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エミリオ・ジーノ・セグレ（/ səˈɡreɪ / sə- GRAY、イタリア語: [ eˈmiːljoˈdʒiːno seˈgrɛ ]、1905年2月1日- 1989年4月22日）[ 1 ]は、イタリア系アメリカ人の原子核物理学者および放射化学者で、テクネチウムとアスタチンという元素、および亜原子反粒子である反陽子を発見し、 1959年にオーウェン・チェンバレンとともにノーベル物理学賞を受賞した。
ローマ近郊のティヴォリで生まれたセグレは、ローマ・ラ・サピエンツァ大学で工学を学んだ後、1927年に物理学に転向した。1932年にローマ大学の物理学助教授に任命され、1936年まで同大学で教鞭を執り、「ヴィア・パニスパーナの少年たち」の一人となった。1936年から1938年まではパレルモ大学の物理学研究所の所長を務めた。1937年、アーネスト・O・ローレンスのバークレー放射線研究所を訪れた後、同研究所のサイクロトロン加速器から異常な放射能を放出するモリブデンのストリップが送られてきた。セグレは、綿密な化学分析と理論分析を用いて、放射線の一部が、自然界には存在しない、人工的に合成された最初の化学元素であるテクネチウムという、それまで知られていなかった元素によって生成されていることを証明した。
1938年、セグレがバークレー放射線研究所を訪れていた時、ベニート・ムッソリーニのファシスト政権はユダヤ人の大学での職を禁じる反ユダヤ主義法を可決した。ユダヤ人であったセグレは、無期限の亡命者となった。バークレー放射線研究所で、ローレンスは彼に研究助手として低賃金の仕事を提供した。そこでセグレは、元素アスタチンと同位体プルトニウム239の発見に貢献した。プルトニウム239は後に長崎に投下された原子爆弾「ファットマン」の製造に使用された。1943年から1946年まで、彼はロスアラモス国立研究所でマンハッタン計画のグループリーダーとして働いた。1944年4月、彼はプルトニウムガン型核兵器「シンマン」がプルトニウム240の不純物の存在により機能しないことを発見した。1944年、彼はアメリカ合衆国の市民権を取得した。 1946年にバークレーに戻ると、彼は物理学と科学史の教授となり、1972年までその職を務めた。セグレとオーウェン・チェンバレンは、ローレンス放射線研究所で反陽子を発見した研究グループを共同で率い、その功績により1959年のノーベル物理学賞を共同受賞した。
セグレは精力的な写真家であり、近代科学史における出来事や人物を記録した多くの写真を撮影した。それらの写真は彼の死後、アメリカ物理学会に寄贈された。アメリカ物理学会は、彼の功績を称え、物理学史の写真アーカイブを彼の名にちなんで命名した。
エミリオ・ジーノ・セグレは、1905年2月1日、ローマ近郊のティヴォリでセファルディ系ユダヤ人の家庭に生まれた。父は製紙工場を経営する実業家のジュゼッペ・セグレ、母はアメリア・スザンナ・トレヴェスである。兄が2人おり、アンジェロとマルコである。 [ 2 ]叔父のジーノ・セグレは法学教授であった。[ 3 ]彼はティヴォリの小学校で教育を受け、1917年に家族がローマに移住した後は、ローマの小学校と高校で教育を受けた。1922年7月に卒業し、ローマ・ラ・サピエンツァ大学に工学部の学生として入学した。[ 4 ]
1927年、セグレはフランコ・ラセッティと出会い、ラセッティは彼をエンリコ・フェルミに紹介した。二人の若い物理学教授は才能のある学生を探していた。彼らは1927年9月にコモ会議に出席し[ 5 ] 、そこでセグレはニールス・ボーア、ヴェルナー・ハイゼンベルク、ロバート・ミリカン、ヴォルフガング・パウリ、マックス・プランク、アーネスト・ラザフォードといった著名な物理学者の講演を聞いた。その後、セグレはローマにあるフェルミとラセッティの研究所に加わった。物理学研究所所長オルソ・マリオ・コルビーノの助けもあり、セグレは物理学に転科することができ[ 6 ]、フェルミの下で研究し、1928年7月に「異常分散と磁気回転」に関する論文で学位を取得した[ 7 ] 。 [ 4 ]
