Eugene Paul Wigner

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Retrato de 1963.
Eugene Paul Wigner

Eugene Paul Wigner (húngaro Wigner Pál Jenő) (17 de noviembre de 19021 de enero de 1995) fue un físico y matemático húngaro que recibió el Premio Nobel de Física en 1963 (junto a J. Hans D. Jensen y Maria Goeppert-Mayer) "por su contribución a la teoría del núcleo atómico y de las partículas elementales, en especial por el descubrimiento y aplicación de los importantes principios de simetría".

Ingresó en la facultad de la Universidad de Princeton en 1930 y adquirió la nacionalidad estadounidense en 1937. Fue uno de los cinco científicos que informaron al presidente Franklin D. Roosevelt en 1939 de la posible utilización militar de la energía atómica, y durante la II Guerra Mundial contribuyó al diseño de reactores de plutonio.

Biografía[editar]

Wigner Nació en Budapest el 17 de noviembre de 1902, en una clase media alta, de la familia en su mayoría judíos. Su padre era gerente de una fábrica de cuero, y claramente esperaba que su hijo finalmente le siguiera en ese puesto. Tenía dos hermanas. Las raíces de la familia residen en Austria y Hungría. Los dos grandes acontecimientos que perturban el curso tranquilo de sus años de formación fueron la Primera Guerra Mundial y el régimen comunista de Bela Kun, que le siguió. Dado que su padre era de la clase dirigente, la familia huyó de Hungría a Austria durante el período comunista y regresó varios meses más tarde, después de que el régimen de Bela Kun hubiera sido depuesto.

Por su educación secundaria, asistió a la Wigner gimnazium luterana, que tenía un cuerpo docente dedicado y altamente profesional. Wigner se consideraba un excelente estudiante, pero no brillante. A lo largo de su vida, se refirió a su deuda con dos individuos que conoció a través de esa escuela. El primero fue su profesor de matemáticas, Laslo Ratz, quien reconoció que en el joven Wigner había una excepcional habilidad en matemáticas. El segundo era un estudiante un poco más joven, John von Neumann, que provenía de una familia de banqueros ricos y que de hecho fue reconocido por Ratz como un genio de las matemáticas y a quien le brindaba clases particulares. Wigner formó una estrecha amistad con von Neumann que iba a perdurar durante toda su vida. Cuando eran estudiantes, a menudo caminaban juntos a casa, mientras que von Neumann ponía en relación a Wigner con las maravillas de las matemáticas avanzadas, que el primero fue absorbiendo.

Technische Hochschule, Berlín[editar]

Mientras Wigner fue fuertemente atraído por el campo de la física, su padre, que era de mente muy práctica, insistió en que en lugar de eso participase en la Technische Hochschule de Berlín y se centrase en la ingeniería química, por lo que podría estar en una mejor posición para ganar un que viven en Hungría. Wigner siguió el consejo de su padre y en 1920 se encontraba en Berlín. Allí pasó una parte importante de los campos de dominio de varios días de la química, así como las artes y la práctica de la ingeniería química, que mantuvo en plena vigencia para el uso importante durante la Segunda Guerra Mundial.

Su corazón, sin embargo, todavía se dedicó a la física, que estaba en un estado de transición importante. Pasó prácticamente la totalidad de su tiempo libre en la Universidad de Berlín, asistiendo a seminarios y coloquios, donde se encuentra con frecuencia se escucha con atención a los debates de la presencia de las grandes figuras de la época. Su interés se profundizó. Hay que añadir que los padres de von Neumann había insistido también que von Neumann se centran en la ingeniería química, por lo que iba a tener un conocimiento práctico confiable, aunque su interés principal sigue siendo las matemáticas.

Había una comunidad húngara pequeño pero prominente en los círculos académicos en Berlín. Wigner pronto formó relaciones con sus miembros, que se mantuvo cerca durante toda su vida. Uno de los enlaces especial con el profesor Michael Polanyi, una generación más vieja, que dieron generosamente su tiempo y atención. También se reunió con Leo Szilard, con quien se refiere a menudo como "el general", ya que Szilard disfrutado de la toma de decisiones. Otros húngaros Wigner se reunió a través de las conexiones de Berlín fueron Dennis Gabor y Orowan Egon. También renovó existe una amistad con Edward Teller, a quien había conocido como un estudiante más joven en Budapest, y que entonces trabajaba con Heisenberg en Leipzig.

