Felix H. Boehm (MS ’51, PhD ’54), ein bahnbrechender Kernphysiker, starb am 25. Mai im Alter von 96 Jahren.
Boehm, emeritierter William L. Valentine Professor für Physik, wurde am 9. Juni 1924 in Basel, Schweiz, als Sohn von Hans und Marguerite Boehm geboren. Böhm wuchs in einer musikalischen Familie auf; seine Eltern spielten in Streichquartetten, und als Jugendlicher ergriff er die Flöte, die er jahrzehntelang mit Eifer spielte.
Böhms frühe Jahre waren vom Krieg geprägt. Basel liegt an der Grenze zwischen der Schweiz, Deutschland und Frankreich. Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs beabsichtigten Deutschland und Italien, in der geplanten, aber abgesagten Operation Tannenbaum in die Schweiz einzumarschieren; Später im Konflikt wurde Basel versehentlich von einem alliierten Flugzeug bombardiert.
“Wissen Sie, die Schweiz war nicht direkt in den Krieg verwickelt, aber wir waren vom Krieg umgeben”, erinnerte sich Boehm 1999 in einem Interview für das Caltech-Archiv. “Wir hatten Essensrationen, und nicht weit von Basel wurde bombardiert. Und alle waren im Militärdienst, mein Vater und meine Brüder.”
Böhm selbst verbrachte ein Jahr Wehrdienst in der Nähe des Rheins, richtete ihn aber so ein, dass er sporadisch sein Studium mit Schwerpunkt Physik fortsetzen konnte. Unter anderem besuchte er Vorlesungen von Jean Weigle, damals Physikprofessor in Genf (er war 1949–68 wissenschaftlicher Mitarbeiter in Biologie am Caltech). Boehm erwarb 1948 das Diplom an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH Zürich) und promovierte 1951 in Physik am selben Institut.
An inspirierenden Mentoren in den Wissenschaften mangelte es Böhm nicht. Als Teenager lernte er Walter Rudolf Hess kennen, der 1949 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Kartierung der Hirnareale erhielt, die die inneren Organe kontrollieren. Boehm arbeitete als Universitätsstudent bei Hess weiter und forschte an Gehirnwellen. Während seiner Promotion nahm er dann Unterricht bei Wolfgang Pauli, der gerade 1945 für seine Entdeckung des “Pauli-Ausschlussprinzips” den Physik-Nobelpreis erhalten hatte. Pauli saß 1951 in Böhms Promotionsausschuss.
1952 zog Boehm auf Einladung des Nuklearphysikers Chien-Shiung Wu von der Columbia University in die USA. Einige Jahre nach Boehms Ankunft in Columbia würde Wu die bekannten Gesetze der Physik auf den Kopf stellen, indem er zeigte, dass schwache Wechselwirkungen zwischen zerfallenden Teilchen im Gegensatz zu anderen physikalischen Kräften nicht immer “symmetrisch” sind. Vor dem sogenannten Wu-Experiment (für das ihre Kollegen Tsung-Dao Lee und Chen-Ning Yang 1957 den Nobelpreis für Physik erhielten; 1978 gewann sie dafür den ersten Wolf-Preis für Physik) wurde dies theoretisiert dass die aktuelle Welt und ein Spiegelbild der Welt identisch wären, nur mit links und rechts vertauscht, oder symmetrisch.
Das Wu-Experiment untersuchte den Beta-Zerfall eines radioaktiven Kobaltisotops, Kobalt-60, und stellte fest, dass der Drehimpuls des Kerns des Isotops oder sein nuklearer „Spin“ in einer Spiegelwelt derselbe wäre wie in unserer eigenen – nicht das Gegenteil. Diese Entdeckung sollte Boehms Karriere mitgestalten. Danach untersuchte er jahrelang Asymmetrien in physikalischen Kräften, die als “Paritätsverletzungen” bezeichnet werden.
