L'importance et la variété des découvertes et des contributions de Luis W. Alvarez (1911-1988) sont sans doute inégalées par aucun autre physicien du XXe siècle. Il a reçu de nombreux prix pour son travail au cours des années, y compris le prix Nobel de physique 1968 pour son travail sur une grande chambre à bulles d'hydrogène liquide.
Alvarez sera probablement mieux connu par le public pour des expériences ingénieuses qui ont appliqué la physique à d'autres sciences. Il a radiographié la pyramide de Khéphren en Egypte en utilisant le rayonnement cosmique, seulement pour y trouver
Il n'y avait pas de chambres non découvertes à l'intérieur. Son application de la physique élémentaire à la preuve de l'assassinat de John F. Kennedy a confirmé la conclusion de la Commission Warren selon laquelle un seul assassin était impliqué. Mais peut-être sa découverte la plus spectaculaire a été faite après sa «retraite» en sautant dans un domaine totalement nouveau, la paléontologie et la géologie. Avec des collaborateurs dont son fils, Walter, il a analysé une couche d'argile vieille de 65 millions d'années et a montré que la grande catastrophe écologique qui a tué les dinosaures était causée par l'impact d'un astéroïde ou d'une comète.
Alvarez est né le 13 juin 1911 à San Francisco. Il a commencé sa carrière à l'Université de Chicago. Son premier article publié (en tant que premier cycle) décrit une mesure de la longueur d'onde de la lumière à l'aide d'un phonographe, d'une lampe de salon et d'une baguette de jardin. En lisant la littérature de physique originale, il a trouvé un article de Hans Geiger qui décrit un nouveau type de détecteur pour les particules chargées. Il a procédé à la construction de l'un des premiers compteurs Geiger en Amérique. Alvarez a été le premier étudiant de premier cycle de Chicago à présenter les résultats de ses recherches au colloque départemental hebdomadaire, partageant le temps avec un professeur qui a rendu compte de la découverte du neutron par James Chadwick. Après avoir entendu l'exposé, Arthur Compton invita Alvarez à collaborer avec lui à une étude visant à déterminer la charge électrique du rayonnement cosmique primaire.
Le premier été d'Alvarez en tant qu'étudiant diplômé a été passé sur le toit de l'Hôtel de Genève à Mexico, son télescope Geiger reposant dans une brouette qui lui a permis d'inverser périodiquement l'orientation est-ouest de son appareil. Lui et Compton ont déterminé que les rayons cosmiques étaient
principalement chargé positivement, et donc probablement des protons. Après avoir reçu son doctorat En 1936, Alvarez a commencé à travailler avec Ernest O. Lawrence à l'Université de Californie, en partie grâce à des liens familiaux. Le père d'Alvarez, un médecin de l'équipe de la clinique Mayo, avait aidé Lawrence à obtenir de l'argent pour l'un de ses cyclotrons, et sa sœur était la secrétaire à temps partiel de Lawrence. En arrivant à l'ancien laboratoire de rayonnement, Alvarez a fait le premier de ses changements de carrière dramatiques alors qu'il se préparait à devenir un physicien nucléaire praticien. D'abord, il s'est familiarisé avec tous les instruments du laboratoire, leur utilisation et la physique qui en était faite. Il l'a fait en aidant tout le monde avec leurs expériences tout en devenant un opérateur de machine et réparateur qualifié.
Sortant du laboratoire à la fin de chaque journée, Alvarez a pris quelques volumes de revues de physique de la bibliothèque universitaire; il a fini par lire tous les articles de physique nucléaire publiés qui s'y trouvaient. Des années plus tard, il étonnerait ses collègues en reproduisant une courbe ou un fait peu connu glané dans ces premiers efforts. Il pouvait généralement citer les auteurs, le journal, l'année, et souvent l'emplacement du volume dans la bibliothèque et si l'article se trouvait sur une page de droite ou de gauche. En 1937, Hans Bethe avait publié son recueil en trois parties de tout ce qui était connu de la physique nucléaire. Alvarez a choisi d'abord de faire une mesure qui, selon Bethe, n'a pas pu être faite, puis de réfuter l'une des assertions de Bethe. En seulement quatre ans, Alvarez a découvert la radioactivité du tritium et la stabilité de l'hélium-3, le moment magnétique du neutron, et que les noyaux cannibalisent leurs propres électrons atomiques. Il a également démontré la dépendance de la force nucléaire vis-à-vis des spins, établi une nouvelle norme de longueur à l'aide du mercure 198 et fait les premières démonstrations expérimentales dans un domaine maintenant appelé physique des ions lourds.
