Toichiro Kinoshita: ahli teori yang perhitungan g-2 menjelaskan pemahaman kita tentang alam – Dunia Fisika

Baik dalam kehidupan pribadi maupun profesionalnya, fisikawan teoretis perintis Toichiro “Tom” Kinoshita menempa jalan yang paling mantap melewati masa-masa yang paling penuh gejolak. Lahir pada tanggal 23 Januari 1925 di Tokyo, Jepang, ia menghabiskan sebagian besar karirnya di AS di mana ia memainkan peran penting dalam pengembangan elektrodinamika kuantum (QED). Terutama, perhitungannya tentang salah satu konstanta utamanya – g-2 – membantu menjadikan QED sebagai teori paling tepat dalam sejarah fisika.

Kinoshita, yang meninggal pada 23 Maret 2023 dalam usia 98 tahun, sudah tidak asing lagi bagi saya. Dia adalah ayah mertua dari seorang teman dekat dan saya telah mengenalnya selama hampir tiga dekade. Nyatanya, saya beruntung dapat berbicara dengan Kinoshita secara mendalam tentang kariernya yang panjang dan sukses selama delapan jam. wawancara sejarah lisan yang saya lakukan pada tahun 2016 untuk Perpustakaan dan Arsip Niels Bohr dari Institut Fisika Amerika.

Akar Jepang

Seperti yang saya temukan selama percakapan kami, Kinoshita adalah pewaris keluarga pemilik sawah yang mengharapkan anak laki-laki mereka untuk mengambil alih bisnis keluarga. Rencana mereka terganggu oleh peran Jepang dalam Perang Dunia Kedua, yang sudah dimulai saat Kinoshita masih remaja. Sebagian besar rekannya direkrut untuk bertugas di militer, banyak yang tidak pernah kembali.

Tapi Kinoshita beruntung. Militer Jepang menginginkan mereka yang memiliki bakat fisika untuk menghitung lintasan bom untuk rentetan artileri di garis depan pertempuran. Oleh karena itu, pihak berwenang mendorong Kinoshita melalui versi kurikulum sekolah menengah dan perguruan tinggi yang dipadatkan dengan ketat di Universitas Tokyo. Sepanjang jalan, dia belajar fisika lanjutan dari mentor yang mengajar artikel, diselundupkan ke Jepang dengan kapal selam, yang ditulis oleh Werner Heisenberg dan fisikawan Jerman lainnya.

Kinoshita belajar fisika lanjutan dari mentor yang mengajar artikel, diselundupkan ke Jepang dengan kapal selam, yang ditulis oleh Werner Heisenberg dan fisikawan Jerman lainnya.

Pada bulan Agustus 1945, saat liburan musim panas universitasnya, Kinoshita berada di rumah bersama orang tuanya di kota Yonago ketika dia mendengar di radio bahwa Hiroshima, yang terletak sekitar 125 km ke selatan, telah diratakan. Seperti yang dia katakan kepada saya dalam wawancara kami, Kinoshita tahu – dari besarnya ledakan – bahwa ini bukanlah bom biasa, tetapi bom yang harus mengeluarkan energi atom. “Saya tahu apa yang bisa dilakukan energi atom, jadi saya langsung berpikir ini pasti bom atom,” katanya.

Beberapa hari kemudian dia berada di stasiun kereta Shinjuku di Tokyo ketika semua orang tiba-tiba diinstruksikan untuk tetap menunggu berita penting. Dalam langkah yang sangat tidak biasa, kaisar Jepang datang ke sistem alamat publik untuk mengumumkan bahwa Jepang telah menyerah. Kinoshita lega, karena orang lain di sekitarnya juga; seperti banyak orang Jepang yang dia takuti dan terkejut dengan perang yang dimulai oleh para pemimpin militer negaranya. "Wow itu bagus. Saya tidak harus mati, ”kenangnya berpikir.

