Aktuální číslo:

Objev rezonančního záchytu elektronů

Zapomenutý fyzik Jiří Schulz

| 10. 5. 2007

| Vesmír 86, 316, 2007/5

Málokdo v České republice ví, že experimentální fyzik George J. Schulz byl českého původu. Přitom jeho přínos vědě byl mimořádný a ještě dnes, třicet let po jeho předčasném úmrtí, jsou jeho klasické práce hojně citovány. Experimentální škola, kterou založil, je rozšířena po celém světě. V sedmdesátých letech málokdo pochyboval o tom, že za epochální objev rezonančního záchytu elektronů na atomech a molekulách bude Schulzovi udělena Nobelova cena za fyziku. Nečekaně však jeho život přerval těžký infarkt. Letos by se G. J. Schulz dožil osmdesáti dvou let.

Objev rezonance na heliu

Po skončení studií nastoupil do skupiny atomové fyziky ve výzkumných laboratořích firmy Westinghouse, kde se začal zabývat studiem účinných průřezů srážek elektronů s atomy. Jeho cílem bylo zlepšit experimentální metody pro přesná určení velikosti účinných průřezů. Vypracoval metodu získávání elektronových svazků s nízkou energií, ale s vysokým rozlišením. Jako první prolomil hranici 100 meV, a tím přispěl k renesanci elektronové spektroskopie. Problematika ionizovaných plynů tehdy nebyla středem odborného zájmu, ale – jak se ukázalo – Schulzova volba byla velice šťastná. O tři roky později byl totiž vypuštěn Sputnik, a najednou nabylo velké důležitosti vše, co bylo spojeno s fyzikálními procesy v horních vrstvách atmosféry. Zaslouženou pozornost vzbudila také Schulzova práce věnovaná ionizovaným plynům. Díky skvělému energetickému rozlišení elektronových svazků, které měl k dispozici, byl schopen studovat dramatické změny v účinných průřezech, jež se projevují v úzkých oblastech energií. Tyto procesy jsou spojeny se vznikem rezonancí, kdy přítomnost elektronu v blízkosti atomu vytvoří složený stav atomárního aniontu s dlouhou dobou života. R. 1963 oznámil G. J. Schulz objev rezonance na heliu s energií 19,3 eV. Za tento objev obdržel v roce 1965 od Americké fyzikální společnosti Davissonovu-Germerovu cenu. Na 3. mezinárodní konferenci o fyzice elektronových a atomárních srážek (ICPEAC), která se konala v Londýně v srpnu r. 1963, prohlásil prof. Harrie Massey tento objev za nejvýznamnější v atomové fyzice za posledních dvacet let.

Srážky elektronů s molekulami

V roce 1966 G. J. Schulz přijal nabídku Yaleovy univerzity, aby pracoval na katedře inženýrství a aplikované vědy. Věnoval se studiu srážek elektronů s molekulami, zabýval se měřením procesu vibrační excitace molekul dopadem elektronu, objevil slavnou „bumerangovou“ strukturu v molekulárním dusíku a studoval proces disociativního záchytu elektronů na molekulách. Jako první a dosud jediný změřil účinné průřezy disociativního záchytu elektronu na molekulách vodíku a deuteria a objevil zde neočekávaně silný izotopický jev. Jeho data jsou dodnes využívána například při studiu procesů v raných stadiích vývoje vesmíru či při modelování procesů v plazmatu. Jeho výsledky jsou shrnuty ve dvou klasických publikacích (viz životopisný rámeček ).

Práce G. J. Schulze měla obrovský význam pro rozvoj teorie srážek elektronů s atomy a molekulami. Pro interpretaci svých měření potřeboval totiž G. J. Schulz teoretického fyzika stejných kvalit, jaké měl sám. Na Yaleově univerzitě našel kolegu Arvida Herzenberga a spolupráce těchto dvou mužů byla nesmírně produktivní. Na jejím základě byla vybudována například rezonanční nelokální teorie procesů, při nichž dochází k výměně energie mezi „lehkými“ elektrony a „těžkými“ molekulami. Dnes je to nejúspěšnější teorie pro popis neelastických procesů srážek elektronů s molekulami.