La Seconde Guerre mondiale a mis fin à la carrière de physique nucléaire d'Alvarez. Il s'est rapidement retrouvé à Boston, essayant d'appliquer des ondes radio à haute fréquence pour atteindre des objectifs militaires. Utilisant des idées optiques apprises dans son travail de thèse, Luie a inventé le réseau linéaire à phases, qui a formé la base d'EAGLE, le premier système de bombardement radar. Il a également inventé VIXEN, un système pour déjouer les sous-marins allemands en diminuant la puissance d'un radar d'acquisition aéroporté à mesure qu'on s'approchait d'un sous-marin, de sorte que le capitaine d'écoute croyait que l'avion d'attaque s'en allait. Alvarez a résolu le problème de l'atterrissage des avions par mauvais temps en inventant l'approche de contrôle au sol basée sur le radar (GCA), pour laquelle il a remporté le Collier Air Trophy de 1946.
Après son retour au laboratoire de Berkeley après la guerre, Alvarez a fait un autre changement de carrière, à celui de physicien accélérateur de particules. Il a réalisé l'importance de la recherche en équipe et a regardé les méthodes de Lawrence et Ernest Rutherford. Comme eux, il a montré une capacité à sélectionner de bonnes personnes pour travailler avec lui.
Sa première machine d'après-guerre était l'accélérateur linéaire à protons, qui est devenu l'injecteur standard pour de nombreuses machines circulaires ultérieures à énergie plus élevée et est encore appelé "accélérateur Alvarez". En préparant son cours de physique nucléaire un matin, il a inventé le Tandem van de Graaff, qui a été commercialisé par High
Ingénierie de tension. Alvarez était un professeur superbe. Son cours en optique physique était complet. Les étudiants ont été initiés au spectre complet du rayonnement électromagnétique des rayons gamma aux ondes radio avec des récits fascinants sur la façon dont le radar a été utilisé pendant la bataille d'Angleterre.
Au milieu des années 1950, Donald Glaser a inventé un nouveau détecteur appelé une chambre à bulles. Alvarez a immédiatement vu le potentiel que cela pouvait avoir pour l'étude des particules à haute énergie nouvellement disponibles, si on pouvait le faire fonctionner avec de l'hydrogène liquéfié. Il a établi un groupe pour développer la chambre à bulles liquide-hydrogène de la première petite chambre à l'état stable à de grandes chambres pulsées. De façon caractéristique, il s'impatientait avec les petites chambres et en proposait un grand de 72 pouces de long. C'était presque huit fois la taille de celui qui était alors en action à Berkeley, et certaines personnes pensaient que ce serait un pas trop important. Alvarez était confiant que la chambre pourrait être faite pour fonctionner et il a convaincu les sources d'argent pour aider. La chambre de 72 pouces a aidé à l'identification de nombreuses nouvelles particules. C'est pour ce travail qu'il a reçu le prix Nobel de physique en 1968.
En 1977, on lui a présenté un morceau de roche qui avait été coupé d'une colline en Italie par son fils géologue, Walter. La roche contenait une mince couche d'argile. On lui a montré comment les fossiles microscopiques ("forams") dans la roche se sont éteints juste à la couche d'argile. Ces minuscules forams avaient été détruits à la couche d'argile. Ces minuscules forams avaient été détruits en même temps que les dinosaures avaient disparu. Alvarez a décrit plus tard son expérience en examinant ce rocher comme l'un des moments les plus excitants de sa vie. Les conséquences scientifiques, qui comprennent la théorie de l'hiver nucléaire, sont encore découvertes par des géologues, des paléontologues, des physiciens, des chimistes et des astronomes.
Alvarez a toujours résolu des problèmes pratiques qui ont influencé sa vie. Au début de la cinquantaine, il avait besoin de lentilles bifocales pour corriger sa vue, ce qui l'a convaincu qu'il devait y avoir une meilleure façon de résoudre ce problème. Le résultat fut son invention de la lentille à focale variable et la formation de Humphrey Instruments.
En visitant le Kenya, il était frustré par la façon dont l'image des animaux lointains a sauté dans le port d'observation de son appareil photo à main levée. Il ne pouvait tout simplement pas tenir l'appareil photo assez fermement pour stabiliser l'image. Il a ensuite inventé une série de dispositifs optiques stabilisés; et finalement il a formé Schwem Technologies pour les développer et les commercialiser.
En plus du Collier Air Trophy de 1946 et du prix Nobel de physique de 1968, Alvarez a également reçu la Médaille Einstein en 1961, la Médaille nationale des sciences en 1964, un membre en 1978 du Hall of Fame des inventeurs et le Wright de 1981 Prix.
Lectures supplémentaires sur Luis W. Alvarez
Alvarez a produit une vaste autobiographie. Une version en un seul volume, Alvarez: Aventures d'un physicien a été publié en 1987, une édition de poche en 1989. Il a été honoré par ses collègues avec Discovering Alvarez; Œuvres choisies de Luis W. Alvarez avec commentaire de ses étudiants et collègues, édité par W. Peter Trower (1987).