Su investigación antes de la guerra[editar]

Junto con las investigaciones de muchos otros relacionados con la física y la química, Wigner inició los avances en tres grandes campos de la física en los años anteriores a la guerra, primero en Princeton (1930 a 1936), y luego durante sus dos años en Wisconsin (1936-38), y después de su regreso a Princeton. Él ayudó a abrir una parte importante de la física del estado sólido para aplicaciones de la mecánica cuántica. Él fue un verdadero pionero en el descubrimiento de los misterios de la física nuclear, y derivados para el uso práctico de las representaciones unitarias irreducibles de la matriz del grupo continua asociada a la transformación de Lorentz. En cada uno de estos tres casos, su trabajo abrió las puertas a las zonas que iban a ampliar continuamente durante el próximo medio siglo, como resultado de su trabajo inicial.

En el campo de la física del estado sólido, él y Seitz, su estudiante graduado en primer lugar, logró desarrollar una función de onda aceptable para el estado base de metal sodium.7 Cuando los resultados asociados a ella se unieron con los cálculos del intercambio y correlación de las energías de un gas de electrones libres llevados a cabo por Wigner, la energía de enlace llamada o la energía de sublimación del metal podría ser esencialmente derivada de los fundamentos utilizando la mecánica cuántica. El campo se abrió aún más por Wigner, en cooperación con varios de sus estudiantes, sobre todo John Bardeen, que más tarde se hizo famoso tanto por su contribución principal a la invención del transistor y la explicación de la superconductividad a bajas temperaturas. Entre otras personas que trabajaron con él en esta área en ese momento era Conyers Herring, que posteriormente sirvió como un generalista líder en el campo durante medio siglo.

Inmediatamente después del descubrimiento del neutrón en 1932, estudió la Wigner primeras mediciones de dispersión de neutrones y protones, las propiedades del deuterón, la conexión entre la propiedad de saturación de la energía nuclear y energías de enlace de la naturaleza de corto alcance de la fuerza entre nucleones, y las propiedades de simetría de la fuerza.

Más tarde, en la década de 1930, cuando la desintegración beta de los datos y los niveles de energía de los núcleos de la luz comenzó a emerger, Wigner, junto con Gregory Breit, Eugene Feenberg, y otros, desarrollaron el supermultiplete theory en el que la simetría espacial juega un papel clave en la descripción de las armas nucleares los estados.

Poco después de Fermi encontró las resonancias fuertes y afilados en el bombardeo de los núcleos de neutrones, Breit y Wigner desarrolló el muy útil Breit-Wigner fórmula para describir las secciones transversales en términos de los parámetros nucleares. Detrás de la fórmula fue el concepto de un estado de transición de corta duración, algo análogo al "núcleo compuesto" de Bohr y el estado de transición que aparecen en la concepción de Wigner de una reacción química.

En una época paper publicado en 1939, Wigner dirigió su atención a la no homogénea grupo de Lorentz. Este grupo incluye el tiempo dependiente de simetrías, o grupos de simetría que incluye el tiempo de traducción de invariancia. El tema no habían recibido previamente un estudio serio por los matemáticos o físicos. Él proporcionó una respuesta completa a las dos preguntas principales que plantea: (1) ¿Cuáles son las representaciones unitarias de la no homogénea grupo de Lorentz, y (2) ¿cuál es su significado físico? En este caso, un análisis de sus representaciones irreducibles proporcionan una clasificación completa de todas las partículas elementales conocidas entonces. Este documento proporcionó una plataforma para el desarrollo de la mecánica cuántica relativista de Wigner y otros en el período posterior a la Segunda Guerra Mundial.

En 1940 Wigner desarrolló el álgebra de reacoplamiento momento angular, utilizando los métodos de grupo teórico previo al análisis algebraico Racah en 1942. El documento, por delante de su tiempo, tenía el título en lugar esotérico de "En las matrices que reducen los Productos de Kronecker de grupos simplemente reducibles". Wigner amigos le aconsejaron que el trabajo era demasiado esotérica para ser publicados, sino que no surgió en forma impresa hasta veinte y cinco años después.

Por cierto, Dirac se convirtió en un visitante frecuente de Princeton a partir de la década de 1930. Wigner había conocido en Göttingen y desarrollado un gusto fuerte para los más reservados inglés. Los dos solteros un poco solitario se convirtió en buenos amigos, cada uno respetando las otras cualidades. Dirac finalmente salió al encuentro de la hermana menor de Wigner, como resultado de esta amistad. Se casaron en 1937.