Boehm arbeitete anderthalb Jahre mit Wu in New York zusammen, während dieser Zeit verband er sich mit Pierre Marmier, einem Freund aus Zürich, der damals Postdoc am Caltech war. Marmier ermutigte Böhm, sich um eine Stelle am Institut zu bewerben. Er erhielt Angebote sowohl vom Caltech als auch von der Stanford University und entschied sich schließlich, nach Pasadena zu kommen. Boehm erinnerte sich in seinem Interview mit den Archiven: “Am Caltech wurde mir gesagt: ‘Sie haben keine Lehrverpflichtung. Sie können forschen. Sie haben eine einjährige Anstellung, die jedoch verlängert werden kann ‘werde sehen.’ Also dachte ich, na ja, ich habe keine Familie, ich habe keine Verpflichtungen, ich recherchiere lieber. Ich mochte Caltech. Und da habe ich mich entschieden, hierher zu kommen.”
Boehm nahm im Juli 1953 eine Stelle als Forschungsstipendiat am Caltech an, wurde 1958 Assistenzprofessor und erhielt 1961 eine Anstellung. Während dieser Zeit freundete sich Boehm mit Max Delbrück, Professor für Biologie, der später ging 1969 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin mit Salvador Luria und Alfred Hershey für die Arbeit über den Replikationsmechanismus und die genetische Struktur von Viren zu gewinnen.
Trotz seiner anfänglichen Vorbehalte unterrichtete Boehm mehrere Kurse in den Bereichen Mechanik, Elektrizität und Magnetismus. “Es hat mir Spaß gemacht, aber ich habe die Forschung vorgezogen”, sagte Böhm. “Lehren war nie meine größte Liebe, muss ich sagen, aber es machte mir nichts aus; es war Teil meiner Pflicht.”
In Los Angeles lernte Boehm die ebenfalls aus Basel stammende Ruth Sommerhalder kennen, die am 26. November 1956 heiratete.
Am Caltech wurde Boehm Leiter einer Gruppe namens “Physics 34”, die auch von Petr Vogel, einem emeritierten leitenden wissenschaftlichen Mitarbeiter der Physik, geleitet wurde; und Herb Henrikson (BS ’53). Die Gruppe hatte zu jedem Zeitpunkt drei oder vier Postdocs und eine entsprechende Anzahl von Doktoranden.
Die Gruppe hatte ihren Sitz im Norman Bridge Laboratory of Physics, West (“West Bridge”), das damals auch Building 33 hieß. “Ich weiß nicht, warum wir Physik 34 in Building 33 waren”, sagt Peter Fisher (PhD’ 88), Boehms ehemaliger Doktorand und heute Leiter der Physikabteilung am MIT. Boehm übernahm Physik 34 von Jesse DuMond (BS ’16, PhD ’29), Professor für Physik, der Pionierarbeit bei der Präzisionsinstrumentierung leistete und mehrere neue Spektrometer erfand und konstruierte. Die Forschungen, die Boehm in den 1950er und 1960er Jahren durchführte, betrafen die Kernstruktur und das Teilchenverhalten, insbesondere die von Wu nachgewiesene Paritätsverletzung. Er war einer der ersten, der nuklearphysikalische Techniken einsetzte, um Grundlagenforschung über schwache Wechselwirkungen und die Natur von Neutrinos (fast masselose subatomare Teilchen, die fast nie mit normaler Materie wechselwirken) durchzuführen.
