A ?legjobb körök? fizikusa

Lord Rayleigh halálának kilencvenedik évfordulóján.

 Az első angol fizikai Nobel-díjas, John William Strutt nevét hasztalan keresi az óvatlan olvasó a legnevesebb tudományos kitüntetést viselők listáján. Angol sajátságként ugyanis, azzal, hogy édesapja halálával megörökölte az ősi címet, már Rayleigh lordjaként tartja őt számon a világ. Ráadásul nem kellett volna fizikai laboratóriumokban vesztegetnie az idejét, hiszen családja, majd házassága révén a legmagasabb politikai körökben mozoghatott, estélyről estélyre járhatott volna, a gazdag, látványos, fényes élet tárt kapukkal várta őt.  Ehelyett a tudomány gazdagságát választotta. Nem kellett megbánnia: ki emlékszik ma már az egykori brit világbirodalom irányítóira, miközben a szellem óriásai csillagokként ragyognak a tudomány egén.

John William Strutt 1842. november 12.-én Lanford Groveban született Rayleigh II. bárójának családjában. Kora gyermekkorától meglehetősen beteges volt, így egy ideig magántanulóként végezte iskoláit, majd a Harrow intézetet látogatta. Tizenkilenc évesen lesz a világ legrégebbi felsőfokú műszaki tanintézményének, a VIII. Henrik által egyetemi rangra emelt Trinity College hallgatója, ahol 1865-ben matematikából baccalareusi, három évvel később mesterfokozatot szerez.  Bár fő területe a matematika, a kezdetektől fogva elsősorban fizikai kísérleteket végez. Optikával, hangtannal és rezgéstannal egyaránt foglalkozik, valamennyi területen hamarosan jelentős eredményeket ér el. Közben komoly változások következnek be magánéletében: 1873-ban elveszti édesapját, ezzel egy csapásra Rayleigh III. lordjává válik, valamint megtalálja élete párját Evelyn Balfour, a neves brit politikus, James Maitland Balfour lányának személyében. Házasságukból három gyermek született.

Közben szorgalmasan kutat, aminek hamarosan meg is lesz az eredménye.  Felfedezéseit a tudományban általános szokás szerint róla nevezik el.

Azt már korábban is tudták, hogy az anyagban rezgés közben hosszirányban (longitudinalis) és keresztirányban (transzverzális) terjednek a hullámok. A fiatal tudós viszont felismerte, hogy a kérdés ennél sokkal bonyolultabb: minden esetben felületi hullámok is jelentkeznek, amelynél az energia a függőleges síkban ellipszis mentén terjed. Azt követően, hogy műszeres vizsgálatokkal sikerült igazolni az elméletét, ezeket Rayleigh-féle hullámoknak nevezték el. Ennek különösen a gépiparban van jelentősége, de a hidak, magas épületek, nagy merev szerkezetek esetében is nélkülözhetetlen az alkalmazása. Külön fejezetet jelent az akkor még nem létező repülőgépipar, ahol a gépek fel- és leszállása közben, vagy amikor átlépik a hangsebességet, a szó szoros értelmében létfontosságú a felületi rezgések figyelembe vétele.

A klasszikus fizika megalkotója, Isaac Newton bizonyította be először nevezetes prizmakísérletével, hogy a látható fényt a szivárvány színei alkotják. Ebből következik, hogy a szórt fénynek is ilyennek kell lennie. Csakhogy az égen csak akkor jelenik meg a jellegzetes körív, ha a napfény az esőcseppekről verődik vissza, holott elvárható lenne, hogy az egész égbolt ugyanilyen legyen. Magyarán: nem tudtak magyarázatot adni arra, hogy miért éppen kék színű az ég, hiszen az nyilvánvaló volt, hogy szórt fényről van szó. Lord Rayleigh érdeme annak kiderítése, hogy ha a részecske mérete, amelyen a fény szóródik, sokkal kisebb a beeső fény hullámhosszánál, akkor a szórt fény és a beeső fény ereje (intenzitása) a fény hullámhosszának negyedik hatványával fordítottan arányos. Ebből egyenesen következik, hogy a nagyobb hullámhosszúságú (vörös, sárga, zöld) szinte akadálytalanul halad át a légkört alkotó atomokon, míg a legrövidebb hullámhosszú kék a leginkább szóródik, ami az égbolt színét adja. A felfedező tiszteletére ma ezt Rayleigh-féle szóródásként tárgyalja a tudomány.

Az akusztika területén végzett kísérleteit a Theory of Sound (Hangelmélet) című kétkötetes munkájában publikálta.

