Leo James Rainwater (9 de diciembre de 1917 - 31 de mayo de 1986) fue un físico estadounidense que compartió el Premio Nobel de Física en 1975 por su participación en la determinación de las formas asimétricas de ciertos núcleos atómicos .
Durante la Segunda Guerra Mundial , trabajó en el Proyecto Manhattan que desarrolló las primeras bombas atómicas . En 1949, comenzó a desarrollar su teoría de que, contrariamente a lo que se creía entonces, no todos los núcleos atómicos son esféricos. Sus ideas fueron posteriormente puestas a prueba y confirmadas por los experimentos de Aage Bohr y Ben Mottelson . También contribuyó a la comprensión científica de los rayos X y participó en la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos y en proyectos de investigación naval.
Rainwater se unió a la facultad de física de Columbia en 1946, donde alcanzó el rango de profesor titular en 1952 y fue nombrado Profesor Pupin de Física en 1982. Recibió el Premio Ernest Orlando Lawrence de Física en 1963 y en 1975 fue galardonado con el Premio Nobel de Física , "por el descubrimiento de la conexión entre el movimiento colectivo y el movimiento de partículas en los núcleos atómicos y el desarrollo de la teoría de la estructura del núcleo atómico basada en esta conexión". [1]
Leo James Rainwater nació el 9 de diciembre de 1917 en Council, Idaho , hijo de un ex ingeniero civil que dirigía la tienda local, [2] Leo Jaspar Rainwater y su esposa Edna Eliza née Teague. [3] Nunca usó su primer nombre y siempre se referían a él como James o Jim. Su padre murió en la gran epidemia de gripe de 1918 y Rainwater y su madre se mudaron a Hanford, California , donde se casó con George Fowler, un viudo con dos hijos, Freeman y John. Con el tiempo también adquirió un medio hermano, George Fowler Jr., que se convirtió en oficial naval. En la escuela secundaria se destacó en matemáticas, química y física y fue admitido en el Instituto de Tecnología de California gracias a una competencia de química. [3] [4] Recibió su licenciatura en Ciencias como estudiante de física en 1939. [5]
Rainwater decidió entonces realizar estudios de posgrado en la Universidad de Columbia . En ese momento, se trataba de una decisión inusual para un académico de California, ya que Columbia no era entonces reconocida por su física; pero esto había cambiado recientemente. George B. Pegram había creado recientemente el departamento de física y había contratado a científicos como Enrico Fermi . [4] En Columbia, Rainwater estudió con Isidor Isaac Rabi , Enrico Fermi, Edward Teller y John R. Dunning . [2] Fermi estaba involucrado en estudios de moderadores de neutrones que conducirían a la construcción del primer reactor nuclear, mientras que Dunning y Eugene T. Booth habían construido el primer ciclotrón de Columbia , en el sótano de los Laboratorios de Física Pupin . [6] Rainwater recibió su Maestría en Artes en 1941. [5] Para su tesis de Doctorado en Filosofía sobre "Estudios con espectrómetro de haz de neutrones de boro, cadmio y la distribución de energía de la parafina", [7] escrita bajo la supervisión de Dunning, construyó un espectrómetro de neutrones y desarrolló técnicas para su uso. [6] Rainwater se casó con Emma Louise Smith en marzo de 1942. [2] Tuvieron tres hijos, James, Robert y William y una hija, Elizabeth Ann, que murió de leucemia cuando tenía nueve años. [8]
El grupo del reactor de Fermi se trasladó al Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago en 1942. Rainwater permaneció en Columbia, donde se unió a los Laboratorios de Materiales de Aleación Sustitutos (SAM) del Proyecto Manhattan . El Proyecto Manhattan fue el esfuerzo aliado durante la Segunda Guerra Mundial para desarrollar bombas atómicas . La tarea principal de los Laboratorios SAM fue el desarrollo de la tecnología de difusión gaseosa para el enriquecimiento de uranio , para producir uranio-235 fisible para su uso en bombas atómicas. Rainwater trabajó con William W. Havens Jr. y Chien-Shiung Wu , principalmente en estudios de secciones eficaces de neutrones , utilizando el espectrómetro de neutrones. [2] Después de la guerra, una docena de artículos de Dunning, Havens, Rainwater y Wu serían desclasificados y publicados. [9] También lo fue su tesis, publicada en Physical Review en dos partes junto con la tesis de Havens, [10] [11] y obtuvo su doctorado en 1946. [2] En 1963 recibió el Premio Ernest Orlando Lawrence de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos por su trabajo en el Proyecto Manhattan. [12]
