی خودجوش از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی با سرپرست آینده خود، ارنست لارنس که یک فیزیکدان‌ هسته‌ای است که در سال ۱۹۳۹ جایزه نوبل را دریافت کرد، ملاقات کرد. او همچنین با یک دانشجوی فارغ‌التحصیل چینی به نام لوک چیا-لیو یوان (Luke Chia-Liu Yuan) آشنا شد و این دو نفر، او را متقاعد کردند که بماند و او برنامه‌های اولیه خود را رها کرد و در کالیفرنیا ماند.

تحت نظارت لارنس، وو فیزیک تجزیه رادیواکتیو را مطالعه کرد و پس از کشف شکافت اورانیوم در سال ۱۹۳۸ توسط اتو هان (Otto Hahn) و فریتز استراسمن (Fritz Strassmann)، او شروع به مطالعه محصولات این فرآیند کرد. کار او بر روی واپاشی بتا متمرکز بود؛ فرآیندی رادیواکتیو که در آن نیروی هسته‌ای ضعیف باعث می‌شود که یک الکترون یا پوزیترون (پرتوی بتا) و یک نوترینو از هسته اتم ساطع شود.

مطالعه‌ای که باعث شهرت او شد، درک دانشمندان از جهان را تغییر داد. او الهام بخش دختران و زنان بیشماری بود.

او همراه با فیزیکدان معروف ایتالیایی امیلیو سگره (Emilio Segrè) از نزدیک روی این موضوع کار کرد و پایان‌نامه خود را درمورد تابش ترمزی Bremsstrahlung که در زبان آلمانی به معنای شکستن تشعشع است، متمرکز کرد؛ این تابشی است که از کُند شدن یا انحراف ناگهانی ذرات باردار مانند الکترون‌ها توسط ذره‌ای دیگر تولید می‌شود. این ذرات معمولا یک هسته اتمی هستند که در مورد مطالعه وو این هسته، زنون بود. بخش دوم پایان‌نامه او تولید ایزوتوپ‌های رادیواکتیو زنون تولید شده توسط شکافت هسته‌ای اورانیوم را مورد بحث قرار می‌دهد.

انطباق با زندگی در آمریکا چالش‌برانگیز بود و گفته می‌شود که وو دلتنگ سرزمین مادری، به‌ویژه خانواده‌اش شده بود. با شروع جنگ جهانی دوم، ارتباطش با خانواده‌اش قطع شده بود و او برای سال‌ها خبری از آنها نداشت. او با توجه به توصیه‌های قبلی پدرش، خودش را به کارش مشغول کرد.

نوه او، جادا، می‌گوید: او مات و مبهوت و به اعتقاد من، ناامید، خود را به کار آزمایشگاهی مشغول کرد و معمولا تا ساعت چهار صبح سر کار می‌ماند. هر امتحانی که او شرکت می‌کرد با ترس از این بود که اگر شکست بخورد، جایی برای رفتن ندارد. هر بار که قبول می‌شد، که همیشه قبول بود، در یک رستوران چینی جشن می‌گرفت.

وو یک تلاش‌گر فوق‌العاده بود، ساعت‌های طولانی کار می‌کرد و هر آزمایش را با جزئیات دقیق انجام می‌داد. یکی از اعضای کمیته دکتری او، جی. رابرت اوپنهایمر (J. Robert Oppenheimer)، چنان تحت تاثیر مطالعات و درک او از موضوع قرار گرفت که او را «اعتبار» (the authority) فروپاشی بتا نامید. در سال ۱۹۴۰ او دکترای خود را به پایان رساند و دو سال دیگر در برکلی ماند و به عنوان یک متخصص برجسته در زمینه نوپای فیزیک هسته‌ای اعتبار کسب کرد.

