George F. Smoot – Nobelprisvinder 2006 og COBE-kosmolog
George F. Smoot – Nobelprisvinder 2006 og COBE-kosmolog: banebrydende præcisionsmålinger af kosmisk baggrundsstråling og stærke beviser for Big Bang-teorien.
George Fitzgerald Smoot III (født den 20. februar 1945) er en amerikansk professor i astrofysik og kosmologi. I 2006 modtog han Nobelprisen i fysik for sit arbejde med COBE sammen med John C. Mather. Dette arbejde gjorde det muligt at måle sorte huller og kosmisk stråling meget mere nøjagtigt, end det tidligere var muligt, men det centrale resultat fra COBE var især præcise målinger af den kosmiske mikrobølge‑baggrundsstråling (CMB) og de små temperaturvariationer i denne stråling.
Satellitten Cosmic Background Explorer (COBE), som Smoot spillede en ledende rolle i, blev opsendt i 1989. Projektet havde flere instrumenter med to hovedresultater: John C. Mather viste, at CMB’s spektrum svarer meget nøjagtigt til et sortkropsspektre (et stærkt bevis for big‑bang‑teorien), mens George Smoot og hans team med Differential Microwave Radiometer (DMR) i 1992 gjorde de første pålidelige målinger af meget små temperatur‑anisotropier i CMB. Disse anisotropier — temperaturvariationer på størrelsesordenen nogle få titals mikrokelvin — betragtes i dag som de tidlige "frø", hvorfra galakser og stor‑skala strukturer i universet senere er vokset.
Opdagelsen af CMB‑anisotropier gav nye, direkte beviser for big‑bang‑modellen og gjorde kosmologi til en præcisionsvidenskab ved at levere målbare parametre for universets tidlige tilstand og dens efterfølgende udvikling. Nobelpriskomiteen udtalte: "COBE‑projektet kan også betragtes som udgangspunktet for kosmologien som en præcisionsvidenskab."
Professor Smoot er ansat ved University of California, Berkeley Department of Physics og har i mange år samarbejdet tæt med laboratorier og forskergrupper, der bygger instrumenter til både ballon‑, jord‑ og rumobservationer af den kosmiske baggrundsstråling. Efter COBE har han fortsat arbejdet med observationer og udvikling af eksperimentelle metoder til at studere universets tidlige faser.
I 2003 blev han tildelt Einstein‑medaljen, og Nobelprisen i 2006 er blandt flere højprofilerede hædersbevisninger for hans bidrag. Ud over sit forskningsarbejde er Smoot kendt som formidler og foredragsholder, der aktivt forklarer kosmologiens store spørgsmål — hvordan universet opstod, og hvordan strukturer dannes — på en tilgængelig måde for både fagfæller og offentligheden.
Betydningen af Smoots arbejde kan ikke overvurderes: ved at måle CMB’s temperaturfordeling præcist har COBE-projektet leveret fundamentale observationer, som senere missions (såsom WMAP og Planck) har bygget videre på for at bestemme universets alder, sammensætning og udvikling med stor præcision.
Tidligt liv
Uddannelse
Professor Smoot blev født i Yukon, Florida. Han gik på Upper Arlington High School i Upper Arlington, Ohio, indtil 1962. Han studerede matematik i nogen tid, inden han gik på Massachusetts Institute of Technology, hvor han fik to bachelorgrader i matematik og fysik i 1966 og en ph.d. i partikelfysik i 1970.
Smoots fætter, Oliver R. Smoot, studerede også på MIT (Massachusetts Institute of Technology) og blev berømt for Smoot-målingen af Harvard-broen mellem Cambridge og Boston. "Smoot"-længden blev markeret med maling over 360 gange på broen og bliver malet om hvert år. Oliver arbejdede senere som formand for American National Standards Institute.
Tidlig forskning
Professor Smoot begyndte at studere kosmologi og tog til Lawrence Berkeley National Laboratory, hvor han arbejdede sammen med Luis Walter Alvarez på eksperimentet HAPPE, en vejrballon, der blev sendt op i højden for at opdage antimaterie i den øvre atmosfære.