1928年から1929年にかけてイタリア陸軍に勤務し、その間、対空砲兵の少尉に任官された後、[4 ]セグレはヴィア・パニスパーナの研究所に戻った。1928年にエドアルド・アマルディと共同で、自身の論文「水銀とリチウムにおける異常分散について」をまとめた最初の論文を発表し、翌年にはラマン効果に関する別の論文を彼と共同で発表した。[ 9 ]
1930年、セグレは特定のアルカリ金属におけるゼーマン効果の研究を開始した。研究を続けるために必要な回折格子がイタリアでは入手できなかったため、研究が停滞した彼は、ヨーロッパの他の4つの研究所に手紙を書いて支援を求め、ピーター・ゼーマンからアムステルダムのゼーマン研究所で研究を続けるよう招待を受けた。セグレはロックフェラー財団のフェローシップを授与され、フェルミの助言により、ハンブルクでオットー・スターンの下で研究するためにそれを使用することを選択した。[ 10 ] [ 11 ]オットー・フリッシュと共同で行った空間量子化の研究で得られた結果は、現在の理論とは一致しないように見えたが、イシドール・アイザック・ラビは、カリウムの核スピンが+1/2であれば理論と実験が一致することを示した。[ 12 ]
セグレは1932年にローマ大学の物理学助教授に任命され、1936年までそこで働き、ヴィア・パニスパーナの少年の一人となった。[ 13 ] 1934年、彼はエルフリーデ・スピロと出会った。スピロはユダヤ人女性で、彼女の家族は西プロイセンのオストロヴォ出身だったが、第一次世界大戦後、プロイセンの一部がポーランド領になったため、ブレスラウに逃れてきた。1933年にナチ党がドイツで政権を握ると、彼女はイタリアに移住し、秘書兼通訳として働いていた。最初は彼女はイタリア語があまり得意ではなかったので、セグレとスピロは流暢なドイツ語で会話した。[ 14 ]二人は1936年2月2日にローマの大シナゴーグで結婚した。彼はラビと、結婚式に最低限の費用をかけることに同意し、豪華な結婚式に費やすはずだった残りの費用をドイツからのユダヤ人難民に寄付した。ラビはとにかく彼らに豪華な結婚式の多くの装飾を施すことに成功した。[ 15 ]夫婦には3人の子供がいた。1937年生まれのクラウディオ、1942年生まれのアメリア・ガートルード・アレグラ、そして1945年生まれのファウスタ・イレーネである。[ 16 ]
結婚後、セグレは安定した職を求めてパレルモ大学の物理学教授兼物理学研究所所長となった。彼はそこの設備が原始的で、図書館には現代物理学の文献が欠けていることに気づいたが、パレルモでの同僚には数学者のミケーレ・チポラとミケーレ・デ・フランキス、鉱物学者のカルロ・ペリエ、植物学者のルイージ・モンテマルティーニがいた。[ 17 ] 1936年、彼はアーネスト・O・ローレンスのバークレー放射線研究所を訪れ、そこでエドウィン・マクミラン、ドナルド・クックシー、フランツ・クリー、フィリップ・アベルソン、ロバート・オッペンハイマーと会った。セグレは、かつて研究所のサイクロトロンの一部であった放射性スクラップ金属に興味をそそられた。パレルモでは、これには多数の放射性同位体が含まれていることがわかった。 1937年2月、ローレンスは異常な放射能を放出するモリブデンのストリップをセグレに送った。セグレはペリエの協力を得て、そのストリップを綿密な化学的および理論的分析にかけ、放射線の一部がこれまで知られていなかった元素によって生成されていることを証明できた。[ 18 ] 1947年、彼らはそれをテクネチウムと名付けた。これは、人工的に合成された最初の化学元素だったからである。[ 19 ] [ 20 ]
