2021-02 HistoRik over ... Pierre Auger


Pierre Victor Auger (1899-1993)

Pierre Auger was een Franse natuurkundige in de atoom- en kernfysica. Hij verdiepte zich in de kosmische straling, waardoor hij zijn bekendheid verwierf.

 

Laureaat in de fysica

Pierre werd geboren in 1899 te Parijs. Zijn vader Victor Auger (1864-1949) was ook een bekend persoon en had een  doctoraat scheikunde behaald aan de universiteiten van Basel en Parijs. In het labo van Victor aan de Sorbonne had hij een assistent, Eugène Schueller, de latere oprichter van L’Oréal. En ook de twee zusters van Pierre trouwden met bekende Fransen, een fysicus en een historicus.

 

Kijk hier voor de bijhorende afbeelding.

 

Pierre studeerde in Parijs aan de wetenschappelijke faculteit van de hogeschool van 1919 tot 1922 en werd er laureaat in de fysica. In 1921 trouwde hij al met Suzanne Motteau, en hun huwelijk werd gezegend met twee dochters. In 1922 kon hij aan het werk in het scheikundig laboratorium van de Universiteit van Parijs onder leiding van Jean Perrin (1870-1942), Nobelprijswinnaar fysica in 1926, vader van de fysicus Francis Perrin (1901-1992), die trouwde met de zus van Pierre Auger, Colette Auger (1904-1997) en hadden drie kinderen, waaronder David Perrin, een bekende bioloog aan het Pasteur Instituut.

Pierre Auger en Jean Perrin werkten er samen aan het foto-elektrisch effect.

Terloops gezegd, het foto-elektrisch effect was toen, wat men nu zou zeggen, een hype. Albert Einstein heeft er in 1921 de Nobelprijs fysica voor gekregen.

 

Auger-effect

Auger ontdekte in 1923 een effect in de kosmische straling, waarbij een elektron of foton door inslag op het atoom een elektronentekort creëert in een schil. Een elektron uit de volgende schil, die meer energie heeft, vult dit gat op. De energie die hierbij vrijkomt wordt gebruikt om een ander elektron uit te zenden. Die 'deeltjesregen' zien we in de verspreiding van een kosmische straal bij het binnendringen in de atmosfeer. Dat effect werd Auger-effect genoemd, hoewel Lise Meitner dat al had ontdekt in 1922. Lise Meitner (1878-1968) was een kernfysica, geboren in Wenen, maar ze studeerde in Berlijn. Ze wordt wel eens de vrouwelijke Einstein genoemd, maar heeft, zoals zovele vrouwen, nooit een Nobelprijs ontvangen. Einstein zelf noemde haar "onze Marie Curie”. Duitse wetenschappers waren in de tijd na Wereldoorlog I niet zo erg geliefd, en ook Einstein heeft dat toen ondervonden. Herinneren we ons de eclipsexpeditie van Arthur Eddington in 1919, hij was de enige die geloofde in de theorie van Einstein en daarom van de zonsverduistering van 1919 gebruik maakte om die theorie te bewijzen. Zie 2016-02 HistoRik over ... Arthur Stanley Eddington.

Pierre Auger studeerde verder en behaalde in 1926 zijn doctoraat in de fysische wetenschappen aan de Universiteit van Parijs. Hij kreeg er meteen een benoeming aan de faculteit wetenschappen en werd ook adjunct-chef aan het instituut van biochemische biologie.

Hij werd benoemd tot hoofd van de faculteit in 1934 en algemeen secretaris van de jaartabellen van de constanten in 1936. Op 1 november 1937 werd hij docent natuurkunde aan die faculteit. Tot 1940 was hij er belast met het doceren over de experimentele basis van de kwantumtheorie binnen de leerstoel theoretische fysica en astrofysica. Vervolgens bekleedde hij de leerstoel kwantumfysica en -relativiteit van de faculteit wetenschappen aan de Parijse universiteit.

 

Ruimteonderzoek

Pierre Auger verliet Frankrijk in 1941 en deed verder onderzoek van kosmische straling aan de universiteit van Chicago. In 1943-1944 nam hij in Montreal deel aan de oprichting van een Brits-Canadese onderzoeksgroep naar kernenergie en werd er directeur van het laboratorium. Naar het einde van de Tweede Wereldoorlog berichtte hij Generaal De Gaulle over het geheime project 'Manhattan' van de Verenigde Staten over de mogelijkheden van kernsplijting. Hij vertrok naar Londen en sloot zich aan bij de operationele strijdkrachten. Na de oorlog werd Auger van 1945 tot 1948  directeur van het hoger onderwijs en had dus invloed op de universiteit van de Sorbonne.

