AlegsaOnline.com

Džordžs F. Smoots — Nobela prēmijas laureāts fizikā, COBE pētnieks

Džordžs F. Smoots — Nobela laureāts fizikā, COBE pētījumu līderis; atklājumi par kosmisko starojumu stiprina Lielo sprādzienu un modernu kosmoloģiju.

Autors: Leandro Alegsa

22-01-2026

Džordžs Ficdžeralds Smoots III (dzimis 1945. gada 20. februārī) ir amerikāņu astrofizikas un kosmoloģijas profesors. Viņš 2006. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā kopā ar Džonu Māteru (John C. Mather) par darbu pie Kosmiskā fona pētnieka satelīta (COBE) projekta. COBE mērījumi ievērojami uzlaboja mūsu izpratni par kosmisko mikroviļņu fonu (CMB) — gan precīzi noteikto melnās ķermeņa (blackbody) spektru, gan mazas anizotropijas, kas ir strukturizācijas sēklas agrīnajā Visumā.

Grunts un galvenie sasniegumi

COBE satelīts, palaists 1989. gadā, bija aprīkots ar vairākiem instrumentiem, no kuriem svarīgākie bija FIRAS (Far Infrared Absolute Spectrophotometer) un DMR (Differential Microwave Radiometers). Dž. Māters un FIRAS komanda parādīja, ka kosmiskā mikroviļņu fona spektrs atbilst gandrīz ideālam melnās ķermeņa starojuma spektram, kamēr Smuta vadītā DMR komanda 1992. gadā noteica mazas, bet nozīmīgas CMB temperatūras anizotropijas — nelielas izmaiņas starojuma intensitātē dažādos debesu virzienos. Šie rezultāti deva spēcīgus pierādījumus par to, kā no sākotnējām nelīdzenībām izveidojās galaktiku un lielmēroga struktūras.

Ir svarīgi precizēt, ka COBE pētījumi nebija vērsti uz melnos caurumus — bieži minētā saistība ir kļūdaina. COBE galvenais mērķis bija izpētīt kosmisko mikroviļņu fonu (kosmisko starojumu), tā spektru un anizotropijas, kas sniedza jaunas liecības par Visuma agrīnajām fāzēm.

Ieguldījums kosmoloģijā

Smuta un COBE rezultāti būtiski nostiprināja "lielā sprādziena" (Big Bang) teoriju un parādīja, kā kvantu svārstības un gravitatīvā sablīvēšanās agrīnajā Visumā varēja radīt novērojamās struktūras. Nobela prēmijas komiteja atzīmēja projekta nozīmīgumu, norādot: "COBE projektu var uzskatīt arī par sākumpunktu kosmoloģijai kā precīzai zinātnei."

Akadēmiskais darbs un publiskā darbība

Profesors Smoots strādā Kalifornijas Universitātes Bērklijas Fizikas fakultātē (Fizikas fakultātē) un ir aktīvi iesaistījies gan eksperimentālajā kosmoloģijā, gan sabiedrības informēšanā par zinātni. Viņš ir publiskojis zinātniski populāras grāmatas un bieži piedalās lekcijās un intervijās, stāstot par CMB nozīmi un kosmoloģijas sasniegumiem.

Apbalvojumi un atzinība

2006 — kopīga Nobela prēmija fizikā ar Dž. Māteru par COBE rezultātiem.
2003 — piešķirta Einšteina medaļa par ieguldījumu kosmoloģijā.
Daudzi citi starptautiski apbalvojumi un goda tituli par darbu eksperimentālajā kosmoloģijā un astrofizikā.

Vēl par Smotu

Smuts ir pazīstams kā virzītājspēks lielāku un jutīgāku kosmoloģisko novērojumu projektu attīstīšanā. COBE panākumi atvēra ceļu tālākiem kosmoloģijas projektiem, piemēram, WMAP un Planck misijām, kas turpināja precizēt CMB īpašības un Visuma parametru vērtības. Viņa darbs ir palīdzējis pārvērst kosmoloģiju par kvantitatīvu, precīzu zinātni, kurā teorētiskie modeļi tiek stingri salīdzināti ar novērojumiem.

Agrīnā dzīve

Izglītība

Profesors Smoots ir dzimis Jukonā, Floridas štatā. Līdz 1962. gadam viņš mācījās Upper Arlington vidusskolā Upper Arlingtonā, Ohaio štatā. Kādu laiku viņš studēja matemātiku, pirms devās uz Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtu, kur 1966. gadā ieguva divus bakalaura grādus matemātikā un fizikā, bet 1970. gadā - doktora grādu daļiņu fizikā.

Smoots brālēns Olivers R. Smoots arī studēja MIT (Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā), un viņu padarīja slavenu Smoota veiktie Hārvarda tilta starp Kembridžu un Bostonu mērījumi. "Smoota" garums uz tilta ar krāsu tika atzīmēts vairāk nekā 360 reizes, un katru gadu tas tiek pārkrāsots. Vēlāk Olivers strādāja par Amerikas Nacionālā standartu institūta priekšsēdētāju.

Agrīnā izpēte

Profesors Smoots sāka studēt kosmoloģiju un devās uz Lorensa Berklijas Nacionālo laboratoriju, kur kopā ar Luisu Valteru Alvaresu strādāja pie eksperimenta HAPPE - augsti pacelta meteoroloģiskā gaisa balona, lai noteiktu antimatēriju atmosfēras augšējos slāņos.

