Chien-Shiung Wu ( chino :吳健雄; pinyin : Wú Jiànxióng ; Wade–Giles : Wu 2 Chien 4 -hsiung 2 ; 31 de mayo de 1912 - 16 de febrero de 1997) fue un físico experimental y de partículas chino-estadounidense que hizo importantes contribuciones. en los campos de la física nuclear y de partículas. Wu trabajó en el Proyecto Manhattan , donde ayudó a desarrollar el proceso para separar el uranio en isótopos de uranio-235 y uranio-238 mediante difusión gaseosa . Es mejor conocida por realizar el experimento de Wu , que demostró que la paridad no se conserva . Este descubrimiento resultó en que sus colegas Tsung-Dao Lee y Chen-Ning Yang ganaran el Premio Nobel de Física en 1957 , mientras que la propia Wu recibió el primer Premio Wolf de Física en 1978. Su experiencia en física experimental evocó comparaciones con Marie Curie . Sus apodos incluyen la "Primera Dama de la Física", la "Madame Curie china" y la "Reina de la Investigación Nuclear". [1] [2] [3]
Chien-Shiung Wu nació en la ciudad de Liuhe , Taicang en la provincia de Jiangsu , China, [4] el 31 de mayo de 1912, [5] el segundo de tres hijos de Wu Zhong-Yi (吳仲裔) y Fan Fu-Hua (樊復華). [6] La costumbre familiar era que los niños de esta generación tuvieran a Chien como primer carácter ( nombre de la generación ) de su nombre, seguido de los caracteres de la frase Ying-Shiung-Hao-Jie, que significa "héroes y figuras destacadas". En consecuencia, tenía un hermano mayor, Chien-Ying, y un hermano menor, Chien-Hao. [7] Wu y su padre eran muy cercanos y él fomentaba sus intereses apasionadamente, creando un ambiente en el que ella estaba rodeada de libros, revistas y periódicos. [8] La madre de Wu era maestra y valoraba la educación para ambos sexos. [9] Zhongyi Wu, su padre, era ingeniero y progresista social. [10] Participó en la Segunda Revolución de 1913 mientras estaba en Shanghai y se mudó a Liuhe después de su fracaso. [11] Zhongyi se convirtió en líder local. Creó una milicia que destruyó a los bandidos locales. También estableció la Escuela Ming De para niñas, siendo él mismo el director. [12]
Wu recibió educación primaria en la escuela Ming De. [13] Wu creció como un niño modesto e curioso en una familia acomodada. No jugaba afuera como los demás niños, sino que escuchaba la radio recién inventada por placer y conocimiento. También disfrutaba de la poesía y de los clásicos chinos como las Analectas , y de la literatura occidental sobre la democracia que su padre promovía en casa. Wu escuchaba a su padre recitar párrafos de revistas científicas en lugar de cuentos infantiles hasta que aprendió a leer. [14]
Wu dejó su ciudad natal en 1923 a la edad de 11 años para ir a la Escuela Normal de Mujeres No. 2 de Suzhou , que estaba a cincuenta millas de su casa. Este era un internado con clases para la formación de profesores, así como para la escuela secundaria regular, e introdujo materias de ciencias que poco a poco se convirtieron en una pasión creciente para el joven Wu. La admisión a la formación docente era más competitiva, ya que no cobraba matrícula ni alojamiento y garantizaba un trabajo al graduarse. Aunque su familia habría podido permitirse el lujo de pagar, Wu eligió la opción más competitiva y ocupó el noveno lugar entre alrededor de 10.000 solicitantes. [15]
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En 1929, Wu se graduó como la mejor de su clase y fue admitida en la Universidad Nacional Central de Nanjing . Según las regulaciones gubernamentales de la época, los estudiantes de las escuelas normales que deseaban pasar a las universidades debían desempeñarse como maestros de escuela durante un año. En el caso de Wu, esto sólo se aplicó nominalmente. Fue a enseñar en una escuela pública de Shanghai, cuyo presidente era el famoso filósofo Hu Shih . Hu se convirtió en un ícono político muy notable a quien Wu veía como un segundo padre y visitaba a Wu cuando estaba en los Estados Unidos. [16] Hu fue anteriormente maestra de Wu cuando tomó algunos cursos en el National China College y quedó impresionada cuando Wu, quien se sentó en el asiento delantero para ser notada por su héroe, terminó y perfeccionó la primera evaluación de tres horas en menos de dos. horas. [17] Sus mayores le aconsejaron "ignorar los obstáculos". Esto era similar a lo que su padre siempre le repetía: "Baja la cabeza y sigue caminando hacia adelante". [18] [19]
Aunque Wu terminó haciendo investigación científica, su escritura se consideró sobresaliente gracias a su formación inicial. Su caligrafía china fue elogiada por otros. Antes de matricularse en la Universidad Nacional Central, Wu pasó el verano preparándose para sus estudios con toda su fuerza habitual. Sintió que su experiencia y formación en la Escuela Normal para Mujeres de Suzhou eran insuficientes para prepararla para especializarse en ciencias. Su padre la animó a seguir adelante y le compró tres libros para que estudiara por su cuenta ese verano: trigonometría, álgebra y geometría. Esta experiencia fue el comienzo de su hábito de autoestudio y le dio suficiente confianza para especializarse en matemáticas en el otoño de 1930. [20]