A tudományos körök figyelmét nem kerülte el a fiatal kutató tevékenysége, amelynek folyományaként harmincegy éves korában beválasztották a világ legrégebbi tudományos akadémiája, a Royal Society tagjainak sorába.  Ezzel párhuzamosan a londoni és a cambridge-i egyetemen tanított, majd 1879-ben megörökölte James Clerk Maxwelltől, a villamosság- és fénytan legnagyobb alakjától az ország legnevezetesebb tanszékét, amelyen egykor az emberiség díszének nevezett Isaac Newton is működött.

Miután ízig-vérig fizikusnak érezte magát, álmában sem gondolta volna, hogy egy vegyi elem felfedezéséért kerül fel a tudomány Olümposzára. Ráadásul úgy keveredett az ügybe, mint Pilátus a Krédóba.

A tizenkilencedik század második felében nagyjából sikerült tisztázni a levegő összetételét. A fő alkotóelemekkel, a nitrogénnel, oxigénnel és a széndioxiddal nem is volt baj, de kiderült, hogy kell még lennie egy vagy több lappangó elemnek, amelyek egyáltalán nem voltak hajlandók jelt adni magukról. Csak annyi volt biztos, hogy nagyjából egy százalék van belőlük. A helyzet érdekességét fokozza, hogy a történetünk szempontjából fontos argont Henry Cavendish már egy évszázaddal korábban el is különítette, anélkül, hogy észrevette volna. Az ő kísérletét 1892-ben Rayleigh megismételte. Eközben észrevett egy jelentős különbséget: ha az oxigént a vegyületeiből állította elő vagy a levegőből vonta ki, a gáz sűrűsége mindig azonos maradt, viszont ez nem volt érvényes a nitrogénre: itt a levegőből kivont nitrogén ?nehezebbnek? bizonyult, mint a vegyületeiből előállított. Tekintve, hogy nem értett a vegyészethez, kísérleteit megjelentette a Nature folyóirat hasábjain, segítséget kérve kollégáitól.  A cikket William Ramsay is elolvasta, aki engedélyt kért Rayleig-től a kísérletek folytatására. Kiderült, hogy igaz a sejtés: van ott egy vagy több rejtőzködő új elem, amely(ek) nem hajlandó(k) még csak molekulákat sem alkotni, tehát vegyi reakciókkal nem igazolható a jelenléte. Csakhogy ekkor már oly fejlett volt a spektroszkópia, hogy a színképvonalakkal meg lehetett találni.

William Ramsey és Lord Rayleigh 1894. augusztus 13-án egy tudományos konferencia keretén belül ismertette a kísérleti eredményeket, kiemelve, hogy az új elem meglehetősen lustán viselkedik. Az ülésvezető erre azt javasolta, hogy a görög lusta ? argosz ? szó nyomán nevezzék ezt el argonnak. Hamarosan egy egész kis család alakult ki, amely ma a Mengyelejev-féle periódusos rendszerben a nemesgázok csoportot alkotják. Az argon legközelebbi ?rokonai? a hélium, a neon, a kripton, a xenon és a radon.

Ramsay tovább folytatva nemesgázok utáni vadászatát, földi körülmények között is kimutatta a Nap fő alkotóelemét, a héliumot, amely a görög napistenről, Hélioszról kapta a nevét.

Eltelt egy röpke évtized, amikor Lord Rayleigh-nek odaítélték ? elsősorban az argon felfedezéséért ? a fizikai Nobel-díjat. Ramsay-t viszont ugyanebben az évben a kémiai kitüntetéssel díjazták. Nem véletlen egybeesésről van szó: a nemesgázok családjának megismerése legfőképp e két tudós érdeme. Különben is: az egyik fizikus, a másik kémikus. Van logika a dologban?

Külön érdekessége e kitüntetésnek, hogy a Nobel-díjjal Stockholmból hazatérő tudósokat a Downing Street 10-ben az Egyesült Királyság miniszterelnöke – John William Strutt (Lord Rayleigh) sógora – Arthur James Balfour fogadta.

Ezt követően már nem volt menekvés: társadalmi tisztségeket is kellett vállalnia Rayleigh lordjának. Végül is a legtesthezállóbbat fogadta el: 1905-től a Royal Society elnöki tisztét látta el.

Az angol fizikatörténet egyik legjelesebb alakja hetvenhét éves korában, 1919. június 30.-án Withamban hunyt el. Az utókor sem feledkezett meg róla: a Holdon és a Marson kráterek őrzik a nevét.

MINDEN VÉLEMÉNY SZÁMÍT!

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

A következő HTML tag-ek és tulajdonságok használata engedélyezett: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>