پروژه منهتن

درخواستی برای ماندن دائمی وو در برکلی ارائه نشد و این ضربه مهمی برای او بود. او در به دست آوردن هر نوع موقعیت هیات علمی در یک دانشگاه پیشرو مشکل داشت. این یک واقعیت ناگوار بود که به تبعیض در مورد زنان در آن زمان برمی‌گشت. در آن زمان بسیاری از دانشگاه‌های معتبر هنوز زنان را از تصدی پست‌های معتبر دانشگاهی منع می‌کردند.

در سال ۱۹۴۲، وو با یوان ازدواج کرد و در میان افزایش احساسات ضد آسیایی در سواحل غربی در نتیجه حمله ژاپن به پرل هاربر (Pearl Harbor)، این دو به ماساچوست نقل مکان کردند. در آنجا به یوان پیشنهاد کار در آزمایشگاه‌های RCA در پرینستون، نیوجرسی داده شد. وو در کالج اسمیت، یک کالج زنانه در نورث همپتون، ماساچوست، شغل تدریس فیزیک را بر عهده گرفت.

این زوج که در فاصله بیش از ۳۰۰ کیلومتری از هم زندگی می‌کردند، تنها می‌توانستند یکدیگر را آخر هفته‌ها ملاقات کنند. وو از موقعیت فعلی خود راضی نبود. او تحقیق و حضور در آزمایشگاه را از دست داده بود و ناامیدی خود را به لارنس ابراز کرد. با توصیه لارنس، او پیشنهادهایی از چندین مؤسسه دریافت کرد، در نهایت دانشگاه پرینستون را در سال ۱۹۴۳ انتخاب کرد تا به یوان نزدیکتر شود و اولین معلم زن فیزیک دانشکده شد.

در سال ۱۹۴۴، وو به پروژه منهتن که برنامه محرمانه جنگ جهانی دوم بود و بر ساخت اولین بمب اتمی متمرکز بود، پیوست.

مشارکت اولیه وو بر توسعه آشکارسازهای تشعشعی بهتر برای کمک به حمایت از برنامه این پروژه برای غنی‌سازی اورانیوم که شامل بهبود شمارنده‌های گایگر بود، متمرکز بود. بعدها از او خواسته شد تا مشکل راکتور جدید B را بررسی کند که اولین راکتور هسته‌ای در مقیاس بزرگ بود که بر اساس طرح‌های آزمایشی انریکو فرمی (Enrico Fermi) از دانشگاه شیکاگو ساخته شده بود و یکی از اجزای کلیدی پروژه منهتن بود. هدف این راکتور تبدیل اورانیوم طبیعی به پلوتونیوم ۲۳۹ برای استفاده در درجه تسلیحاتی بود.

مشکل این بود که واکنش زنجیره‌ای خودپایدار که در راکتور انجام می‌شد، همیشه به نقطه‌ای می‌رسید که پس از چند ساعت از بین می‌رفت. گفته می‌شود که سگره (Segrè)،  پایان‌نامه‌ دکتری وو در مورد ایزوتوپ‌های رادیواکتیو زنون را به خاطر داشته است و به فرمی توصیه کرده که با او تماس بگیرد.

وو توانست تایید کند که زنون، محصول واکنش هسته‌ای، واقعا مقصر بوده است. این عنصر باعث توقف واکنش می‌شد، زیرا تمایل زیادی به گرفتن نوترون‌های مورد نیاز برای ادامه کار و حفظ خود داشت. او یک دست نوشته از دکترای خود داشت که جزئیات این یافته‌ها را بیان می‌کرد که به دلیل در جریان بودن مسابقه تسلیحاتی بین‌المللی حول محور شکافت هسته‌ای در طول جنگ جهانی دوم، هنوز منتشر نشده بود.

او همچنین بعدها با توسعه فرآیندی که از طریق آن می‌توان اورانیوم را به ایزوتوپ‌هایش تجزیه کرد، به غنی‌سازی سنگ معدن اورانیوم کمک کرد که ابزاری حیاتی برای تولید مقادیر کافی عناصر مورد نیاز برای ساخت اولین بمب اتمی بود.