De 1930 a 1934, Wu estudió en la Universidad Nacional Central (ahora conocida como Universidad de Nanjing ) y primero se especializó en matemáticas, pero luego se trasladó a física. [21] Se involucró en la política estudiantil. Las relaciones entre China y Japón eran tensas en ese momento y los estudiantes instaban al gobierno a adoptar una línea más fuerte con Japón. [22] Wu fue elegida como una de las líderes estudiantiles por sus colegas porque sentían que, dado que ella era una de las mejores estudiantes de la universidad, las autoridades perdonarían, o al menos pasarían por alto, su participación. Siendo así, tuvo cuidado de no descuidar sus estudios. [5] Ella encabezó protestas que incluyeron una sentada en el Palacio Presidencial en Nanjing , donde los estudiantes fueron recibidos por Chiang Kai-shek . [22]
Durante dos años después de graduarse, realizó estudios de posgrado en física y trabajó como asistente en la Universidad de Zhejiang . Se convirtió en investigadora del Instituto de Física de la Academia Sínica . [2] Su supervisora era Gu Jing-Wei, una profesora que había obtenido su doctorado en el extranjero en la Universidad de Michigan y animó a Wu a hacer lo mismo. Se convirtió en un importante modelo a seguir para el joven Wu, quien desarrolló confianza y, en ocasiones, era franco y honesto al dar consejos a amigos cercanos. [23] Wu fue aceptada por la Universidad de Michigan y su tío, Wu Zhou-Zhi, proporcionó los fondos necesarios. Se embarcó hacia los Estados Unidos con una amiga y química de Taicang , Dong Ruo-Fen (董若芬), en el SS President Hoover en agosto de 1936. [2] Sus padres y su tío la despidieron en el Huangpu Bund mientras abordaba el barco. [24] Su padre y su tío estaban muy tristes mientras su madre lloraba ese día, y Wu no sabía que nunca volvería a ver a sus padres. [25] Aunque su familia sobreviviría a la Segunda Guerra Mundial , ella solo visitaría a los miembros restantes de su familia décadas después, cuando realizó viajes a China en la década de 1970.
Wu y Dong Ruo-Fen llegaron a San Francisco , [8] donde los planes de Wu para realizar estudios de posgrado cambiaron después de visitar la Universidad de California, Berkeley . [21] Conoció al físico Luke Chia-Liu Yuan , un nieto de clase media de la concubina de Yuan Shikai (el autoproclamado presidente de la nueva República de China y Emperador de China durante seis meses antes de su muerte). [8] Como resultado de su linaje político, Luke no hablaba mucho sobre Yuan Shikai y Wu se burlaba de él después de descubrir la verdad, ya que su padre una vez se rebeló contra Yuan Shikai. [26] Yuan le mostró el Laboratorio de Radiación , cuyo director era Ernest O. Lawrence , quien pronto ganaría el Premio Nobel de Física en 1939 por su invención del acelerador de partículas ciclotrón . [8]
Wu quedó impactada por el sexismo en la sociedad estadounidense cuando se enteró de que en Michigan a las mujeres ni siquiera se les permitía usar la entrada principal, y decidió que preferiría estudiar en la más liberal Berkeley en California. [27] Wu también fue influenciada por su interés en las instalaciones de Berkeley que incluían el primer ciclotrón de Lawrence, pero su decisión decepcionaría a Dong, quien estudió por su cuenta en Michigan. Yuan la llevó a ver a Raymond T. Birge , el jefe del departamento de física, y él le ofreció a Wu un lugar en la escuela de posgrado a pesar de que el año académico ya había comenzado. [28] Wu abandonó firmemente sus planes de estudiar en Michigan y se matriculó en Berkeley. [29] Sus compañeros de clase en Berkeley incluían a Robert R. Wilson , quien como otros admiraba en secreto a Wu, [30] y George Volkoff ; [31] entre sus amigas más cercanas se encontraban la estudiante de posdoctorado Margaret Lewis y Ursula Schaefer , una estudiante de historia que decidió permanecer en los Estados Unidos en lugar de regresar a la Alemania nazi . [31] [32] Wu extrañaba muchísimo la cocina china y no estaba impresionada con la comida en Berkeley, por lo que siempre cenaba con amigos como Schaeffer en su restaurante favorito, el Tea Garden. [33] Wu y sus amigos obtendrían comidas gratis que no formaban parte del menú debido a su amistad con el propietario. [34] Wu solicitó una beca al final de su primer año, pero el jefe del departamento Birge tenía prejuicios contra los estudiantes asiáticos, y a Wu y Yuan se les ofreció un puesto de lector con un estipendio más bajo. Luego, Yuan solicitó y obtuvo una beca en Caltech . [35] Birge, sin embargo, respetaba a Wu por sus talentos y fue la razón por la que Wu pudo inscribirse a pesar de que el año académico ya había comenzado. [36]
Wu hizo rápidos progresos en su educación y en su investigación. Aunque Lawrence era oficialmente su supervisora, también trabajó en estrecha colaboración con el famoso físico italiano Emilio Segrè . Rápidamente se convirtió en su alumna favorita y los dos realizaron estudios sobre la desintegración beta, incluido el xenón, que proporcionarían resultados importantes en el futuro de las bombas nucleares. [37] Según Segrè, Wu era un estudiante popular y talentoso. [35] [38] En su autobiografía, el premio Nobel Luis Álvarez dijo de Wu:
Llegué a conocer a este estudiante de posgrado en este tiempo libre. Usaba la misma habitación de al lado y la llamaban "Gee Gee" [el apodo de Wu en Berkeley]. Era la física experimental más talentosa y hermosa que he conocido.
