V roku 1960 získal Nobelovu cenu za fyziku za vynález bublinovej komory, ktorá prispela k objavu nových častíc vo fyzike.
Fotografia vľavo zachytáva test 10-palcovej bublinovej komory s Luisom Alvarezom 17. novembra 1955. Vpravo Donald Arthur Glaser. Zdroj: Wikimedia Commons
Americký fyzik a neurobiológ Donald Arthur Glaser sa narodil 21. septembra 1926 v Clevelande v štáte Ohio ako syn podnikateľa Williama J. Glasera a jeho manželky Leny. Do dejín sa zapísal ako vynálezca takzvanej bublinovej komory, zariadenia, ktoré mu vynieslo Nobelovu cenu za fyziku.
Bublinová komora umožnila fyzikom sledovať dráhy elektrónov, protónov a iných elementárnych častíc, čím prispela k objavovaniu ďalších nových častíc. Okrem fyziky bol Glaser doma aj v iných oblastiach prírodných vied a dnes je považovaný aj za priekopníka v oblasti biotechnológií.
Neurobiológ Tomaso Poggio, profesor McGovernovho inštitútu pre výskum mozgu pri Massachusettskej technickej univerzite (MIT), ktorý sa s Glaserom po prvýkrát stretol v osemdesiatych rokoch 20. storočia, naňho spomína ako na človeka s výnimočnou zvedavosťou a mladistvým pohľadom na svet, ktorý „mal myseľ, zvedavosť a sviežosť dieťaťa“.
Vynález bublinovej komory
Nápad na zhotovenie bublinovej komory Glaser realizoval na Katedre fyziky Michiganskej univerzity, kde v roku 1949 začal ako 23-ročný vyučovať. Tam uskutočňoval svoje výskumy rôznych experimentálnych techník na vizualizáciu elementárnych častíc.
Jeho záujem o časticovú fyziku ho priviedol k spolupráci s nositeľom Nobelovej ceny Carlom Davidom Andersonom (1905 – 1991), objaviteľom pozitrónu, s ktorým skúmal kozmické žiarenie pomocou hmlových komôr.
Nakoniec prišiel Glaser s nápadom na zostrojenie detektora častíc na princípe prehriatej kvapaliny, ktorý dostal názov bublinová komora. Vynález, ktorý slúžil na detekciu elektricky nabitých častíc, charakterizoval ako „tlakový hrniec s okienkami“. V roku 1952 zostrojil prvý prototyp s priemerom 2,54 centimetra.
Bublinová komora fungovala na princípe transparentnej kvapaliny, ktorá sa prehriala nad bod varu. Nabité častice vystrelené do prehriatej kvapaliny vytvárali pozdĺž trajektórie svojho letu bublinky. Vedci tak mohli pozorovať trajektóriu častíc, fotografovať ju a skúmať elektrický náboj a hmotnosť častíc.
V prvej bublinovej komore Glaser použil tekutý éter. Spočiatku mali bublinové komory malé rozmery a boli zo skla.
Bublinové komory sa na detekciu častíc používali od päťdesiatych až po sedemdesiate roky 20. storočia. Jednu z prvých bublinových komôr Arthura Glasera z roku 1952 má vo svojej zbierke National Museum of American History patriace pod Smithsonian Institution.
„Glaserovo zariadenie, ktoré používal počas prvých experimentov, tvorila sklenená trubica s podlhovastými bankami na oboch koncoch, ktorá bola čiastočne naplnená éterom. Tlak sa zvyšoval alebo znižoval jednoduchým ohrievaním alebo chladením baniek,“ uvádza stránka Národného múzea americkej histórie.
Škálovanie technológie umožnil americký fyzik Luis Walter Alvarez (1911 – 1988) s tímom, ktorý vyvinul veľké zariadenia vhodné na experimenty vo fyzike častíc. V roku 1968 získal Nobelovu cenu za fyziku za svoj prínos k fyzike elementárnych častíc, „najmä za objav veľkého počtu rezonančných stavov, ktorý umožnil vývoj techniky využívajúcej vodíkovú bublinovú komoru a analýzu údajov“.