مشابه بسیاری از فیزیکدانانی که در پروژه منهتن شرکت داشتند، وو پس از انفجار دو بمب بر فراز هیروشیما و ناکازاکی که بین ۱۲۹ هزار تا ۲۲۶ هزار نفر کشته داشت که بیشتر آنها غیرنظامی بودند، از این کار فاصله گرفت. وو به ندرت در مورد احساسات یا مشارکت خود در پروژه صحبت می‌کرد، اما در ملاقات با رئیس‌جمهور وقت تایوان، چیانگ کای شک (Chiang Kai-shek)، در سال ۱۹۶۲، به او توصیه کرد که برنامه هسته‌ای را آغاز نکند.

نادیده گرفته‌شدن هنگام اعطای نوبل

با پایان جنگ، وو سمتی را به عنوان دانشیار محقق در دانشگاه کلمبیا پذیرفت و تا پایان دوران کاری خود در آنجا باقی ماند و در سال ۱۹۵۲ به عنوان اولین زن استاد فیزیک مشغول به کار شد.

او متخصص برجسته جهان در فروپاشی بتا بود و سونگ دائو لی (Tsung Dao Lee) و چن نینگ یانگ (Chen Ning Yang)، در مطالعه خود به او مراجعه کردند. این دو فیزیکدان نظری بر روی نظریه‌ای کار می‌کردند که بیان داشت در خلال فروپاشی بتا، قانون پاریته، صدق نمی‌کند. قانون پاریته بیان می‌کند که دو سیستم فیزیکی که یکی از آنها تصویر معکوس از دیگری است، یک شکل رفتار می‌کنند.

آنها برای اثبات نظریه خود به کمک نیاز داشتند و به وو روی آوردند تا مجموعه‌ای آزمایش برای انجام این کار طراحی کند. وو بین آزمایشگاه خود در کلمبیا و اداره ملی استانداردها در واشنگتن سفر می‌کرد تا «آزمایش وو» را انجام دهد.

او با استفاده از ایزوتوپ کبالت-۶۰، منبع قوی واپاشی بتا، واپاشی را تا نزدیک به صفر مطلق سرد کرد و اتم‌ها را به اندازه‌ای کُند کرد تا محصولات فروپاشی را از قطب یک اتم به اتم دیگر ردیابی کند. نتیجه مشابهی نیز زمانی به دست آمد که آنها چرخانده شدند. به نظر می‌رسد که در طول واپاشی بتا، اتم‌ها ترجیح می‌دهند به سمت چپ بچرخند. به نظر می‌رسد جهان کمی چپ‌دست‌تر باشد.

نتایج شگفت‌انگیز بود و پیامدهای ماندگاری در درک ما از کیهان داشت. با این حال، تنها لی و یانگ جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۵۷ را برای کارهای نظری خود دریافت کردند، بدون اینکه به آزمایش‌های حیاتی وو اشاره‌ای کنند. اهمیت این اثبات در گرفتن جایزه نوبل در همان سال در مجله تایم بیان شد.

در طول ۱۲۰ سال، تنها چهار زن برنده جایزه نوبل فیزیک شده‌اند. در یک نشست مؤسسه فناوری ماساچوست در سال ۱۹۶۴، وو اظهار کرد: من نمی‌دانم که آیا اتم‌ها و هسته‌های کوچک، یا نمادهای ریاضی، یا مولکول‌های دی‌ان‌ای ترجیحی در مورد اینکه مردان با آنها کار کنند یا زنان دارند یا خیر.

با وجود این، وو چندین جوایز و افتخارات بین‌المللی از جمله جوایز کامستاک (Comstock) و ولف (Wolf) در فیزیک را به دست آورد و اولین زنی بود که در سال ۱۹۷۵ به عنوان رئیس انجمن فیزیک آمریکا انتخاب شد. او در طول زندگی حرفه‌ای خود به عنوان مدافع برابری جنسیتی فعالیت کرد و اصرار بر حقوق برابر در کلمبیا داشت.