1938年6月、セグレはテクネチウムの短寿命同位体を研究するためにカリフォルニアに夏季訪問したが、テクネチウムはイタリアへの郵送中に破損した。セグレが移動中に、ベニート・ムッソリーニのファシスト政権はユダヤ人の大学での職を禁じる人種差別法を可決した。ユダヤ人であるセグレは、無期限の亡命者となった。[ 21 ]チェコスロバキア危機により、セグレはエルフリーデとクラウディオを呼び寄せた。ヨーロッパでの戦争は避けられないと恐れたからである。[ 22 ] 1938年11月と1939年2月に、彼らは観光ビザを移民ビザに交換するためにメキシコへ急遽旅行した。セグレとエルフリーデは、イタリアとドイツにいる両親の運命を深く案じていた。[ 23 ]
バークレー放射線研究所で、ローレンスはセグレに研究助手としての仕事を提供した。これは元素を発見した人物としては比較的低い地位であり、月給300ドル（2025年換算で6,900ドル）で6か月間働くことになった。ローレンスはセグレがカリフォルニアで法的に身動きが取れないことを知ると、その状況を利用してセグレの給料を月116ドルに減らした。[ 24 ] [ 25 ]グレン・シーボーグと共同で、セグレは準安定同位体テクネチウム99mを単離した。その特性から核医学での使用に理想的であり、現在では年間約1,000万件の医療診断手順で使用されている。[ 26 ]セグレは元素93を探しに行ったが、元素93は希土類元素であったが、セグレはレニウムに化学的に類似した元素を探していたため、それを見つけることはできなかった。[ 27 ]アレクサンダー・ラングスドルフ・ジュニアと呉健雄と共同で、彼はキセノン135を発見した。[ 28 ] [ 29 ]これは後に原子炉の核毒として重要になった。[ 30 ]
セグレは次に、周期表のもう1つの未発見元素、元素85に注目した。月曜日の放射線研究所の会議で、ビスマス209にアルファ粒子を照射してそれを生成するつもりだと発表した後、同僚のデール・R・コーソンとロバート・A・コーノグの2人が彼の提案した実験を実行した。セグレは次に、化学を行うことができるかどうか尋ね、ケネス・ロス・マッケンジーとともに、今日アスタチンと呼ばれる新しい元素を分離することに成功した。[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]セグレとウーは次に、最後に残った未発見の非超ウラン元素、元素61を見つけようとした。彼らはそれを作る正しい技術を持っていたが、それを分離する化学的方法がなかった。[ 33 ]彼はまた、 1940 年 12 月にローレンスの60 インチ (150 cm)サイクロトロンでプルトニウム 239 を生成するために、シーボーグ、マクミラン、ジョセフ W. ケネディ、アーサー C. ウォールと協力した。 [ 34 ] [ 35 ]
1941年12月の日本軍による真珠湾攻撃とそれに続くアメリカ合衆国によるイタリアへの宣戦布告により、セグレは敵国人となり、両親との連絡が途絶えた。物理学者たちは戦争に従事するために放射線研究所を離れ始め、レイモンド・T・バージは彼に残った学生たちへの授業を頼んだ。これはセグレの収入の貴重な補填となり、彼はオーウェン・チェンバレンやクライド・ウィーガンドを含むこれらの学生たちと重要な友情や専門的な関係を築いた。[ 36 ]
1942年後半、オッペンハイマーはセグレにロスアラモス研究所のマンハッタン計画に参加するよう依頼した。[ 37 ]セグレは、ロバート・バッハーのP（実験物理学）部門の一部を構成する研究所のP-5（放射能）グループの責任者となった。 [ 38 ]セキュリティ上の理由から、彼はアール・シーマンという偽名を与えられた。[ 39 ]彼は1943年6月に家族とともにロスアラモスに移住した。[ 40 ]