Pivo ako inšpirácia?
Dlho sa tradovalo, že Glasera k zostrojeniu bublinovej komory inšpirovali bublinky v pohári s pivom. Hoci v roku 2006 tento príbeh poprel, pripustil, že robil pokusy s použitím piva, ktorým vypĺňal rané prototypy komory.
Nobelova cena vo veku 34 rokov
V roku 1959 Glaser prestúpil na Kalifornskú univerzitu v Berkeley. O rok neskôr, v roku 1960, získal Nobelovu cenu za fyziku za vynález bublinovej komory. V tom čase mal len 34 rokov a pred sebou dlhú a úspešnú vedeckú kariéru, ktorá ho zaviedla do ďalších oblastí prírodných vied.
Jeho kolegovia aj priatelia naňho spomínali ako na mimoriadne invenčného človeka s nekonvenčnými nápadmi. Jeho pozornosť si čoskoro získala nová sľubná oblasť molekulárnej biológie.
Počas pôsobenia vo vírusovom laboratóriu na Kalifornskej univerzite v Berkeley experimentoval s baktériami, bakteriálnymi vírusmi nazývanými fágy a bunkami cicavcov. Navrhol automatizované zariadenia, ktoré uľahčili kultiváciu týchto buniek, ako aj výskum ich rastu, regenerácie a rozmnožovania.
Spoluzaložil prvú biotechnologickú spoločnosť
V roku 1971 sa spolu s dvomi priateľmi Ronaldom E. Capom a Petrom Farleym podieľal na založení prvej biotechnologickej spoločnosti Cetus Corp., ktorej cieľom bolo využívať nové objavy v prospech medicíny a poľnohospodárstva.
Spoločnosť vyvinula interleukín a interferón ako liečivá proti rakovine, najviac sa však preslávila vytvorením výkonného genetického nástroja – polymerázovej reťazovej reakcie – na amplifikáciu DNA. V roku 1991 firmu Cetus odkúpila spoločnosť Chiron Corp., ktorá je dnes súčasťou koncernu Novartis.
Experimenty v oblasti videnia
Jeho skúsenosti s automatizáciou vizuálnych úloh vo fyzike a v molekulárnej biológii ho nakoniec v osemdesiatych rokoch 20. storočia priviedli k záujmu o ľudské videnie a o to, ako mozog spracováva videné.
Pozornosť zameral na oblasť neurobiológie. Jeden semester strávil v Rolandovom inštitúte pre vedu v Cambridgei v štáte Massachusetts, výskumnom centre vynálezcu Polaroidu Edwina Landa, kde začal so psychofyzikálnymi experimentmi v oblasti videnia s cieľom pochopiť napríklad to, ako ľudia vnímajú pohyb. Na základe týchto experimentov vytvoril matematické modely, ktoré simuloval na počítači.
Ocenenia a uznania
Okrem Nobelovej ceny získal Donald A. Glaser aj Cenu Henryho Russela v roku 1953, ktorú mu udelila Michiganská univerzita za vynikajúce výkony a sľubný potenciál v oblasti výučby a výskumu, či Cenu Americkej fyzikálnej spoločnosti v roku 1959 za prínos k experimentálnej fyzike. V roku 1959 mu Case Institute of Technology udelil čestný titul doktora vied.
Po roku 1960 pôsobil Glaser ako konzultant a poradca mnohých vládnych organizácií, predstavenstiev priemyselných podnikov a neziskových organizácií a bol členom redakčných rád viacerých vedeckých publikácií. Bol členom oddelenia prírodných vied v Národnom laboratóriu Lawrencea Berkeleyho.
Emeritný profesor fyziky a molekulárnej a bunkovej biológie Donald A. Glaser zomrel vo veku 86 rokov 28. februára 2013 v kalifornskom Berkeley.
Zdroj: UC Berkeley News, Nobel Prize, Google, Wikipedia, VND, National Museum Of American History
(zh)