Universidad de Wisconsin, 1936-38[editar]

A pesar de no titulares de Wigner cita en Princeton se extendió más allá de los primeros cinco años, y fue ascendido de profesor visitante de profesor visitante, que no era la posición de titular que estaba buscando. Decidió que estaba siendo rechazado. Como resultado se encontró que es necesario buscar otra posición durante un período de la Gran Depresión, cuando había vacantes titular muy pocos. Afortunadamente, él tuvo éxito en la obtención de dicho nombramiento en la Universidad de Wisconsin con la ayuda de un colega de allí, Gregory Breit, que apreciar plenamente sus méritos. La calidez de la acogida que recibió en la universidad le hizo sentir como en casa muy rápidamente y pronto fue productiva en el trabajo de nuevo. En estrecha colaboración con Breit, que siguió centrando la atención en la física nuclear. Entre otras cosas, propusieron una imagen del estado de transición de las reacciones nucleares y la ya mencionada Breit-Wigner fórmula para la dispersión y absorción de partículas tales como neutrones y rayos gamma de los núcleos. En años posteriores, Wigner fortalecido los fundamentos matemáticos en que se basa la relación, con lo que ha dado en llamar la teoría de matriz-R.

También se encontró muy atraído por Amelia Frank, uno de los miembros jóvenes de la facultad. Los dos se casaron en diciembre de 1936. Por desgracia, pronto desarrolló un cáncer incurable y murió pocos meses después de su matrimonio, y lo lance en una profunda depresión.

Mientras tanto, Princeton había llegado a arrepentirse de su decisión con respecto a la "despedida" de Wigner. Como resultado de ello, fue invitado a regresar a una plaza de profesor titular en 1938. Podría haber negado en otras circunstancias, ya que en ese momento se sintió algo más que un sentimiento de gratitud a sus muchos amigos en la Universidad de Wisconsin. Dadas las circunstancias, sin embargo, él decidió que era muy importante para su propia salud mental que dejar el entorno asociado con tanto dolor, y él aceptó el nombramiento.

Fisión Nuclear[editar]

El regreso a Princeton trajo consigo dos grandes acontecimientos que rápidamente atrajo Wigner en la investigación aplicada, esta vez con una energía febril. Era obvio que él y Von Neumann, como resultado del pacto de paz llamado de Múnich en el otoño de 1938, que la Segunda Guerra Mundial que habían previsto tiempo estaba cerca y que Inglaterra, Francia y los Estados Unidos estaban mal preparados para hacerle frente. Para proteger a sus padres desde el aumento del poder de Hitler, que les convenció para venir a los Estados Unidos, una medida necesaria para que nunca tuvieron éxito en el ajuste.

Unos meses más tarde llegó el anuncio del descubrimiento de la fisión nuclear por Hahn y Strassmann en Berlín, junto con la evidencia de la gran cantidad de energía liberada en el proceso.

Mientras tanto, Enrico Fermi, que había llevado a cabo gran parte del trabajo pionero sobre las reacciones inducidas por neutrones, había tomado la oportunidad que ofrece un premio Nobel de dejar Italia y aceptar una cita en la Universidad de Columbia en Nueva York. Por otra parte, Leo Szilard, que se había trasladado de Berlín a Inglaterra cuando Hitler tomó el poder, decidió unirse a Fermi en Nueva York, ya que él también temía que la guerra era inminente.

Leo Szilard, convencido desde la década de 1920 que no pasaría mucho tiempo antes de que uno aprendiera a extraer una enorme cantidad de energía del núcleo atómico, fue dramáticamente vida con el descubrimiento de la fisión y pronto tuvo tanto Fermi y Wigner profundamente inmersos en el problema de la Para determinar si una reacción en cadena de fisión inducida es posible. A finales del invierno de 1938-39, se decidió que la probabilidad de éxito es alta, siempre y cuando pudieran obtener el apoyo material necesario. Una de las consecuencias de su condena fue la elaboración de la carta que Einstein, Szilard, Wigner y enviada al presidente Roosevelt en julio de 1939 que describe las potencialidades de una bomba nuclear y la advertencia de que, desde la fisión había sido descubierto en Alemania, lo más probable es que los alemanes serían los primeros en desarrollarse. Se necesitaron dos años y medio, el inicio de la Segunda Guerra Mundial, y el bombardeo de Pearl Harbor por la dirección nacional, finalmente, responder a la necesidad de dotar de recursos suficientes.

En el ínterin, Fermi y un pequeño grupo de trabajo con él en Columbia, junto con la cooperación de Szilard y Wigner, sucedió en la medición de los distintos parámetros importantes, como el número de neutrones producidos por fisión, que se podría determinar si una reacción en cadena se sea ​​posible.