Ratusan ribu tentara Amerika tiba beberapa minggu kemudian dan menduduki negara itu. Pemerintah baru yang dipasang di AS mendorong melalui program reformasi pertanahan nasional. Tanah keluarga Kinoshita dirampas dan dibagikan di antara para petani bagi hasil, meninggalkan Kinoshita tanpa warisan. Meski kelihatannya aneh, dia sangat senang karena kemiskinannya yang tiba-tiba membebaskannya dari harapan keluarganya bahwa dia akan menjadi tuan tanah sawah. Sebaliknya, ia akan mampu mengejar fisika.

Bertahan dengan hibah dari Universitas Tokyo dan dari mengajar kelas fisika di universitas terdekat lainnya, Kinoshita lulus pada tahun 1947 sebelum melanjutkan ke gelar PhD. Mentornya adalah Sin-Itiro Tomonaga, yang kemudian membagikan Hadiah Nobel Fisika 1965 dengan Richard Feynman dan Julian Schwinger. Tomonaga menarik perhatian Kinoshita Robert Oppenheimer, fisikawan AS yang mengepalai proyek bom atom Manhattan.

Freeman Dyson: pemikir visioner dan ilmuwan maverick yang menantang otoritas

Oppenheimer pada gilirannya mengatur Kinoshita dan rekannya Yoichiro Nambu - masa depan lain Pemenang Nobel - untuk menjadi postdocs di Institut Studi Lanjutan (IAS) di Princeton, New Jersey. Kinoshita, bagaimanapun, hampir tidak bisa mengumpulkan uang untuk perjalanan itu dan dia terpaksa naik kapal kargo dari Tokyo ke Seattle. Dia juga harus meninggalkan istrinya Masako atau “Masa” Kinoshita (née Matsuoka) – mantan murid di salah satu kelasnya yang dia nikahi pada tahun 1951. Orangtuanya yang kaya, anggota komunitas Marxis kecil Jepang, telah dipenjara selama perang, kemudian kehilangan segalanya ketika bom Sekutu menghancurkan bisnis keluarga mereka.

Dari Seattle, Kinoshita mengunjungi laboratorium di pantai barat AS, termasuk Laboratorium Lawrence Berkeley dan Institut Teknologi California. Bepergian dengan bus dan kereta api, dia menuju ke timur melintasi Rockies, pertama mengunjungi Denver dan kemudian lab Enrico Fermi di Chicago. Akhirnya dia tiba di Princeton, dengan istrinya bergabung dengannya pada tahun 1953. Belakangan tahun itu dia tinggal dengan seorang induk semang yang tidak bisa mengucapkan "Toichiro" dan menjulukinya "Tom" - nama yang melekat selama sisa hidupnya. .

Fondasi goyah

Pada tahun 1956 - setelah dua tahun di IAS dan satu tahun lagi di Universitas Columbia di New York - Tom dan Masa berakhir di Universitas Cornell, tempat dia tinggal selama sisa karirnya. Di sana, Masa berlatih bentuk seni tekstil tradisional Jepang yang dikenal sebagai kumihimo, atau “gathered threads”, memberikan lokakarya di AS dan Jepang, dan menerbitkan buku 360 halaman yang monumental tentang subjek tersebut pada tahun 1994. Dia menemukan kembali dan mengembangkan bentuk kuno dan hampir terlupakan dari kumihimo yang melibatkan loop kompleks, menerapkannya kembali menggunakan latar belakangnya di bidang matematika.

Pada tahun 1962 Kinoshita mengunjungi CERN dengan beasiswa Ford Foundation. Pada hari kedua kunjungannya ke Jenewa, dia mengikuti tur lab, dan – saat berada di perhentian pertama – mendapati dirinya terpesona oleh grafik yang dibuat oleh para peneliti di sinkrotron proton telah menempel di dinding. Setelah mengukur bagaimana muon bergoyang dalam medan magnet, mereka ingin mengetahui bagaimana temuan mereka sesuai dengan nilai teoretis dan sedang mencari seseorang yang dapat menghitungnya.