Ende der 50er Jahre boten mehrere Schulen – darunter seine Alma Mater, die ETH Zürich – Böhm die Möglichkeit, nach Europa zurückzukehren, um dort zu unterrichten. Aber die lockere, sympathische Atmosphäre im Caltech hielt Boehm in Pasadena. Zum Beispiel: “Du könntest mit [Richard] Feynman – keine große Sache, zu jeder Zeit – und es war wunderbar“, sagte Boehm 1999. (In seinen berühmten Feynman Lectures on Physics bezog sich Feynman auf Boehms Arbeit, die bestätigte, dass sich Elektronen hauptsächlich nach links drehen)
In einem Experiment versuchten Boehm and Physics 34, die genaue Änderung des Energieniveaus zu messen, die auftritt, wenn ein Wasserstoffatom ein Photon absorbiert. „Herb Henrikson beschrieb es so, als würde er einen Elefanten aus dem Fenster einer 747 fliegen, die in 30.000 Fuß Höhe fliegt, und dann, als der Elefant den Boden berührt, versuchen, das Geräusch seiner Wimpern zu messen“, sagt der ehemalige Doktorand Paul Lee (BS ’67 .). , MS ’69, PhD ’71), jetzt emeritierter Professor für Physik und Astronomie an der Cal State Northridge. “Es dauerte etwa 10 Leute vier Jahre, aber wir konnten endlich eine Grenze für diese Energieveränderung festlegen, die besser war als das, was die Leute zuvor getan hatten.”
In einem anderen Experiment suchte das Team nach Anzeichen für einen neutrinolosen Doppel-Beta-Zerfall – ein oft gesuchtes, aber nie entdecktes theoretisches Phänomen. Beim regulären Betazerfall zerfällt ein einzelnes Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino. Beim doppelten Betazerfall, der bei einer Handvoll Isotopen beobachtet wurde, zerfallen zwei Neutronen gleichzeitig im selben Atomkern.
Wenn Neutrinos, wie einige vorgeschlagen haben, ihre eigenen Antiteilchen sind, könnten sich die beiden Neutrinos, die durch einen doppelten Betazerfall erzeugt werden, möglicherweise gegenseitig auslöschen. Nach dem Standardmodell der Physik kann ein solches Ereignis nicht passieren. Die Beobachtung des Ereignisses würde daher das gegenwärtige Weltverständnis der Physiker in Frage stellen. “Es ist eine riesige Sache”, sagt Fisher, der seine Doktorarbeit am Caltech über das Experiment geschrieben hat. “Wenn Sie das sehen, wissen Sie, dass eine grundlegende Regel der Physik gebrochen wurde.”
Die 14 Isotope, von denen bekannt ist, dass sie zum doppelten Betazerfall fähig sind, haben unglaublich lange Halbwertszeiten, was es bestenfalls schwierig macht, sie zu entdecken. Um nach einem neutrinolosen Doppel-Beta-Zerfall zu suchen, hat Physik 34 zusammen mit der Université de Neuchâtel und dem Paul Scherrer Institut (beide in der Schweiz) ein Multi-Institutions-Experiment am Gotthard-Straßentunnel aufgebaut, der durch einen Berg in der Schweiz führt die Alpen, wo kilometerlanges festes Gestein eine “ruhige” Umgebung schafft, um seltene Teilchenwechselwirkungen zu untersuchen. Die Suche nach der Veranstaltung wird heute fortgesetzt, und das Projekt erwies sich als Modell für institutsübergreifende Physikkooperationen.
Vogel schreibt Boehm zu, dass er in den 1980er Jahren das erste Experiment in einem Kernreaktor initiiert hat, um nach Neutrino-Oszillationen zu suchen, dh spontanen Veränderungen des “Geschmacks” eines Neutrinos. (Neutrinos gibt es in drei verschiedenen Geschmacksrichtungen, die uns derzeit bekannt sind: Elektron-Neutrino, Myon-Neutrino und Tau-Neutrino, basierend auf ihrer Assoziation mit anderen subatomaren Teilchen.) Das Experiment in Grenoble, Frankreich, „war das erste seiner Art, und Das ist jetzt ein riesiges Feld”, sagt Vogel. “Er war ein Pionier im Verständnis der Tatsache, dass Kernreaktoren ergiebige Quellen für Neutrinos sind, die sich besonders für Experimente dieser Art eignen.”