Segrè reconoció la brillantez de Wu y la comparó con su heroína Marie Curie , a quien Wu siempre citaba, pero dijo que Wu era más "mundana, elegante e ingeniosa". [39] Mientras tanto, Lawrence describió a Wu como "la física experimental más talentosa que jamás haya conocido, y que haría brillar cualquier laboratorio". [40] Cuando llegó el momento de presentar su tesis en 1940, tenía dos partes separadas presentadas de manera muy ordenada. La primera fue la bremsstrahlung , la radiación electromagnética producida por la desaceleración de una partícula cargada cuando es desviada por otra partícula cargada, típicamente un electrón por un núcleo atómico , siendo esta última sobre el Xe radiactivo. Ella investigó el primer estudio utilizando fósforo 32 emisor beta , un isótopo radiactivo que se produce fácilmente en el ciclotrón que Lawrence y su hermano John H. Lawrence estaban evaluando para su uso en el tratamiento del cáncer y como trazador radiactivo . [41] Esto marcó el primer trabajo de Wu con la desintegración beta , un tema en el que se convertiría en una autoridad. [42] [43]
La segunda parte de la tesis versó sobre la producción de isótopos radiactivos de Xe producidos por la fisión nuclear de uranio con ciclotrones de 37 y 60 pulgadas en el Laboratorio de Radiación . [42] [44] Su segunda parte sobre Xe y la fisión nuclear impresionó tanto a su comité, que incluía a Lawrence y J. Robert Oppenheimer , a quienes Wu llamaba cariñosamente "Oppie", que Oppenheimer creía que Wu sabía todo sobre la sección transversal de absorción de neutrones, concepto que se aplicaría cuando Wu se uniera al Proyecto Manhattan. [45]
Wu completó su doctorado en junio de 1940 y fue elegida miembro de Phi Beta Kappa , la sociedad de honor académica de Estados Unidos. A pesar de las recomendaciones de Lawrence y Segrè, no pudo conseguir un puesto docente en una universidad, por lo que permaneció en el Laboratorio de Radiación como becaria postdoctoral. [42] Debido a sus primeros logros, el Oakland Tribune publicó un número sobre ella titulado "Investigación excepcional sobre bombardeos nucleares realizada por una pequeña dama china". El informe bromeó,
Una pequeña niña china trabajó codo a codo con algunos de los mejores científicos estadounidenses en el laboratorio que estudiaba las colisiones nucleares. Esta chica es la nueva integrante del equipo de investigación de física de Berkeley. La Sra. Wu, o más apropiadamente la Dra. Wu, parece una actriz, una artista o una hija adinerada en busca de la cultura occidental. Podía ser callada y tímida frente a extraños, pero muy segura y alerta frente a físicos y estudiantes de posgrado. China siempre está en su mente. Se mostraba apasionada y emocionada cada vez que se hacía referencia a "China" y "democracia", ya que la democracia significaba tanto en la década de 1940. Se está preparando para regresar y contribuir a la reconstrucción de China.