En junio de 1941 Wigner se casó con María físico Wheeler, a quien había conocido a través de encuentros profesionales. Los dos no tardaron en vivir lo más feliz la vida doméstica como uno podría esperar en tiempos de guerra y estaban criando a dos niños brillantes y con talento. Esta unión finalmente liberado Wigner de los largos períodos de soledad que había experimentado desde la primera vez que viene a los Estados Unidos. Las cuatro décadas siguientes fueron felices hasta que María murió de cáncer en 1977. Dos años más tarde se casó con Eileen Hamilton, la mujer que había enviudado recientemente del decano de estudios de posgrado. Los dos compartieron una compañía cercana hasta la muerte de Wigner.

Sus últimos años académicos[editar]

A su regreso a la Universidad de Princeton de los laboratorios de Clinton, Wigner se embarcó en una larga y fructífera de investigación y docencia de postgrado. Como se mencionó anteriormente, él continuó con su consulta sobre los reactores y la participación de apasionados con la defensa civil. Sin embargo, su actividad principal se refería a la investigación, en general, con sus estudiantes de posgrado e investigadores asociados. De más de cuarenta Wigner Ph.D. estudiantes, la gran mayoría obtuvieron sus títulos durante este periodo de la posguerra. Mientras él estaba tal vez no tan atrevido como antes de la guerra, su estilo sigue siendo el mismo y sus intereses generales continuó, sobre todo en la física nuclear, en los fundamentos de la mecánica cuántica, y en las ecuaciones de onda relativista. Inició y desarrolló totalmente la teoría de R-matriz de las reacciones nucleares y se convirtió en uno de los fundadores de la teoría cuántica del caos. También hubo mayor oportunidad para él para participar en la reflexión filosófica y la redacción de trabajos relacionados en las décadas de este período.

Profundo interés de Wigner en los fundamentos de la mecánica cuántica, en particular la teoría cuántica de la medida, persiste más tiempo que cualquiera de sus otros intereses. Ya estaba presente en su "monólogo" en la década de 1920, así como en sus contribuciones a la famosa von Neumann 1932 libro sobre los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica. Continuó en sus pensamientos y trabajos publicados hasta el final de su vida. Obra monumental de Wigner en las representaciones de la no homogénea grupo de Lorentz (1939) llevó después de la Segunda Guerra Mundial a su work con Newton en las ecuaciones de onda relativista. Aunque esta obra tuvo un éxito considerable, siendo problemas importantes. De hecho, Wigner se mantuvo pesimista hasta el final de su vida sobre la reconciliación plena de la presente formulación de la mecánica cuántica con la relatividad especial y general. Limitaciones a la mensurabilidad en general se ha señalado en un importante trabajo con mecha SG y AS Wightman.

En los años de posguerra los intereses de Wigner en la estructura nuclear se desvaneció poco a poco, pero su participación en las reacciones nucleares creció y se fue, quizás, responsable de más de su obra publicada que cualquier otro tema. Los distintos modelos colectivos de la estructura nuclear que ganó popularidad no al gusto de Wigner. Sin embargo, estaba profundamente interesado en la comprensión de movimiento de las partículas individuales de los núcleos y, con Vogt, que se utiliza un método muy similar al método de Wigner-Seitz para las correlaciones de electrones en sólidos a mostrar cómo el principio de exclusión de Pauli permite la persistencia de dicho movimiento a pesar de la ausencia de un campo central y, a pesar de la fuerza y ​​de corto alcance de las fuerzas nucleares.

La teoría de la R-matriz de las reacciones nucleares surgió de trabajo antes de la guerra de Wigner en la fórmula de Breit-Wigner y se ha mantenido, durante más de medio siglo, el método más exitoso y ampliamente utilizado para la descripción de los fenómenos de resonancia en los núcleos. Fue desarrollado inicialmente con Leonard Eisenbud, 14 años, pero muchos otros estudiantes y colegas que intervinieron en su elaboración. Wigner se dirigió a él y sus matemáticas con frecuencia.

Las matemáticas asociadas con el R-matrices y R-funciones fascinado Wigner más allá de su aplicación directa a las reacciones de la resonancia. A pesar de que seguía siendo un físico a lo largo de su vida, profundamente comprometido con la comprensión de la naturaleza, podría ser seducido por las matemáticas. Al contemplar la naturaleza de los elementos de matriz pequeños aleatorios involucrados en la gran cantidad de compuesto de los niveles nucleares encontrado, por ejemplo, en la absorción de neutrones lentos por el uranio para producir la fisión lenta, Wigner introduce una matriz infinita hermitiano que poseía elementos aleatorios de la matriz. En este caso los elementos de matriz al azar estaban relacionados con los anchos de nivel involucrados en el problema. Uso de las ideas que había obtenido de von Neumann, que fue capaz de show que una distribución estadística de espaciado de niveles aún persisten en el medio de la aleatoriedad absoluta. Esta "distribución de Wigner" de separación se convirtió en una piedra angular de la teoría cuántica del caos.