Kollegen beschreiben Boehm als geschickt in allen Fähigkeiten, denen er sich widmete. Neben seiner Muttersprache Deutsch sprach er beispielsweise Französisch, Englisch und etwas Italienisch und lernte in der Schule Latein und Griechisch. “Er war unglaublich belesen. Im Flugzeug nach Europa las er Proust auf Französisch, weil ihm so etwas Spaß machte”, sagt Lee.
“Er hat sicherlich kein Mikromanagement gemacht. Er ging nicht sehr oft ins Labor, aber er hatte starke technische Fähigkeiten”, sagt Fisher. Er erinnert sich an eine Zeit, als der Helium-Lecksucher des Labors – eine alte und komplizierte Maschine von der Größe einer Waschmaschine auf Rädern – kaputt ging. “Wir haben es auseinander genommen, weil es kaputt war und sich darin Vakuumröhren befanden, was für uns völlig verblüfft war”, sagt Fisher. Dies war in den 1980er Jahren; Vakuumröhren in solchen Geräten wurden ab den 60er Jahren zugunsten von Transistoren abgeschafft. Aber Boehm war nicht der Typ, der etwas, das aufgrund seines Alters gut funktionierte, einfach wegwarf, sagt Fisher. Als die Doktoranden mit der antiquierten Maschinerie kämpften, kam Boehm herein und diagnostizierte von der Tür aus das Problem als “funkelndes 5Y3″. [vacuum tube].”
“Er ging zu einem Schrank, und es gab einen lebenslangen Vorrat an jedem Teil, den Sie jemals brauchen würden, einschließlich 5Y3s. Er steckte das richtige ein, und plötzlich funktionierte die Maschine”, sagt Fisher. “Das war sehr, sehr Felix.”
Boehms akademische Karriere wurde durch das Einsetzen der Makuladegeneration, einer fortschreitenden Krankheit, die dem Einzelnen seine zentrale Sehkraft beraubt, unterbrochen. Es betrifft jedes Jahr mehr als 6 Millionen Menschen weltweit und ist die Hauptursache für Sehverlust bei Menschen ab 50 Jahren. Boehm konnte nicht mehr richtig lesen und ging 1995 in den Ruhestand. “Er spielte Flöte, bis ihn der Verlust seines Sehvermögens am Ende auch die Musik kostete”, sagt Lee.
Aber Lee fügt hinzu: “Felix hat sich nie beschwert. Er hat alles akzeptiert und war total stoisch über das, was passiert ist.” Böhm weigerte sich jedoch zu akzeptieren, dass sein eingeschränktes Sehvermögen ihn daran hindern könnte, auf dem neuesten Stand auf seinem Gebiet zu sein, und installierte daher eine Maschine in seinem Haus, die den Text der neuesten veröffentlichten Physikarbeiten auf eine Größe vergrößerte, die er konnte sorgfältig gelesen, ein paar Worte auf einmal.
Boehm, der 1985 zum Valentine-Professor ernannt wurde, wurde 1983 in die National Academy of Sciences und 2006 in die American Association for the Advancement of Science gewählt und war Fellow der American Physical Society. 1980 erhielt er den Alexander-von-Humboldt-Preis und 1995 den Tom-W.-Bonner-Preis für Kernphysik für „seine Messungen der Positronenpolarisation beim Betazerfall und ihren Einfluss auf die Entwicklung der VA-Theorie der schwachen Wechselwirkungen, seine bahnbrechenden Studien, die überzeugende Beweise für Paritätsverletzungen bei Kernübergängen liefern, und seine grenzendefinierende Suche nach Verletzungen der Zeitumkehrinvarianz in Kernen und nach Neutrino-Oszillationen.
Böhm hinterlässt seine Frau Ruth und die Söhne Marcus und Claude.
Eine Kurzfassung dieses Nachrufs wurde am 26. Mai 2021 veröffentlicht.
Diese Pressemitteilung wurde vom California Institute of Technology erstellt. Die hier geäußerten Ansichten sind die eigenen.
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