Sus planes tendrían que cambiar cuando comenzara la Segunda Guerra Mundial. [46]
Wu y Yuan se casaron en la casa de Robert Millikan , supervisor académico de Yuan y presidente de Caltech, el 30 de mayo de 1942. [47] Ni las familias de la novia ni las del novio pudieron asistir debido al estallido de la Guerra del Pacífico . [48] Wu y Yuan se mudaron a la costa este de los Estados Unidos , donde Wu se convirtió en profesora asistente en Smith College , una universidad privada para mujeres en Northampton, Massachusetts , mientras Yuan trabajaba en radar para RCA . El trabajo le resultaba frustrante, ya que sus deberes implicaban únicamente enseñar y no había oportunidad de investigar. Apeló a Lawrence, quien escribió cartas de recomendación a varias universidades. Smith respondió nombrando a Wu profesora asociada y aumentando su salario. [49] Aceptó un trabajo en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey como la primera mujer miembro de la facultad en la historia del departamento de física, donde enseñó a oficiales de la marina. [50] [42]
En marzo de 1944, Wu se unió a los Laboratorios de Materiales de Aleación Sustitutos (SAM) del Proyecto Manhattan en la Universidad de Columbia . Vivía en un dormitorio allí y regresaba a Princeton los fines de semana. [51] El papel de los Laboratorios SAM, encabezados por Harold Urey , era apoyar el programa de difusión gaseosa ( K-25 ) del Proyecto Manhattan para el enriquecimiento de uranio . Wu trabajó junto a James Rainwater en un grupo dirigido por William W. Havens Jr. , [52] cuya tarea era desarrollar instrumentación para detectores de radiación. [42]
En septiembre de 1944, Wu fue contactado por el ingeniero del distrito de Manhattan, coronel Kenneth Nichols . Wu estaba frustrada por su falta de cátedras y se ofreció como voluntaria para ayudar en el proyecto. Al principio, a Wu se le asignó la tarea de comprobar el efecto de la radiación del reactor construyendo sus propios instrumentos; Más tarde, sin embargo, la contactaron para un papel mucho más importante. [53] El Reactor B recién puesto en servicio , el primer reactor nuclear práctico jamás construido, que estaba ubicado en el sitio de Hanford, se había topado con un problema inesperado, encendiéndose y apagándose a intervalos regulares. John Archibald Wheeler y su socio Enrico Fermi sospecharon que un producto de fisión , Xe-135 , con una vida media de 9,4 horas, era el culpable y podría ser un veneno o absorbente de neutrones. [54] Segrè luego recordó la tesis doctoral de 1940 que Wu había hecho para él en Berkeley sobre los isótopos radiactivos de Xe y le dijo a Fermi que "preguntara a la Sra. Wu". [55] El artículo sobre el tema aún no se había publicado, pero después de que Fermi se pusiera en contacto con Wu, Segrè visitó su dormitorio junto con Nichols y recogió el borrador mecanografiado preparado para Physical Review . Las sospechas de Fermi y Wheeler se hicieron realidad, el artículo de Wu verificó, sin saberlo, que Xe-135 era de hecho el culpable del Reactor B; resultó tener una sección transversal de absorción de neutrones inesperadamente grande . [52] Wu, desconfiada de que su publicación diera información a otras naciones sobre la carrera armamentista de la guerra, esperó unos meses hasta noviembre de 1944, cuando ella y Segrè presentaron un estudio completo sobre estos resultados, que se publicó meses antes de las bombas. fueron utilizados el año siguiente. [56] [57] [58]
Wu también utilizó sus hallazgos en la separación de uranio radiactivo para construir el modelo estándar para producir uranio enriquecido para alimentar las bombas atómicas en las instalaciones de Oak Ridge, Tennessee, así como para construir innovadores contadores Geiger . [59] Como muchos físicos involucrados en sus últimos años, Wu más tarde se distanció del Proyecto Manhattan debido a su resultado destructivo y recomendó al presidente taiwanés Chiang Kai-shek en 1962 que nunca construyera armas nucleares. Sin embargo, le alegró saber que su familia estaba a salvo en China. [60] [61] Años más tarde, Wu en una rara ocasión habló sobre su participación en la construcción de la bomba,
¿Crees que la gente es tan estúpida y autodestructiva? No. Tengo confianza en la humanidad. Creo que algún día viviremos juntos en paz. [62]
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Después del final de la guerra en agosto de 1945, Wu aceptó una oferta de un puesto como profesor investigador asociado en Columbia. [63] Permanecería en Columbia por el resto de su carrera y fue nombrada profesora asociada por primera vez en 1952, lo que la convirtió en la primera mujer en convertirse en profesora titular de física en historia universitaria. [64] [65]
En noviembre de 1949, Wu experimentó con las conclusiones del experimento mental EPR de Einstein , que denominó al entrelazamiento cuántico "acción espeluznante a distancia". [66] Wu fue la primera en establecer el fenómeno y la validez del entrelazamiento utilizando fotones mediante la observación de la correlación angular, ya que su resultado confirmó los cálculos de Maurice Pryce y John Clive Ward sobre la correlación de las polarizaciones cuánticas de dos fotones que se propagan en direcciones opuestas. [67] Específicamente, el experimento llevado a cabo por Wu fue la primera confirmación importante de los resultados cuánticos relevantes para un par de fotones entrelazados aplicables a la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) . [68] [69] [70] [71]
Después de la Segunda Guerra Mundial, se restableció la comunicación con China y Wu recibió una carta de su familia, [72] pero los planes de visitar China se vieron interrumpidos por la guerra civil . [73] Debido a la guerra civil y la toma de poder comunista liderada por Mao Zedong , Wu no regresaría a China hasta décadas después para encontrarse con su tío sobreviviente y su hermano menor. Aunque Wu no apoyó a Mao, tampoco respetaba particularmente al ahora depuesto presidente Chiang Kai-shek y su esposa Soong Mei-ling . Wu encontró que Soong tenía conciencia de clase, mientras que Chiang, ahora radicado en Taiwán , era demasiado complaciente con los asuntos exteriores y estaba dispuesto a dejar que Soong manejara los asuntos diplomáticos por él. [74] Sin embargo, decidió prestar un poco más de apoyo a la República de China o Taiwán, ya que su maestro Hu tenía estrechos vínculos con la antigua república. [75] Debido a la guerra, muchos fueron desplazados y los estudiantes más jóvenes se irían a los Estados Unidos , mientras que los académicos en Estados Unidos no podían regresar a casa. [76] Extrañaba profundamente a China y a menudo iba con Luke a comprar telas para hacer su propio qipao como una forma de recordar el país, que siempre usaba debajo de su bata de laboratorio. [77]