Kinoshita tercengang dengan grafik tersebut, yang mengingatkannya pada aspek penelitian QED yang dia lakukan dengan Tomonaga selama perang. Dia keluar dari tur, pergi ke perpustakaan, dan bekerja sepanjang malam. Keesokan paginya dia kembali ke Proton Synchrotron dan memberi tahu para peneliti, "Saya tahu caranya!"

Itu adalah pekerjaan yang mengasyikkan, karena jumlahnya terjalin erat ke dalam fondasi QED. Teori itu menganggap partikel sebagai magnet yang berputar, dengan rasio momen magnetiknya terhadap putarannya yang dikenal sebagai g. Dalam bentuk paling sederhana dari mekanika kuantum, g memiliki nilai persis 2. Tetapi kenyataannya harus berbeda, karena muon ditarik oleh jejak semua partikel lain – yang dikenal dan tidak dikenal, lepton dan hadron – yang masing-masing sedikit memengaruhi goyangan.

Mengingat bahwa QED adalah cetak biru yang menggabungkan segala sesuatu yang diketahui oleh para ahli teori, perbedaan antara nilai yang ditentukan secara eksperimental dari g dan 2 karena itu mengukur kelengkapan dan keakuratan seluruh arsitektur teoretis QED. Dengan kata lain, mengukur g-2 dapat mengungkapkan apakah arsitektur itu bagus, bahkan jika itu tidak dapat memberi tahu Anda lokasi yang tepat dari setiap cacat.

Bahkan, g-2 sangat mendasar bagi QED sehingga jika alam mengandung fisika baru – partikel atau gaya yang belum ditemukan, dan dengan demikian tidak ada dalam teori – mereka akan muncul sebagai perbedaan antara jumlah yang diprediksi secara teoritis dan nilai yang diukur dalam eksperimen. Jarang masuk akal untuk berusaha sekuat tenaga dalam mengejar perhitungan angka; tidak ada yang mengukur bahan resep hingga seperseribu gram atau bensin hingga sepersejuta liter. Tetapi g-2 berbeda. Dari goyangan muon, Anda bisa mendapatkan presisi.

Perhitungannya, bagaimanapun, sangat sulit, karena tidak dapat dipecahkan dan karenanya harus dilanjutkan dalam serangkaian perkiraan yang berurutan dan semakin tepat. Terlebih lagi, setiap partikel dan gaya yang baru ditemukan harus digabungkan. Fisikawan umumnya mengungkapkan kompleksitas ini dalam istilah "diagram Feynman" dari setiap kemungkinan interaksi, dengan setiap diagram yang berhubungan dengan serangkaian persamaan panjang, dan Kinoshita harus mengevaluasi ratusan bahkan ribuan persamaan tersebut.

Ketika fisikawan mengatakan bahwa QED adalah teori yang diperhitungkan paling tepat dalam sejarah sains, mereka berterima kasih kepada Kinoshita

Saat itu, Kinoshita bekerja sendiri dan menghitung dengan tangan g-2. Seiring berlalunya waktu, dia mempekerjakan lebih banyak pembantu dan menggunakan komputer yang lebih canggih. Kinoshita akhirnya menghabiskan lebih dari setengah abad sebagai pelopor dalam penggunaan fisika superkomputer dan menjadi salah satu pengguna terbesarnya saat ia menjumlahkan enam, delapan, dan kemudian 10 urutan diagram Feynman untuk menghitung g-2 lebih tepatnya. Ketika fisikawan mengatakan bahwa QED adalah teori yang diperhitungkan paling tepat dalam sejarah sains, mereka berterima kasih kepada Kinoshita.