Derefter begyndte han at interessere sig for mikrobølger i kosmisk stråling, som Arno Allan Penzias og Robert Woodrow Wilson havde opdaget i 1964. Dette arbejde gav nye beviser for, hvad universet er lavet af. Nogle forskere mente, at universet roterede, hvilket ville betyde, at mikrobølgernes temperatur ville virke forskellig, når de blev målt fra forskellige vinkler. Med hjælp fra Alvarez og Richard A. Muller udviklede professor Smoot et radiometer til at måle forskellen i temperatur fra to vinkler med 60 graders afstand. Radiometeret blev anbragt på toppen af et Lockheed U-2 fly, men målingerne syntes at vise, at universet ikke roterede. Der blev dog registreret en anden forskel i mikrobølgetemperaturen på den ene side af himlen. De kaldte dette et dipolmønster og en Doppler-effekt af Jordens bevægelse. En dopplereffekt opstår, fordi Solen og Mælkevejen bevæger sig med næsten 600 km/s. De mener, at dette skyldes tyngdekraften fra den store tiltrækningskraft.
COBE
Målingerne fra radiometeret viste, at den ene side af himlen var anderledes end den anden, men det var overraskende, fordi man forventede, at der ville være mange forskelle over hele himlen. Smoot arbejdede på at finde disse mindre forskelle i slutningen af 1970'erne, da han gav NASA en idé om at lave en satellit med en detektor, der lignede den, der var monteret på Lockheed-flyet. Denne detektor ville være meget kraftigere, og den ville ikke blive påvirket af atmosfæren. NASA brugte 160 millioner dollars på satellitten og kaldte den COBE. COBE-satellitten blev forsinket, efter at rumfærgen Challenger blev ødelagt, men den blev opsendt med succes den 18. november, 1989. Efter mere end to år blev den 21. april 1992, hævdede COBE-forskningsholdet, at satellitten havde opdaget de små forskelle, som de ledte efter. Dette var meget vigtigt for studiet af det tidlige univers. Undersøgelsen var "bevis for universets fødsel". Professor Smoot sagde: "Hvis man er religiøs, er det som at se på Gud."
Mere end 1.000 forskere, ingeniører og andre medarbejdere har været med til at lave COBE. John Mather stod for hele projektet og de eksperimenter, der gjorde COBE muligt. George Smoot havde kontrol med at måle de små forskelle i strålingens temperatur.
Smoot arbejdede sammen med journalisten Keay Davidson fra San Francisco Chronicles om at skrive en bog med titlen Wrinkles in Time, der handler om holdets arbejde. I bogen The Very First Light skriver John Mather og John Boslough mere om COBE-historien. I Mathers bog står der, at professor Smoot gav nyheder om COBE til pressen, før NASA gjorde det. Dette skabte problemer mellem Smoot og Mather i fortiden.
Nyere arbejde
Efter COBE hjalp Smoot med et andet eksperiment med en stratosfærisk ballon kaldet MAXIMA-eksperimentet. Denne ballon foretog nogle bedre målinger end COBE. Smoot har fortsat med at studere kosmisk stråling og arbejder nu på tredje generation af COBE-satellitten Planck. Han arbejder også på udformningen af en Supernova/Acceleration Probe (SNAP), en satellit, som skal måle mørk energi. Han har også hjulpet med at analysere data fra Spitzer-rumteleskopet i forbindelse med måling af fjerninfrarød baggrundsstråling.
Kort over de CMB-fluktuationer, der er fundet af COBE.
Spørgsmål og svar
Q: Hvem er George Fitzgerald Smoot III?
A: George Fitzgerald Smoot III er en amerikansk professor i astrofysik og kosmologi.
Q: Hvad vandt George Smoot Nobelprisen i fysik for?
A: George Smoot vandt Nobelprisen i fysik i 2006 for sit arbejde med den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling og COBE sammen med John C. Mather.
Q: Hvad gjorde George Smoots arbejde med den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling og COBE muligt?
A: George Smoots arbejde med den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling og COBE gjorde det muligt at måle sorte huller og kosmisk stråling meget mere præcist, end det var muligt før.
Q: Hvilke nye beviser gav George Smoots arbejde til big-bang-ideen?
A: George Smoots arbejde gav nye beviser for big-bang-ideen om, at universet engang var en stor eksplosion.
Q: Hvilken satellit brugte George Smoot til at udføre sit arbejde?
A: George Smoot brugte Cosmic Background Explorer Satellite (COBE) til at udføre sit arbejde.
Q: Hvad sagde Nobelpriskomiteen om George Smoots arbejde med COBE?
A: Nobelpriskomiteen sagde, at "COBE-projektet også kan betragtes som udgangspunktet for kosmologi som en præcisionsvidenskab."
Q: Hvilken anden pris har professor Smoot vundet?
A: I 2003 blev professor Smoot tildelt Einstein-medaljen.
Søge