John Alexander Simpson (3 de noviembre de 1916 – 31 de agosto de 2000) fue un físico y educador científico estadounidense. Estaba profundamente comprometido con la educación del público y de los líderes políticos sobre la ciencia y sus implicaciones, sobre todo como fundador principal del Bulletin of the Atomic Scientists y miembro durante mucho tiempo de la Junta de patrocinadores de la organización. [1]
Es conocido por inventos como el contador proporcional de partículas α de flujo de gas (para medir los rendimientos de plutonio en presencia de productos de fisión de alta intensidad ) y el monitor de neutrones , [1] y por haber lanzado al espacio varios de los instrumentos que creó, como un monitor de flujo de polvo [ ancla rota ] a bordo de la nave espacial Stardust . [2]
Simpson pasó su carrera como instructor e investigador en el Instituto Enrico Fermi y el Departamento de Física de la Universidad de Chicago , donde realizó experimentos en física nuclear y con rayos cósmicos . Su investigación continuó hasta unas semanas antes de su muerte. [1] [3] [4] Murió de neumonía que contrajo en el hospital después de una exitosa cirugía de corazón . [1] [3] [4] El año en que murió, sus instrumentos en el espacio habían estado enviando datos durante casi 40 años. [3]
Nacido en Portland, Oregón , Simpson fue un clarinetista y saxofonista consumado en sus primeros años, recibiendo un premio en la escuela secundaria por su virtuosismo . [1] Recibió una licenciatura en el Reed College en 1940, donde se interesó en la historia de la ciencia y la tecnología desde los griegos hasta la Edad Media hasta los descubrimientos más recientes en astronomía y física . [1] [5] [6] Obtuvo una maestría en la Universidad de Nueva York en 1943 y un doctorado un año después. [4] [7] Fue en la Universidad de Nueva York en 1943 cuando Simpson fue invitado a trabajar en la Universidad de Chicago . Volney Wilson, un administrador del Laboratorio Metalúrgico de la universidad , le pidió que ayudara a inventar instrumentos para medir altos niveles de radiactividad . Le costó mucho convencerlo, pero Simpson finalmente aceptó ayudar. [5]
Simpson comenzó su carrera profesional como físico en 1943, donde actuó como líder de grupo en el Proyecto Manhattan . [1] [3] El Proyecto Manhattan era el nombre en clave de un proyecto de los Estados Unidos con el Reino Unido y Canadá llevado a cabo durante la Segunda Guerra Mundial para desarrollar las primeras bombas atómicas . Era común que los gobiernos reclutaran físicos durante la Segunda Guerra Mundial para tales tareas. Simpson había aceptado la oferta después de reconocer las implicaciones sociales y humanas de la energía nuclear y quería participar en su desarrollo. Debido a esto, Simpson se convirtió en miembro fundador y primer presidente de los Científicos Atómicos de Chicago en agosto de 1945, un día después de que Estados Unidos lanzara la bomba atómica sobre Hiroshima y dos años después del inicio de su carrera. [1] [8] También fue cofundador ese mismo año del Boletín de los Científicos Atómicos . El objetivo del boletín era explicar las implicaciones de la bomba atómica y proporcionar cursos de acción racionales en respuesta a las implicaciones. [1] En la edición del 29 de octubre de 1945 de Life , Simpson, junto con Eugene Rabinowitch , hablaron sobre su participación en la energía nuclear y dijeron que los científicos por primera vez habían reconocido una responsabilidad moral de advertir sobre el peligro de cualquier uso futuro de armas nucleares . Simpson sintió que los científicos e ingenieros ya no podían permanecer al margen de las consecuencias de su trabajo. [2]
En ese mismo año, Simpson comenzó a trabajar como profesor de física en la Universidad de Chicago, donde permaneció durante toda su carrera, participando en investigaciones hasta poco antes de su muerte en agosto de 2000. En 1945, también trabajó como asesor no oficial del senador de Connecticut Brien McMahon, después de tomarse una licencia de la universidad. Como parte del cuerpo docente de la universidad, Simpson inventó y patentó un "contador proporcional de partículas α de flujo de gas para medir los rendimientos de plutonio en presencia de productos de fisión de alta intensidad" al canalizar el gas portador de plutonio a través del propio contador. [1]
Simpson tiene 15 patentes bajo su nombre, que incluyen el contador proporcional multihilo , un dispositivo que mejora la precisión y la velocidad de lectura de la radiación, y el monitor de neutrones . [1] [9] Nancy Farley Wood trabajó con Simpson y se le atribuye el desarrollo y la producción de los detectores de radiación para el laboratorio. [10] [11] [12] [13]