Sementara itu, serangkaian percobaan yang lebih besar dan lebih tepat dibangun untuk membandingkan nilai percobaan dengannya: urutan tiga di CERN, satu di Brookhaven National Laboratory dan lain di Fermilab. Terkadang hasilnya mendekati angka Kinoshita, menyebarkan ketakutan di kalangan fisikawan bahwa tidak ada fisika baru, sementara di lain waktu hasilnya sangat jauh dari nilai prediksi yang membuat para peneliti dan ahli teori sama-sama senang.

Kinoshita menjadi fisikawan yang semakin terkenal sebagai orang yang tepat untuk memahami dasar-dasar Model Standar fisika partikel. Nyatanya, g-2 menjadi nomor profil yang semakin tinggi, sebagai akselerator terkuat di dunia, Collider Hadron Besar, menambah lebih sedikit kejutan.

Meski resmi pensiun dari Cornell pada 1995, Kinoshita tetap aktif di bidang fisika. Pada tahun 2018, dalam usia 93 tahun, dia menerbitkan sebuah makalah di Ulasan Fisik D (97 036001) menyempurnakan perhitungannya g-2 ke urutan ke-10. Makalah terakhirnya - tentang teori umum g-2 perhitungan untuk semua pesanan – muncul pada tahun berikutnya Atom (7 28). Muridnya dan kolaborator dekatnya Makiko Nio, Dari Laboratorium penelitian RIKEN di Jepang, adalah salah satu fisikawan yang sekarang melanjutkan pekerjaannya.

Titik kritis

Tenang, metodis dan teliti, Kinoshita selalu menghargai atau akan berkontribusi pada humor dalam setiap situasi. Di akhir hidupnya, teman-temannya belajar mencari tanda bahwa dia akan melontarkan komentar jenaka: tonjolan yang hampir tak terlihat di kedua sudut mulutnya, dan kerutan yang sedikit memperdalam di pinggirannya. Akhirnya, Kinoshita pindah dari Cornell, dengan enggan, ke sebuah rumah di Amherst, Massachusetts, yang dibangun oleh arsitek Ray Kinoshita, salah satu dari tiga putrinya.

Dia telah merancang rumah untuk dirinya sendiri dengan ruang tamu terpisah untuk orang tuanya, dengan layar shoji, rak terbuka, dan dek kayu yang menghadap ke hutan, mirip dengan tempat tinggal yang biasa mereka tinggali. University of Massachusetts menjadikan Kinoshita sebagai tambahan dan memberinya kantor, tempat dia muncul hampir setiap hari hingga COVID menyerang.

Menjelajahi dunia nuklir: kehidupan dan sains Gertrude Scharff-Goldhaber

Rekan-rekan yang mengagumi secara berkala mengajukan Kinoshita untuk hadiah Nobel. Dia tidak pernah menerimanya, tentunya karena kontribusinya, meskipun sangat diperlukan untuk fisika kontemporer, sulit untuk diberi label. Akan tetapi, fisikawan sangat diuntungkan oleh orang-orang seperti Kinoshita, yang akrab dengan sumber daya, metode, dan teknik yang mendukung bidang mereka. Fisikawan semacam itu mendorong disiplin maju, namun tidak dapat dengan mudah dianggap sebagai penemu atau pencipta teori. Kinoshita seperti insinyur yang andal dan dapat dipercaya yang memberi Anda keyakinan bahwa rumah yang Anda dan seluruh komunitas Anda tinggali tidak akan runtuh.

Masa meninggal dengan sedih tahun lalu, dan Tom segera setelah itu. Keduanya akan dimakamkan bersama di Ithaca, dekat Cornell. Nisan mereka dirancang oleh putri mereka Ray dan oleh putri Ray sendiri Emilia Kinoshita, seorang desainer dan peneliti material. Ini akan menampilkan perpaduan diagram Feynman dan kumihimo pola, mewujudkan bentuk dan ritme terdalam dari dunia sulit diatur yang dilalui dan dijelajahi Masa dan Tom.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/toichiro-kinoshita-the-theorist-whose-calculations-of-g-2-shed-light-on-our-understanding-of-nature/