Rainwater permaneció en Columbia como instructor. En 1948, comenzó a impartir cursos sobre estructura nuclear. Niels Bohr y John Wheeler habían desarrollado un tratamiento teórico para la fisión nuclear en 1939 que basaron en el modelo de gota líquida del núcleo. [13] Este fue reemplazado en 1949 por el modelo de capas nucleares de Maria Goeppert Mayer , que podía explicar más sobre la estructura de los elementos pesados que la teoría anterior, pero aún tenía límites. En un coloquio en Columbia en 1949, Charles H. Townes informó resultados experimentales que indicaban momentos cuadrupolares mayores que los indicados por el modelo de capas. A Rainwater se le ocurrió que esto podría explicarse y las diferencias entre los modelos de gota líquida y capas nucleares podrían conciliarse, si el núcleo atómico no fuera esférico, como se había asumido, sino que pudiera asumir otras formas. [12] Rainwater publicó su artículo teórico en 1950. [14] Por casualidad, ese año compartía oficina con Aage Bohr , [2] quien aceptó el reto de verificar experimentalmente la teoría de Rainwater. Bohr y Ben Mottelson publicaron sus resultados en tres artículos en 1952 y 1953 que confirmaron de manera concluyente la teoría. [15] Rainwater sintió que su modelo había sido pasado por alto. Más tarde recordó que:
Cuando hice mi propuesta de utilizar un modelo nuclear esferoidal, me pareció una respuesta obvia que todos los teóricos del campo sugerirían de inmediato y de manera simultánea. No entiendo por qué no fue así. También me sorprendió y me consternó oír a uno o más teóricos respetados anunciar en cada conferencia de física nuclear a la que asistí hasta 1955 algún comentario como el siguiente: "Aunque el modelo de capas nucleares parece funcionar muy bien empíricamente, en la actualidad no hay justificación teórica de por qué debería aplicarse". [16]
Con financiación de la Oficina de Investigación Naval , [2] Rainwater construyó un sincrociclotrón , que entró en funcionamiento en 1950, en los Laboratorios Nevis , en una finca en el río Hudson en Irvington, Nueva York , legada a la Universidad de Columbia por la familia DuPont . [17] Se convirtió en profesor titular en 1952 y fue director de los Laboratorios Nevis de 1951 a 1954 y de nuevo de 1957 a 1961. [12] Trabajó con su estudiante Val Fitch en estudios de átomos muónicos , átomos donde un electrón es reemplazado por un muón . [18] [19] Después de 1965, trabajó en convertir el sincrociclotrón Nevis en una instalación de mesones . Cuando un periodista lo llamó en 1975 para informarle que había ganado el Premio Nobel de Física , inicialmente pensó que era por su trabajo sobre átomos muónicos. Pasaron varias horas antes de que descubriera que había sido por su trabajo sobre la estructura nuclear, pues el Premio Nobel lo compartía con Bohr y Mottelson. [12]
Fue miembro de la Sociedad Estadounidense de Física , de la Academia de Ciencias de Nueva York y del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos , y de la Academia Nacional de Ciencias , del Instituto Estadounidense de Física , de la Asociación Estadounidense de Profesores de Física y de la Sociedad Óptica de América . [20]
Rainwater sucedió a Robert R. Wilson como Profesor Michael I. Pupin de Física en 1983. [21]
Rainwater se desplomó después de una conferencia en los Laboratorios Pupin en 1985, pero fue revivido por un estudiante que sabía cómo administrar RCP . [17] Con su salud en declive, se jubiló y se convirtió en profesor emérito en febrero de 1986. Murió de un paro cardiopulmonar [3] en el St. John's Riverside Hospital en Yonkers, Nueva York , el 31 de mayo de 1986. Le sobrevivieron su esposa, tres hijos y su medio hermano George. [21]