Simpson fue un pionero en el estudio de los rayos cósmicos . A partir de 1946 con investigaciones sobre los neutrones de los rayos cósmicos en la atmósfera inferior (desarrolladas a partir del trabajo previo a la Segunda Guerra Mundial de Serge Korff ), contribuyó significativamente a lo largo de los años al desarrollo del campo con sus investigaciones científicas. [1] [8] Las contribuciones de Simpson fueron únicas en el sentido de que realizó su trabajo de una manera que impulsó los logros y las carreras de otros a su alrededor. En 1955, le dio a Eugene N. Parker un trabajo como investigador asociado en el Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago, y su progreso fue en gran medida una consecuencia del apoyo continuo de Simpson. En 1949, Simpson contribuyó al descubrimiento de que el efecto de latitud visto con neutrones es alrededor de 20 veces mayor que con cámaras de ionización ; en 1951, descubrió que las variaciones de tiempo también son mucho mayores. Había reconocido el potencial de los neutrones y las partículas de rayos cósmicos de menor energía para explorar las causas de las variaciones de tiempo. Ese año también inventó el monitor de neutrones para satisfacer la necesidad de un detector de neutrones terrestre estable. Para ello, estableció estaciones de monitorización de neutrones en varios lugares, entre ellos Huancayo (Perú) , Ciudad de México (México) , Sacramento Peak (Nuevo México ), Climax (Colorado ) y Chicago (Illinois) . [1]
En 1954 y 1955, Simpson exploró las variaciones globales y temporales de los rayos cósmicos en estas estaciones de monitoreo de neutrones en todo el mundo. En 1956, una llamarada gigante de rayos cósmicos proporcionó la primera visión directa de la composición del espacio interplanetario . [1] En ese momento, la comunidad científica en torno a los rayos cósmicos y la actividad solar había crecido enormemente. Simpson fue uno de los 12 científicos responsables de organizar y coordinar el Año Geofísico Internacional (1957-1958), lo que ayudó a convertirlo en un gran éxito. [1] [4]
A finales de 1957, tras el lanzamiento del Sputnik por parte de la Unión Soviética , Simpson, al darse cuenta de la necesidad de que Estados Unidos enviara instrumentos al espacio, expuso la situación científica y sus planes para dicha actividad al rector de la Universidad , Lawrence Kimpton . Kimpton concedió a Simpson 5.000 dólares para poner en marcha el proyecto y se asoció con Peter Meyer para desarrollar pequeños detectores de partículas ligeros adecuados para el entorno espacial. El primer detector de partículas de Simpson se lanzó en 1958 en la nave espacial Pioneer 2 .
En 1962, Simpson y el profesor Peter Meyer fundaron el Laboratorio de Astrofísica e Investigación Espacial (LASR), que se construyó en el Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago. La NASA contribuyó a la construcción del laboratorio y financió un edificio para el LASR, que se terminó de construir en 1964. En el laboratorio se concentraron bajo un mismo techo el desarrollo de instrumentos y la investigación espacial, junto con la investigación teórica relacionada con los resultados de las investigaciones en curso y los experimentos espaciales.
En 1965, Simpson, junto con sus estudiantes y colaboradores, construyó los primeros detectores de rayos cósmicos que visitaron Marte . También se convirtió en el primero en visitar Júpiter (en 1973), Mercurio (1974) y Saturno (1979). [1] [3] La misión de Júpiter detectó por primera vez la población de electrones relativistas (3-30 MeV) que emitía el planeta; se observaron electrones dentro de la magnetosfera joviana y luego escapando a distancias de al menos 1 UA . La detección de Simpson en 1974 es lo que estableció por primera vez que los campos magnéticos observados en Mercurio no eran transportados desde el Sol por el viento solar , sino que, de hecho, pertenecían al propio planeta. Simpson había estado ayudando a desarrollar la misión desde su concepto desde 1959. [1] Además, en 1980, su detección de una pequeña brecha en la distribución de partículas energéticas atrapadas en el campo magnético de Saturno indicó la presencia de una pequeña luna no detectada previamente que orbitaba en esa posición en el espacio y absorbía partículas que de otro modo se encontrarían. Posteriormente, los científicos identificaron la luna de Saturno [ ¿cuál? ] ópticamente. [1] En 1976 y 1982, Simpson también detectó ráfagas de partículas energéticas asociadas con el paso de ondas de choque en el viento solar, y proporcionó evidencia de que la transición sirve como un acelerador eficiente de partículas.