Tal vez porque era la persona que introdujo el concepto de simetría en la mecánica cuántica y había desarrollado bien arraigados los conceptos de cómo debe comportarse la naturaleza, Wigner fue tomada muy sorprendido cuando, en las observaciones experimentales mediados de 1950, de los detalles de la desintegración nuclear beta demostrado que vivimos en una parte del universo donde la simetría de inversión no es válida para las interacciones débiles llamadas que participan en la descomposición tales.

Jubilación[editar]

Aunque se retiró como profesor de física en la Universidad de Princeton en 1971, las actividades generales de Wigner no disminuyó. De hecho, se amplió de manera importante, ya que se sentía aliviado ahora de algunos de la rutina asociada con la vida académica. Por otra parte, fue capaz, con un vigor intacto en esencia, para centrarse a su antojo en los aspectos de la física, la filosofía y tecnología que son de mayor interés para él personalmente. Continuó su interés permanente en los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica, con especial referencia a las conclusiones que pueden extraerse mediante las técnicas de gran alcance derivado de la teoría de grupos. Por otra parte, la iluminación gradual de las responsabilidades mientras se acercaba a la jubilación le dio el tiempo para preparar la primera edición de su colección de ensayos filosóficos y Simetrías Reflections.2 La mayor libertad también le permitió ser más involucrado en las reuniones internacionales en las cuestiones generales relacionadas con la la ciencia se discutieron. Esto incluye, por ejemplo, las reuniones anuales de premios Nobel en una finca privada en el lago Constanza. También se convirtió en el líder de la libre-yendo los grupos de discusión filosófica que se reunieron más o menos al año bajo los auspicios de la Iglesia de la Unificación.

Para mantener un vínculo con el lado de la enseñanza de la vida académica, aceptó nombramientos como profesor visitante y conferenciante en diversas instituciones. Entre los más destacados fueron una serie de nombramientos en el Departamento de Física de la Universidad Estatal de Luisiana en Baton Rouge y en la escuela de verano en Erice, en Sicilia.

Él conservó cerca de consultoría y relaciones de trabajo con sus ex colegas en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, con especial énfasis en la investigación dedicada a los medios de brindar protección a los civiles en caso de guerra nuclear. Vinculado a esto, se dedicó mucha atención a la labor de la Agencia Federal de Emergencias, que se encarga de la prevención y la prestación de ayuda de emergencia para catástrofes nacionales.

Una vez que los signos de una mayor libertad personal y política comenzó a aparecer en su Hungría natal, reanudó las relaciones con los líderes culturales y científicas allí y fomentado la expansión de las libertades. En el proceso, se convirtió en algo en la naturaleza de un héroe nacional de Hungría.

Fuerzas vivas de Wigner comenzó a mostrar desgaste, por primera vez cuando él estaba ya en sus ochenta años, el signo principal que es parcial, pero la pérdida de memoria significativa. Ya no viajaba sin acompañante. Es de señalar que él conservó un recuerdo bastante completa y detallada de los asuntos relacionados con la ciencia y la tecnología mucho tiempo después se encontró con dificultades en otras áreas.

En resumen, Wigner sentó las bases para la aplicación de los principios de simetría a la mecánica cuántica, un logro que le valió el Premio Nobel. En base a estos fundamentos, la simetría ha llegado a desempeñar un papel central en el desarrollo de la física durante la segunda mitad de este siglo, la concesión que los acontecimientos han ido mucho más allá de trabajar propia de Wigner. Le gustaba simetrías, como las rotaciones en el que las observaciones no cambian cuando la transformación de simetría se aplica de manera uniforme a todo. Por lo general trabajamos con los sistemas de la mecánica cuántica posee un número finito de grados de libertad en la que la tierra muestra la simetría total del sistema físico. En contraste, el estado del suelo puede ser asimétrica en los sistemas con un número infinito de grados de libertad (es decir, la simetría se rompe espontáneamente). Las teorías involucran simetrías espontáneamente rotas ahora la base de la descripción del magnetismo, superconductividad, la interacción electrodébil unificada, y muchos de los conceptos empleados en el intento de desarrollar teorías que proporcionan una mayor comprensión unificada de las fuerzas entre partículas fundamentales. La posteridad recordará por mucho tiempo Wigner para dar nuevas herramientas poderosas para el físico teórico, así como por su trabajo comparativamente básicos en el desarrollo de reactores nucleares.

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]