Hij werd voorzitter van het riumteonderzoekscomité in 1959 en de eerste president van het CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) in 1962. Hij zat ook in de Raad van Bestuur van de Franse televisie RTF in 1959 en in 1969 bij ORTF als vicepresident van de programmatie.

Daarnaast speelde hij een belangrijke rol in de oprichting van het CERN (Centre Européen de Recherche Nucléaire) en werd van 1962 tot 1967 de eerste directeur van de ESRO, de voorloper van de ESA.

Bij de UNESCO beheerde hij van 1948 tot 1959 het departement exacte en natuurwetenschappen.

Vervolgens werd hij benoemd als professor aan de nieuwe leerstoel voor kwantumfysica en relativiteit aan de wetenschappelijke faculteit van de Universiteit van Parijs.

Hoe lang hij nog actief bleef is nergens vermeld, maar hij schreef nog wel enkele werken.

 

Pierre Auger Cosmic Ray Observatory

Pierre Auger stierf in 1993 op 94-jarige leeftijd in Parijs en ligt begraven in Clairefontaine-en-Yvelines, Île de France naast zijn echtgenote Suzanne (1897-1988), zij was 91 jaar toen ze stierf en ze waren dus 67 jaar getrouwd.

Een zeer grote erkenning en herdenking voor deze persoon is zeker het oprichten van een observatorium in de hoogvlakte van de provincie Mendoza in Argentinië op een hoogte van 1.400 m, nabij de grens met Chili. Deze provincie is vijfmaal groter dan België en telt slechts 1,7 miljoen inwoners.

De officiële naam van het observatorium is het 'Pierre Auger Cosmic Ray Observatory'.

 

NewLogo_07_2018.jpg

                                                                        Copyright: Pierre Auger Observatory

 

Het idee voor detectie van kosmische stralen is er gekomen in 1991. Na het zoeken naar een geschikte plaats werd in 1994 begonnen met het ontwerp. Een consortium van 17 landen begon vervolgens met de bouw in 2001.

In een gebied van 3000 km², zo groot als het land Luxemburg, komen er 1.600 stations, elk op 1,5 km van elkaar. Elk station bestaat uit een watertank van 12.000 liter zuiver water, diameter 3,6 m, hoogte 1,5 m uitgerust met Tsjerenkov-detectoren, photomultiplier, zonnepanelen en een zender.

Pavel Tsjerenkov (1904-1990), Russische kernfysicus, ontdekte de oorsprong van de blauwe gloed van straling in vloeistof en kreeg er in 1958 de Nobelprijs fysica voor. Het Tsjerenkov-effect verkrijgt men als de snelheid van het deeltje groter is dan de lichtsnelheid in dat medium. In water bijvoorbeeld is de lichtsnelheid 0,75 x van de algemeen bekende lichtsnelheid in het luchtvacuüm.

De oorsprong van kosmische stralen is nog altijd onbekend. En zeker de hoogenergetische stralen: het zijn de zeldzaamste deeltjes van het heelal, subatomaire deeltjes met een energie van 10e20 electronVolt (eV). Als deze in onze aardse atmosfeer komen, produceren ze een 'waterval' van miljoenen secundaire deeltjes (je kan het 'deeltjesregen' noemen naar analogie met de meteorenregen). Deze observatie probeert men daar vast te leggen.

Het observatorium bestaat verder uit het centrale station, een grote radiotelescoop, 150 (in 2017) antennes voor ontvangst tussen 30 en 80 MHz, dit is de AERA - de Auger Engineering Radio Array.

Op vier hoeken staan er telkens nog 6 fluorescentietelescopen in het ultraviolet, die enkel kunnen werken bij donkere hemel en zonder maanlicht.

Aan de observatie zijn 490 wetenschappers verbonden uit 18 landen, waaronder vele vrouwen. Een goede uiteenzetting is hier te vinden: https://www.astronomie.nl/instrument/pierre-auger-cosmic-ray-observatory-23.

De eerste waarnemingen werden gedaan vanaf 2004, maar het duurde nog tot 2008 voor alles afgewerkt was en daarop volgde de officiële opening. 

Argentinië heeft in 2007 een postzegel uitgegeven over het observatorium.

Momenteel wordt er nog steeds verder aan het observatorium gewerkt.

In 2012 heeft ESA de gelegenheid te baat genomen om in Malargüe, een stad niet ver van dat gebied, een radiotelescoop te bouwen, de DSA3 (Deep Space Antenna) met een 35 m antenna zoals de DSA1 nabij Perth, Australië en de DSA2 in Cebreros nabij Madrid. Op die manier heeft ESA een constante wereldwijde verbinding met verre ruimtetuigen zoals GAIA, Mars Express, ExoMars, BepiColombo, enzovoort.

Site observatorium: https://www.auger.org 

 

Kijk hier voor de bijhorende afbeelding.

 

 

Tekst: Rik Blondeel, maart 2021