En 1970, Simpson, William Dietrich y John David Anglin descubrieron que algunas llamaradas solares impulsivas producen partículas energéticas, entre las que el helio-3 (un isótopo ligero no radiactivo del helio con dos protones y un neutrón ) es al menos diez veces más abundante que el helio-4 (otro isótopo ligero no radiactivo del helio con dos protones y dos neutrones). En la Tierra, el helio-4 constituye aproximadamente el 99,986% del helio total. En 1973, sus instrumentos en Pioneer 10 y Pioneer 11 indicaron un aumento de la intensidad de los rayos cósmicos de aproximadamente el 1 por ciento por UA. En 1975, descubrió que durante el punto más bajo de actividad tres años antes, la abundancia de helio en rayos cósmicos aumentó extrañamente a estas energías muy bajas, en lugar de disminuir con las energías decrecientes como lo hacen los protones hacia la energía cero .
En 1975 y 1977, Simpson descubrió que los núcleos de berilio-10 son escasos en los rayos cósmicos, y que esta escasez indica que han estado presentes durante aproximadamente 2 x 10 7 años. Esto lo llevó a concluir que los rayos cósmicos pasan libremente entre el disco gaseoso y la porción extendida del halo magnético de la galaxia , donde la densidad de gas ambiental es del orden de 10 −2 átomos/cm 3 o menos.
En la década de 1980, Simpson y AJ Tuzzolino desarrollaron un monitor de flujo de polvo [ ancla rota ] para la nave espacial Stardust . [14] El instrumento consistía en una fina lámina de plástico que se polimerizaba en presencia de un fuerte campo eléctrico perpendicular al plano del plástico, y luego se polarizaba eléctricamente llevando una carga eléctrica positiva en una de sus superficies y una carga negativa en la otra. Cuando una partícula de polvo o un núcleo pesado penetraba en la lámina, vaporizaba un área pequeña, liberando las cargas en la lámina y creando una señal eléctrica que indicaba la ubicación y el tamaño del agujero en el plástico; una calibración precisa permitió extraer de la señal información sobre la colisión, como la velocidad y el tamaño de las partículas. Estas calibraciones se llevaron a cabo desde 1985 hasta 1989. Este dispositivo se utilizó en las naves espaciales Vega 1 y Vega 2 en el camino al cometa Halley en 1986, y le valió la Medalla Gagarin de Exploración Espacial ese año por su contribución al éxito de la misión Vega, ya que sus instrumentos habían sido los únicos de los Estados Unidos en encontrarse con el cometa. [1]
John Alexander Simpson es conocido por inventos como el «contador proporcional de partículas α de flujo de gas», que mide los rendimientos de plutonio en presencia de productos de fisión de alta intensidad, y el monitor de neutrones . [1] Su obituario en The Guardian señaló que fue uno de los inventores más prolíficos de instrumentos científicos para la exploración espacial . [2] El primero de sus instrumentos lanzados al espacio ocurrió en 1958; los dos últimos fueron lanzados en 1999, uno a bordo de la nave espacial Ulysses y el otro a bordo de Stardust . [2]
En 1959, Simpson fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias . En 1968, ocupó la primera Cátedra Ryerson y fue nombrado Profesor de Servicio Distinguido en la Universidad de Chicago; en 1974, fue el primero en ser designado para la Cátedra Compton y en 1986 se convirtió en Profesor Emérito .
Simpson recibió la Medalla Gagarin de Exploración Espacial en 1986 por su contribución al éxito del programa Vega , que envió satélites al cometa Halley a principios de ese año. En 1991, recibió el Premio Bruno Rossi de la Sociedad Astronómica Estadounidense por sus contribuciones a la astrofísica de alta energía , y en 1993 recibió la Medalla Arctowski de la Academia Nacional de Ciencias. [15] En 1999, recibió el Premio Leo Szilard Lectureship por su papel en la educación de científicos, miembros del Congreso de los Estados Unidos y el público sobre la importancia del control civil de la política nuclear y sus esfuerzos críticos en la planificación y ejecución del Año Geofísico Internacional . [4] [7] En 2000, también recibió la Medalla William Bowie , que es el premio más alto otorgado por la Unión Geofísica Estadounidense , por sus extensas exploraciones de los rayos cósmicos y otras partículas energéticas que bombardean la Tierra. [1]
Fue reconocido como un profesor destacado, habiendo supervisado a lo largo de su carrera académica la investigación de 34 estudiantes de doctorado, muchos de los cuales ahora son líderes en las ciencias espaciales. [1] [4] Simpson también ha brindado conferencias al público utilizando fondos en 1974 que vinieron de su Cátedra Compton en un intento de llegar a una audiencia más amplia con su investigación. [1] [8] En 1982, también estableció y se convirtió en el primer presidente del Grupo de Trabajo de Ciencias Espaciales de las Universidades en Washington, DC , con el fin de representar a los laboratorios de ciencias espaciales en sus tratos con el Congreso de los EE. UU. y la NASA . [1]