Wu también estaba ocupada debido al nacimiento de su hijo, Vincent (袁緯承 Yuán Wěichéng ), en 1947. [78] Vincent se convirtió en físico como sus padres y asistió a Columbia, siguiendo los pasos de Wu. [79] [80] Al final de la guerra civil en 1949, Yuan se unió al Laboratorio Nacional Brookhaven y la familia compró otra casa en Long Island . [81] Yuan viajaba regularmente a Brookhaven en Long Island y los fines de semana regresaba a la casa de la familia en Manhattan, cerca de la Universidad de Columbia , donde Wu trabajó como su primera profesora de física. [82] Después de que los comunistas llegaron al poder en China ese año, el padre de Wu le escribió instándola a no regresar. Dado que su pasaporte había sido emitido por el gobierno del Kuomintang , le resultó difícil viajar al extranjero ya que lugares como Suiza no reconocían su pasaporte. A veces, su amigo en Suiza, el físico Wolfgang Pauli , tenía que conseguirle visas especiales sólo para entrar al país. Esto finalmente la llevó a decidir quedarse en los Estados Unidos. Con la ayuda del presidente de Columbia, Charles H. Townes , Wu se convertiría en ciudadano estadounidense en 1954. [81] [79]
En su investigación de posguerra, Wu, ahora una física establecida, continuó investigando la desintegración beta. Enrico Fermi había publicado su teoría de la desintegración beta en 1934, pero un experimento de Luis Walter Álvarez había producido resultados que discrepaban de la teoría. [83] Wu se propuso repetir el experimento y verificar el resultado. [84] Wu ya había invertido mucho en trabajar sobre la desintegración beta cuando abordó el tema en UC Berkeley. [85] En el año 1949, Wu estableció completamente la teoría de Fermi y mostró cómo funcionaba la desintegración beta, especialmente en la creación de electrones, neutrinos y positrones. [86] Supuestamente, la mayoría de los electrones deberían salir del núcleo a altas velocidades.
Después de una cuidadosa investigación, Wu sospechó que el problema era que una película gruesa y desigual de sulfato de cobre (II) ( CuSO
4) se estaba utilizando como fuente de rayos beta de cobre-64 , lo que provocaba que los electrones emitidos perdieran energía. Para solucionar este problema, adaptó una forma más antigua del espectrómetro , un espectrómetro solenoidal. Añadió detergente al sulfato de cobre para producir una película fina y uniforme. Luego demostró que las discrepancias observadas eran resultado de un error experimental; sus resultados fueron consistentes con la teoría de Fermi. [87] Ahora se demostró que las velocidades de los electrones que se producían comúnmente en los experimentos eran significativamente más lentas. Así, al analizar los materiales radiactivos utilizados por investigadores anteriores, demostró que ésta era la causa del problema y no errores teóricos. Wu se estableció así como la física líder en desintegración beta. [88] [89] Su trabajo sobre la desintegración beta resultó enormemente beneficioso para sus investigaciones posteriores y para la física moderna en general. [90]
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En Columbia, Wu conoció personalmente al físico teórico nacido en China Tsung-Dao Lee . A mediados de la década de 1950, Lee y otro físico teórico chino, Chen Ning Yang , llegaron a cuestionar una ley hipotética de la física de partículas elementales , la "ley de conservación de la paridad ". Un ejemplo que puso de relieve el problema fue el enigma de las partículas theta y tau , dos mesones extraños y aparentemente con cargas diferentes . Eran tan similares que normalmente se considerarían la misma partícula, [91] pero se observaron diferentes modos de desintegración que resultaron en dos estados de paridad diferentes, lo que sugiere queΘ+yτ+eran partículas diferentes, si se conserva la paridad:
La investigación de Lee y Yang sobre los resultados experimentales existentes los convenció de que la paridad se conservaba para las interacciones electromagnéticas y para la interacción fuerte . Por esta razón, los científicos esperaban que esto también fuera cierto para la interacción débil , pero no se había probado, y los estudios teóricos de Lee y Yang demostraron que podría no ser cierto para la interacción débil. Lee y Yang diseñaron en lápiz y papel un experimento para probar la conservación de la paridad en el laboratorio. Debido a su experiencia en la elección y posterior elaboración del hardware, configuración y procedimientos de laboratorio, Wu informó a Lee que podía llevar a cabo el experimento . [92] [93]
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Wu decidió hacer esto tomando una muestra de cobalto-60 radiactivo y enfriándola a temperaturas criogénicas con gases líquidos . El cobalto-60 es un isótopo que se desintegra mediante emisión de partículas beta , y Wu también era un experto en desintegración beta . Se necesitaban temperaturas extremadamente bajas para reducir la cantidad de vibración térmica de los átomos de cobalto a casi cero. Además, Wu necesitaba aplicar un campo magnético constante y uniforme a través de la muestra de cobalto-60 para hacer que los ejes de giro de los núcleos atómicos se alinearan en la misma dirección. Para este trabajo criogénico necesitaba las instalaciones de la Oficina Nacional de Estándares y su experiencia en el trabajo con gases líquidos, y viajó con su equipo a su sede en Maryland para realizar los experimentos. [94]