Nejdřív udělej to, co můžeš…

G. J. Schulz vychoval řadu žáků, z nichž někteří jsou dnes vůdčími osobnostmi v oboru atomové a molekulární fyziky. Jsou to například Leon Sanche z Sherbroocké univerzity v Kanadě, Roger Azria z pařížské univerzity, Paul Burrow z univerzity v Nebrasce-Lincolnu či Alex Stamatovič z Bělehradské univerzity. Od r. 1960 se Schulz dobře znal s Vladimírem Čermákem z tehdejšího Ústavu fyzikální chemie ČSAV v Praze a koncem šedesátých let se na Yaleově univerzitě často stýkal se Zdeňkem Hermanem z téhož pražského ústavu.

Jeho charakteristickým rysem byla silná potřeba rozumět každému detailu spektra, které naměřil. Měl rád hru typu: „Co myslíte, že by se stalo, kdyby…“ a rád kladl tuto otázku teoretikům. Jeho heslem bylo: Nejdříve udělej to, co můžeš, potom to, co chceš.

V roce 1968 se G. J. Schulz velice těšil na návštěvu Československa, ale rychlý nástup normalizace mu v ní zabránil. Do Českoslo-

venska už se nevrátil. Jeho velkou radostí byli dva synové; syn Peter dnes působí na Massachusettské technice, kde se zabývá laserovou komunikací. Schulzova práce je dosud živá. Díky monochromátorům, které byly vyvinuty v jeho laboratoři, je možné studovat i tak složité procesy, jako je například radiační poškození molekul DNA. G. J. Schulz udělal za svůj krátký život skutečně vše, co mohl.

JIŘÍ SCHULZ

/*29. 4. 1925 v Brně, †15. 1. 1976 v New Haven, Connecticut/ Mládí prožíval za okupace Československa fašistickým Německem a tato zkušenost ho silně poznamenala na celý život. Nerad se k tomuto období vracel. Podle slov jeho manželky Rose nechtěl o svém mladí v Československu mluvit, o svých zážitcích jí vyprávěl jen jednou. Za války byl od svých šestnácti do dvaceti let vězněn v Německu, pracoval jako elektrikář v muniční továrně blízko Buchenwaldu. Pracovní podmínky byly zřejmě strašné, přežil toto období jen díky pomoci několika dobrých Němců, kteří mu tajně nosili jídlo skryté v novinách. Z novin mu bylo jasné, že se situace pro Německo nevyvíjí dobře, a protože se obával, že Němci před kapitulací všechny vězně pobijí, rozhodl se utéci. Přálo mu štěstí. Jako elektrikář měl gumové rukavice a kleště, kterými si prostříhal cestu elektrickým plotem na svobodu, a právě v době jeho útěku vypukl v muniční továrně požár. V nastalém zmatku se mu útěk podařil. Po dva dny a dvě noci putoval vstříc osvobozovacím jednotkám, jídlo si vyžebrával na venkovských statcích. Ve vojenské nemocnici se po všech útrapách zotavil a mohl se po osvobození Československa vrátit do Brna.

V roce 1947 odjel na stipendium do USA a začal studovat fyziku na Pensylvánské univerzitě, kde r. 1950 dosáhl titulu master (M. A.). R. 1954 získal titul Ph.D. na Massachusettské technice. Po přijetí amerického občanství si změnil jméno na George Jiří Schulz. Od r. 1954 pracoval ve výzkumu firmy Westinghouse, r. 1965 obdržel od Americké fyzikální společnosti Davissonovu-Germerovu cenu. R. 1966 se stal profesorem Yaleovy univerzity. V padesáti letech náhle zemřel na zástavu srdce.