Pēc tam viņš sāka interesēties par kosmiskā starojuma mikroviļņiem, ko 1964. gadā atklāja Arno Alans Penziass un Roberts Vudro Vilsons. Šis darbs sniedza jaunus pierādījumus tam, no kā sastāv Visums. Daži pētnieki uzskatīja, ka Visums rotē, kas nozīmētu, ka, mērot no dažādiem leņķiem, mikroviļņu temperatūra varētu šķist atšķirīga. Ar Alvareza un Ričarda A. Mullera (Richard A. Muller) palīdzību profesors Smoots izstrādāja radiometru, ar kura palīdzību varēja izmērīt temperatūras atšķirību no diviem leņķiem, kas atrodas 60 grādu attālumā. Radiometrs tika uzmontēts uz Lockheed U-2 lidmašīnas, taču mērījumi, šķiet, liecināja, ka Visums nevērtojas. Tomēr tas konstatēja citu mikroviļņu temperatūras atšķirību vienā debess pusē. Viņi to nosauca par dipolu modeli un Zemes kustības radīto Doplera efektu. Doplera efekts rodas tāpēc, ka Saule un Piena ceļš pārvietojas ar gandrīz 600 km/s ātrumu. Viņi uzskata, ka to izraisa Lielā pievilcēja gravitācija.

COBE

Radiometra mērījumi parādīja, ka viena debess puse atšķiras no otras, taču tas bija pārsteidzoši, jo bija sagaidāms, ka atšķirības būs vērojamas visā debess platumā. Smoots strādāja pie šo mazāko atšķirību atklāšanas pagājušā gadsimta 70. gadu beigās, kad viņš deva NASA ideju izveidot satelītu ar detektoru, kas būtu līdzīgs tam, kurš bija uzstādīts Lockheed lidmašīnā. Šis detektors būtu daudz jaudīgāks, un to neietekmētu atmosfēra. NASA iztērēja 160 miljonus ASV dolāru un nosauca to par COBE. COBE satelīts tika aizkavēts pēc tam, kad kosmosa kuģis Challenger tika iznīcināts, bet 18. novembrī tas tika veiksmīgi palaists, 1989. Pēc vairāk nekā diviem gadiem, 21. aprīlī 1992, COBE pētnieku komanda paziņoja, ka satelīts ir atklājis mazās atšķirības, ko viņi meklēja. Tas bija ļoti svarīgi agrīnā Visuma izpētē. Pētījums bija "pierādījums Visuma dzimšanai". Profesors Smoots teica: "Ja esat ticīgs, tas ir kā skatīties uz Dievu."

Vairāk nekā 1000 pētnieku, inženieru un citu darbinieku palīdzēja izveidot COBE. Džons Māters vadīja visu projektu un eksperimentus, kas padarīja COBE iespējamu. Džordžs Smoots kontrolēja starojuma temperatūras nelielo atšķirību mērījumus.

Smoots sadarbojās ar Sanfrancisko hronikas žurnālisti Keiju Deividsonu, lai uzrakstītu grāmatu "Laika grumbiņas" par komandas darbu. Grāmatā The Very First Light (Pati pirmā gaisma) Džons Matheris un Džons Boslū raksta vairāk par COBE. Mathera grāmatā teikts, ka profesors Smoots ziņu par COBE presei sniedza pirms NASA. Tas radīja problēmas starp Smootu un Matheru.

Nesen veiktie darbi

Pēc COBE Smoots palīdzēja veikt vēl vienu eksperimentu ar stratosfēras gaisa balonu - MAXIMA eksperimentu. Šis balons veica dažus labākus mērījumus nekā COBE. Smoots turpināja pētīt kosmisko radiāciju un tagad strādā pie trešās paaudzes COBE satelīta Planck. Viņš strādā arī pie Supernova/Acceleration Probe (SNAP) - satelīta, kas paredzēts tumšās enerģijas mērījumiem. Viņš ir arī palīdzējis analizēt Spitzera kosmiskā teleskopa datus saistībā ar tāla infrasarkanā fona starojuma mērījumiem.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir Džordžs Ficdžeralds Smoots III?

A: Džordžs Ficdžeralds Smoots III ir amerikāņu astrofizikas un kosmoloģijas profesors.

J: Par ko Džordžs Smoots saņēma Nobela prēmiju fizikā?

A: Džordžs Smoots saņēma Nobela prēmiju fizikā 2006. gadā par darbu pie kosmiskā mikroviļņu fona starojuma un COBE kopā ar Džonu Matheru (John C. Mather).

J: Ko padarīja iespējamu Džordža Smoota darbs pie kosmiskā mikroviļņu fona starojuma un COBE?

A: Džordža Smoota darbs pie kosmiskā mikroviļņu fona starojuma un COBE ļāva daudz precīzāk izmērīt melnos caurumus un kosmisko starojumu, nekā tas bija iespējams iepriekš.

J: Kādus jaunus pierādījumus Džordža Smoota darbs deva lielā sprādziena idejai?

A: Džordža Smoota darbs sniedza jaunus pierādījumus lielā sprādziena idejai, ka Visums reiz bija liels sprādziens.

J: Kādu satelītu Džordžs Smoots izmantoja, lai veiktu savu darbu?

A: Džordžs Smoots izmantoja Kosmiskā fona pētnieka satelītu (COBE), lai veiktu savu darbu.

J: Ko Nobela prēmijas komiteja teica par Džordža Smoota darbu ar COBE?

A: Nobela prēmijas komiteja teica, ka "COBE projektu var uzskatīt arī par kosmoloģijas kā precīzas zinātnes sākumpunktu".

J: Kādu citu balvu profesors Smoots ir saņēmis?

A: 2003. gadā profesors Smoots saņēma Einšteina medaļu.