Los cálculos teóricos de Lee y Yang predijeron que las partículas beta de los átomos de cobalto-60 se emitirían asimétricamente y la hipotética "ley de conservación de la paridad" no era válida. El experimento de Wu demostró que éste es efectivamente el caso: la paridad no se conserva bajo las interacciones nucleares débiles.Θ+yτ+son de hecho la misma partícula, que hoy se conoce como kaon ,k+. [95] [96] [97] Este resultado pronto fue confirmado por sus colegas de la Universidad de Columbia en diferentes experimentos, y tan pronto como se publicaron todos estos resultados, en dos artículos de investigación diferentes en el mismo número de la misma revista de física, Los resultados también fueron confirmados en muchos otros laboratorios y en muchos experimentos diferentes. [98] [99]
El descubrimiento de la violación de la paridad fue una contribución importante a la física de partículas y al desarrollo del modelo estándar . En realidad, el descubrimiento sentó las bases para el desarrollo del modelo, ya que el modelo se basaba en la idea de simetría de partículas y fuerzas y en cómo las partículas a veces pueden romper esa simetría. [100] [101] La amplia cobertura de su descubrimiento llevó al descubridor de la fisión Otto Frisch a mencionar que aquellos en Princeton solían decir que su experimento fue el más impactante desde el experimento de Michelson-Morley que inspiró la Teoría de la Relatividad de Einstein . [102] La AAUW lo llamó la solución al mayor enigma de la ciencia. [103] Más allá de mostrar la característica distintiva de interacción débil de las otras tres fuerzas de interacción convencionales, esto eventualmente condujo a la violación general del CP o la violación de la simetría de paridad de conjugación de carga. [104] Esta violación significó que los investigadores pudieran distinguir la materia de la antimateria y crear una solución que explicaría la existencia del universo como uno que está lleno de materia. [105] Esto se debe a que la falta de simetría dio la posibilidad de un desequilibrio materia-antimateria que permitiría que la materia existiera hoy a través del Big Bang . [106]
En reconocimiento a su trabajo teórico, Lee y Yang recibieron el Premio Nobel de Física en 1957. [107] El comité del Nobel omitió la contribución crítica de Wu que proporcionó la confirmación experimental que demostraba la violación del CP a través de su riguroso experimento. [108] [109] Yang y Lee intentaron nominar a Wu para un futuro premio Nobel y le agradecieron en sus discursos. Fue nominada al menos siete veces antes de 1966, cuando el comité del Nobel anunció que ocultaría su lista de nominados para evitar una mayor controversia pública. [110] El premio Nobel de 1988, Jack Steinberger, lo llamó frecuentemente el mayor error del comité Nobel. El papel de Wu en el descubrimiento no fue honrado públicamente hasta 1978, cuando recibió el Premio Wolf inaugural . El amigo de Wu, Pauli, que se destacó por ser el creador del principio de exclusión de Pauli , estaba seguro de que la paridad era cierta y quedó impactado con el descubrimiento. Él, como muchos otros físicos conocidos, perdió una gran apuesta hipotética por apostar contra el resultado final. Más tarde escribió sobre sus sentimientos sobre el descubrimiento a su colega de Princeton, John M. Blatt : "No sé si alguien le ha escrito todavía sobre la muerte repentina de la paridad. La señorita Wu ha hecho un experimento con la desintegración beta del Co orientado. núcleos que muestra que la paridad no se conserva en la desintegración β... Todos estamos bastante conmocionados por la muerte de nuestra muy querida amiga, la paridad. [111] Más tarde se sintió aún más confundido cuando se enteró de que a Wu se le negó el premio Nobel, e incluso creyó que había predicho el evento a través del análisis de sus sueños realizado por el Dr. Carl Gustav Jung . [112] [113]
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Wu rápidamente se convirtió en profesora titular en 1958, y más tarde fue nombrada la primera profesora de Física Michael I. Pupin en 1973. [114] Algunos de sus traviesos estudiantes la llamaron la Dama Dragón , en honor al personaje de ese nombre en la tira cómica. Terry and the Pirates debido al rigor y los altos estándares de excelencia de Wu. [115] Independientemente de esto, Wu en realidad trataba a sus estudiantes como a sus hijos y, a menudo, almorzaba con ellos y conocía a su entorno. [116] Hacía esto mientras trabajaba desde las 8 am hasta las 7 u 8 de la tarde, con su salario aún muy bajo hasta que aumentó drásticamente después de que Robert Serber fuera instalado como nuevo presidente. [117] Sus descubrimientos demostraron ser importantes en la física y su trabajo incluso se trasladó a la biología y la medicina, donde sus contribuciones se volvieron extremadamente influyentes para ciertos estudios sobre los cambios moleculares en los glóbulos rojos que causaban la anemia falciforme o la anemia. [118]
En diciembre de 1962, Wu demostró experimentalmente una forma universal y una versión más precisa del antiguo modelo de desintegración beta de Fermi, [119] confirmando la hipótesis de la corriente vectorial conservada (CVC) de Richard Feynman y Murray Gell-Mann en el camino hacia el modelo estándar. Ella publicaría los resultados el año siguiente. En este experimento, Gell-Mann se acercó a ella después de que él y Feynman se dieron cuenta de que necesitaban un experto en física experimental para probar su hipótesis. Gell-Mann le suplicó a Wu: "¿Cuánto tiempo te persiguieron Yang y Lee para que continuaras con su trabajo?" [120] Su hipótesis fue influenciada por la demostración de Wu de que la paridad no se conservaba, lo que puso en duda otras suposiciones que los físicos habían hecho sobre la interacción débil. La cuestión era que si la paridad no se puede conservar en la interacción de fuerzas débiles, entonces la conservación de la conjugación de cargas también podría estar en disputa. La conservación y la simetría eran leyes básicas que se aplicaban al electromagnetismo, la gravedad y la interacción fuerte, por lo que durante décadas se había asumido que también debían ser válidas para la interacción débil hasta que Wu desacreditó estas leyes. Esto también fue crucial para el futuro descubrimiento de la fuerza electrodébil .