セグレのグループは、1943年8月にロスアラモス近郊のパハリト峡谷にある使われなくなった森林局の小屋に装置を設置した。 [ 41 ]グループの任務は、さまざまな核分裂生成物の放射能を測定し、カタログ化することであった。重要な研究の方向性の一つは、さまざまな濃縮ウランのサンプルで達成された同位体濃縮の程度を決定することであった。当初、コロンビア大学が使用した質量分析法とバークレーが使用した中性子分析法によるテストでは、異なる結果が得られた。セグレはバークレーの結果を調べ、誤りを見つけることができず、ケネス・ベインブリッジも同様にニューヨークの結果に誤りを見つけることができなかった。しかし、別のサンプルの分析では、ほぼ一致していることが示された。[ 42 ]ロスアラモスでは自発核分裂率が高いことが観察され、セグレのグループは、これはロスアラモスの標高が高いために宇宙線がより多く発生しているためであると結論付けた。[ 41 ]
同グループはトリウム、ウラン234、ウラン235、ウラン238の放射能を測定したが、プルトニウム239はマイクログラム量しか入手できなかった。[ 41 ]オークリッジの原子炉 で製造された最初のプルトニウムサンプルは1944年4月に届いた。数日のうちに、同グループはサイクロトロンで製造されたプルトニウムの5倍の自発核分裂率を観測した。 [ 43 ] これはプロジェクトのリーダーたちが聞きたかったニュースではなかった。それは、提案されたプルトニウムガン型核兵器であるシンマンが機能しないことを意味し、ハンフォードサイトのプルトニウム製造施設へのプロジェクトの投資が無駄になったことを示唆していた。セグレのグループは結果を慎重に検証し、放射能の増加はプルトニウム240同位体によるものだと結論付けた。[ 44 ]
1944年6月、セグレはオッペンハイマーのオフィスに呼び出され、父親は無事だが母親は1943年10月にナチスに連行されたと告げられた。セグレはその後両親に二度と会うことはなかった。父親は1944年10月にローマで亡くなった。[ 45 ] 1944年後半、セグレとエルフリーデはアメリカ合衆国の市民権を取得した。 [ 46 ]彼らのグループは現在R-4と命名され、 1945年7月のトリニティ核実験からのガンマ線を測定する責任を負った。[ 47 ]爆発により実験装置の大部分が損傷または破壊されたが、ガンマ線を測定するのに十分なデータが回収された。[ 48 ]
1945年8月、日本の降伏と第二次世界大戦の終結の数日前、セグレはセントルイスのワシントン大学から准教授のオファーを受け、給与は5,000米ドル（2025年換算で89,400ドル）だった。翌月、シカゴ大学からもオファーがあった。セグレは何度か促された後、6,500ドルの給与と正教授の職を提示し、これを受け入れることにした。彼は1946年1月にロスアラモスを離れ、バークレーに戻った。[ 49 ] [ 50 ]
1940年代後半、多くの学者がカリフォルニア大学を去った。より高額な給与のオファーと、大学特有の忠誠宣誓の要件に惹かれてのことだった。セグレは宣誓をして大学に留まることを選んだが、彼の忠誠心に対する疑念は払拭されなかった。ルイス・アルバレスは、アマルディ、フェルミ、ポンテコルヴォ、ラセッティ、そしてセグレが戦前の発見について米国に対して特許請求を追求することを選んだことに憤慨し、ポンテコルヴォがロシアから手紙を書いたら知らせるようにセグレに言った。彼はまた、ローレンスがカリフォルニア州リバモアにロスアラモスに対抗する核兵器研究所を設立し、水素爆弾を開発する計画を立てたことでローレンスと対立した。セグレは水素爆弾の有用性は疑わしいと考えていた。[ 51 ]