Wu trabajó con varios estudiantes asistentes, incluidos YK Lee, Mo Wei o LW Mo, y Lee Rong-Gen de Corea. Utilizando un acelerador Van de Graaff en Columbia con haces de protones, hidrógeno pesado y helio, pudieron realizar su notable experimento. Los espectros de rayos beta se midieron en la espectroscopia del magnetómetro a quince metros del acelerador. Las fuentes de desintegración beta B-12 y N-12 se produjeron en el magnetómetro. Los laboratorios estuvieron cerrados durante la medianoche y Mo tuvo que crear un duplicado de la llave para que todos pudieran entrar y salir del laboratorio durante las primeras horas de la mañana. Mo acompañaría a Wu a su apartamento en Manhattan. El descubrimiento de Wu fue presentado en el hotel Hilton el 26 de enero de 1963. Wu estaba satisfecho con el logro y mencionó que proporcionaba una base completa para la teoría de la desintegración beta de Fermi, además de proporcionar apoyo para la teoría del neutrino de dos componentes, que estableció por primera vez su experimento de paridad. [121] Feynman estaba muy contento con el anuncio y estaba tan orgulloso del resultado que llamó a la teoría CVC, junto con su diagrama y su trabajo en electrodinámica cuántica , uno de sus mejores logros científicos. [122] [123]
Más adelante, en la década de 1960, Wu realizó más experimentos sobre la desintegración beta, específicamente sobre la desintegración beta doble . Entró en una mina de sal de 2.000 pies de profundidad debajo del lago Erie en Ohio para investigar átomos muónicos en los que los muones reemplazan a los electrones en los átomos normales. El trabajo realizado aquí allanaría el camino para su futuro descubrimiento en los años 1980. [96]
Más tarde, Wu escribió un libro de texto con Steven Moszkowski titulado Beta Decay , que se publicó en 1966. [117] Fue el primer estudio exhaustivo sobre la desintegración beta, y el libro rápidamente se convirtió en la referencia estándar sobre el tema; sigue siendo una de las referencias estándar del siglo XXI. [124] [125]
El hermano mayor de Wu murió en 1958, su padre al año siguiente y su madre en 1962. El Departamento de Estado de los Estados Unidos había impuesto severas restricciones a los viajes de sus ciudadanos a países comunistas, por lo que a Wu no se le permitió visitar China continental para asistir a sus funerales. . [126] Vio a su tío, Wu Zhou-Zhi, y a su hermano menor, Wu Chien-Hao, en un viaje a Hong Kong en 1965. Después de la visita de Nixon a China en 1972 , las relaciones entre los dos países mejoraron y ella visitó China. nuevamente en 1973. Wu estuvo a punto de visitarlo en 1956, pero decidió quedarse en los Estados Unidos para terminar su famoso experimento mientras su esposo visitaba China. Cuando regresó, su tío y su hermano habían muerto en la Revolución Cultural y las tumbas de sus padres habían sido destruidas. Fue recibida por Zhou Enlai , quien personalmente se disculpó por la destrucción de las tumbas. Después de esto, regresó a China y Taiwán varias veces. [127]
A finales del siglo XX, Wu siguió siendo vista como la física experimental más importante del mundo y muchos continuaron pidiéndole orientación para probar ciertas hipótesis. [128] Herwig Schopper , director general del CERN , comentó que los físicos creían que "si el experimento fue realizado por Wu, debe ser correcto". [129] Realizó experimentos sobre la espectroscopia de Mössbauer y su aplicación en el estudio de la anemia falciforme . Investigó sobre los cambios moleculares en la deformación de las hemoglobinas que provocan esta forma de anemia. También investigó sobre el magnetismo en la década de 1960. [126] Wu trabajaría más tarde en el teorema de Bell , que mostró resultados que confirmaron la interpretación ortodoxa de la mecánica cuántica. [130]
Más tarde, Wu se volvió más franco. Protestó por el encarcelamiento en Taiwán de los suegros del físico Kerson Huang en 1959 y del periodista Lei Chen en 1960. [131] Con la ayuda de su maestro Hu Shih, los suegros de Huang finalmente fueron liberados bajo fianza. El presidente Chiang Kai-shek redujo la sentencia de Lei a diez años. [132] En 1964, se pronunció contra la discriminación de género en un simposio en el Instituto de Tecnología de Massachusetts . [133] "Me pregunto", preguntó a su audiencia, "si los diminutos átomos y núcleos, o los símbolos matemáticos, o las moléculas de ADN tienen alguna preferencia por el tratamiento masculino o femenino", lo que obtuvo un fuerte aplauso del público. [134] Cuando los hombres se referían a ella como profesora Yuan, ella inmediatamente los corrigió y les dijo que ella era la profesora Wu. [135]
En 1975, el presidente del departamento de física, Serber, descubrió que Wu tenía un salario mucho más bajo que el de sus colegas masculinos, pero que ella nunca había informado sobre ello, por lo que ajustó su salario para igualarlo al de sus homólogos masculinos, incluso si a Wu solo le importaba el investigación en Colombia. [136] Wu bromeó más tarde:
En China hay muchísimas mujeres en física. En Estados Unidos existe la idea errónea de que todas las mujeres científicas son solteronas desaliñadas. Esto es culpa de los hombres. En la sociedad china, una mujer es valorada por lo que es y los hombres la alientan a lograr logros, pero ella sigue siendo eternamente femenina. [137]
Las defensas y convicciones de Wu mantuvieron una fuerte prioridad para el avance de las ciencias. Más tarde, en 1975, como la primera mujer presidenta de la Sociedad Estadounidense de Física , Wu se reunió con el presidente Gerald Ford para solicitarle formalmente que creara un organismo científico asesor para el presidente, lo que el presidente Ford concedió y promulgó como ley la formación de la Oficina de Ciencia y Política Tecnológica . [138]
Wu también siguió defendiendo las cuestiones de derechos humanos mientras protestaba por la represión en China que siguió a la masacre de la Plaza de Tiananmen de 1989 . [139] En 1978, recibió el primer Premio Wolf de Física. Uno de sus criterios consideraba a aquellos que se pensaba que merecían ganar un Premio Nobel sin recibirlo. [140] Se jubiló en 1981 [133] y se convirtió en profesora emérita . [141]
Wu pasaría la mayor parte de su tiempo en sus últimos años visitando la República Popular China , Taiwán y diferentes estados americanos. Se hizo reconocida por su firme promoción de la enseñanza de materias STEM a todos los estudiantes, independientemente de su género o cualquier otra causa discriminatoria. Wu sufrió un derrame cerebral el 16 de febrero de 1997 en la ciudad de Nueva York. Una ambulancia la llevó rápidamente al Centro Hospitalario St. Luke's-Roosevelt, donde fue declarada muerta. Su nieta, Jada Wu Hanjie, comentó: "Yo era joven cuando vi a mi abuela, pero su modestia, rigor y belleza estaban arraigados en mi mente. Mi abuela había enfatizado mucho entusiasmo por el desarrollo científico y la educación nacional, lo que realmente admiro". [142] [124]
Durante su jubilación, Columbia organizó una celebración "en honor a la Primera Dama de la Física", que obtuvo una gran acogida, y posteriormente celebró un banquete en el restaurante Qian Jia Fu de Broadway . El galardonado profesor polaco-estadounidense Isidor Rabi calificó a Wu como alguien que había hecho mayores contribuciones a la ciencia que Marie Curie, a pesar de su apodo de "Madame Curie china". Maurice Goldhaber bromeó más tarde: "La gente evita hacer experimentos en desintegración beta, simplemente porque saben que Wu Chien-Shiung hará un trabajo mejor que nadie". [143] Los otros físicos fueron encuestados para conocer sus opiniones sobre las mejores físicas femeninas, con Wu, Lise Meitner y Curie en diferentes órdenes dependiendo de sus estándares; Leon Lederman señaló que Curie y Wu estaban igualmente por encima de Meitner, mientras que Valentine Telegdi clasificó a Wu en primer lugar entre las físicas. [144] Independientemente de las diferentes opiniones, Wu era muy apreciado por los miembros de la comunidad científica. [145]
De acuerdo con los deseos de Wu, sus cenizas fueron enterradas en el patio de la escuela Ming De que había fundado su padre y a la que ella había asistido cuando era niña. [139]
Una forma de solucionar la dificultad es suponer que la paridad no se conserva estrictamente, de modo que
Θ+yτ+Hay dos modos diferentes de desintegración de la misma partícula, que necesariamente tiene un único valor de masa y una única vida útil.
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