同僚との関係が悪化し、忠誠宣誓論争によってバークレーに有害な政治的雰囲気が生じたことに不満を抱いたセグレは、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校からの仕事のオファーを受け入れた。[ 51 ]裁判所は最終的に1953年にイタリア人科学者に有利な判決を下し、中性子生成に関する特許に対して40万ドル（2025年換算で480万ドルに相当）を彼らに与えた。これは訴訟費用を差し引くと約2万ドルになった。ケネディ、シーボーグ、ワール、セグレはその後、プルトニウムの発見に対して同額を受け取った。これは4人で分け合った結果10万ドルとなり、今回は訴訟費用はかからなかった。[ 52 ]
IBMとブルックヘブン国立研究所からの申し出を断った後、セグレは1952年にバークレーに戻った。[ 53 ]同年、彼は米国科学アカデミーに選出された。 [ 54 ] 1955年、彼は家族をバークレーからカリフォルニア州の近郊のラファイエットに移住させた。 [ 55 ]チェンバレンらと協力し、彼は陽子の亜原子反粒子である反陽子の探索を始めた。[ 56 ]電子の反粒子である陽電子は、1931年にポール・ディラックによって予測され[ 57 ]、その後1932年にカール・D・アンダーソンによって発見された。 [ 58 ]同様に、陽子に対応する反粒子が存在すると予想されていたが、誰もそれを見つけておらず、1955年でさえ、一部の科学者はその存在を疑っていた。[ 59 ]ローレンスのベバトロンを6 GeVに設定して使用し、反陽子の決定的な証拠を検出することに成功した。[ 56 ] [ 60 ]チェンバレンとセグレは、その発見により1959年のノーベル物理学賞を受賞した。[ 61 ]クライド・ウィーガンドとトーマス・イプシランティスが同じ論文の共著者であったが、賞を共有しなかったため、これは物議を醸した。 [ 62 ]
セグレは1961年から1965年まで大学の有力な予算委員会に所属し、1965年から1966年まで物理学科長を務めた。1970年には、テラーがローレンス・バークレー研究所をローレンス・リバモア研究所から分離する試みを支持し、成功させた。 [ 63 ]彼は1963年にアメリカ哲学協会に選出された。[ 64 ]彼は1965年から1968年までフェルミラボの評議員の一人であり、1974年にはローラ・フェルミと共に開所式に出席した。 [ 65 ] 1950年代には、セグレはフェルミの論文を編集した。後にフェルミの伝記『エンリコ・フェルミ：物理学者』 （1970年）を出版した。彼は自身の講義ノートを『X線からクォークまで：現代の物理学者とその発見』（1980年）と『落下物体から電波まで：古典物理学者とその発見』（1984年）として出版した。また、1958年から1977年まで『Annual Review of Nuclear and Particle Science』の編集も務め、自伝『A Mind Always in Motion』（1993年）を執筆したが、これは死後に出版された。[ 66 ] [ 63 ]
エルフリーデは1970年10月に亡くなり、セグレは1972年2月にローザ・マインズと結婚した。[ 16 ]彼は1973年にアメリカ芸術科学アカデミーに選出された。 [ 67 ]同年、彼はカリフォルニア大学の定年退職年齢に達した。彼は物理学史の教鞭を執り続けた。[ 68 ] 1974年、彼は教授としてローマ大学に戻ったが、定年退職年齢に達する前にわずか1年しか務めなかった。[ 63 ]セグレはラファイエットの自宅近くを散歩中に84歳で心臓発作で亡くなった。 [ 69 ]写真家としても活躍したセグレは、近代科学史の出来事や人物を記録した写真を数多く撮影した。彼の死後、ローザは彼の写真の多くをアメリカ物理学会に寄贈し、同協会は物理学史の写真アーカイブを彼の名誉を称えて命名した。このコレクションは、1997年にティヴォリでの事故で亡くなったローザからの遺贈によってさらに充実しました。[ 63 ] [ 70 ] [ 16 ]