ジェラルド・ガブリエルス

ジェラルド・ガブリエルスはアメリカの物理学者。ノースウェスタン大学物理学理事会教授、基礎物理学センター所長、ハーバード大学名誉物理学教授。反物質の捕捉と調査、電子g因子の測定^[1]、電子電気双極子モーメントの測定^[2]の実験で主に知られている。「基本粒子の超精密測定と反物質研究のリーダー」と評されている^{[3] 。}

ガブリエルセはトリニティ・クリスチャン・カレッジ、次いでカルヴァン・カレッジに進学し、1973年に理学士号（優等）を取得して卒業した。その後、シカゴ大学でヘンリー・ゴードン・ベリーの指導の下、物理学の修士号（1975年）と博士号（1980年）を取得した。ガブリエルセは1978年にシアトルのワシントン大学でハンス・デーメルト^[4]の指導の下ポスドクとなり、1985年に教授陣に加わった。1987年にハーバード大学の物理学教授となり、2000年にハーバード大学物理学科長となった。

2018年、ガブリエルセはノースウェスタン大学に移り、新設された低エネルギー基礎物理学センターの所長に就任した。^{[5] [6]}このセンターは、小規模な卓上基礎物理学実験に特化した初めてのセンターである。^[7]

ガブリエルセは、貯蔵リングから反陽子を捕捉し、捕捉された電子との衝突で冷却し、^[8]これらを利用して低エネルギー反水素原子を形成することを提案し、低エネルギー反陽子および反水素物理学の分野の先駆者であった。[ 9 ]^彼 は、初の反陽子捕捉、^[10]捕捉された反陽子の初の電子冷却、および 4 ケルビンの装置での反陽子の蓄積を実現した TRAP チームを率いた。 ^{[11]この実証と方法により、CERN の}反陽子減速装置 で働く物理学者による 4 つの国際共同研究を巻き込む取り組みが可能になった。 1999 年、ガブリエルセの TRAP チームは、捕捉された単一の反陽子の電荷質量比を陽子のそれと¹⁰分の 9 の精度で比較することにより、標準モデルの基本的なCPT 定理の最も正確なテストを行った。^[12]標準モデルの予測の精度は、これまでの比較の106倍近くも上回っ^た。

ガブリエルセは現在、 CERNのATRAPチームを率いており、このチームは初めて低速反水素原子を生成し、それを磁気トラップ内に閉じ込めた2つのチームのうちの1つである。^{[13] [14] TRAPチームとATRAPチームは両方とも、ネストされた}ペニングトラップ装置内にトラップされた反陽子を使用して、磁気トラップに閉じ込められるほど遅い反水素原子を生成した。チームは、単一の陽子と単一の反陽子の磁気モーメントの単一粒子比較を初めて行った。^{[15] [16]}彼らの比較は、5 ppmの精度で、以前の測定の680倍の精度であった。^[17]

ガブリエルセのグループは、単一の捕捉された電子を使用して、電子の磁気モーメントの最も正確な測定を行うことで知られています。これらの測定は、単一の粒子の最も正確な測定であり、標準モデルの最も厳格なテストの1つです。^[18]量子電磁力学の理論を使用すると、電子の磁気モーメントの測定は、微細構造定数の測定としても解釈できます。^[19] 2006年、グループは0.76兆分の1の不確かさで最初の測定を行いました。^[20]これは、約20年間維持されていた測定よりも15倍正確でした。^[21]この測定は2年後に2倍改善されました。 ^[22] 2023年、チームは2008年の不確かさをさらに2倍改善しました。^[1]

2014年、ガブリエルセはハーバード大学のジョン・ドイル、イェール大学のデイヴィッド・デミルとのACME共同研究の一環として、一酸化トリウムのビームを用いて電子の電気双極子モーメントをこれまでの測定より1桁以上高い値まで測定しました。 ^[23]この結果は超対称性の実現可能性に影響を与えるものでした。^[24] 2018年、ACME共同研究はこの上限をさらに1桁改善しました。^[25]

ガブリエルゼはブラウン・ガブリエルゼ不変性定理^[26]の発見者の一人でもあり、自由空間サイクロトロン周波数を不完全なペニングトラップの測定可能な固有周波数に関連付けました。この定理の応用には、磁気モーメントの正確な測定や正確な質量分析が含まれます。^[27]また、原子核物理学の標準的なツールであるサイドバンド質量分析も可能になりました。 ^[28]

ガブリエルセは、磁束保存則と慎重に選択された結合コイルの形状を使用して外部ソースによる強い磁場変動を打ち消す自己シールド超伝導 ソレノイドも発明しました。この装置は反陽子と陽子の正確な比較の成功に貢献し、磁気共鳴画像（MRI）システムがエレベーターなどの外部ソースからの変化する磁場の位置を特定できるようにもしました。^[29]

ガブリエルセは、改革派キリスト教徒の科学者であると自認している。インタビューで彼はこう語った。

私は科学と聖書が矛盾しているとは思いません。しかし、聖書を誤解したり、科学を誤解したりすることは可能です。それぞれの何が誤解される可能性があるのか​​を把握することが重要です。^[30]

彼は科学と宗教の関係についての講演も行っている。2006年、ガブリエルセはケンブリッジ大学エマニュエル・カレッジのファラデー科学宗教研究所で「反物質の神」と題した講演を行い、反物質に関する研究とキリスト教に関する自身の経験について語った。^[31]彼は2013年にトロッター賞を受賞した。 ^[32]

• 2007年2月21日に放送された「レイト・ナイト・ウィズ・コナン・オブライエン」のエピソードで、ジム・キャリーとコナン・オブライエンは「ペニングトラップ内のパラメトリック駆動電子の確率的位相スイッチング」と題された論文の内容についてユーモラスに議論した。^[33]ジェラルド・ガブリエルセは、この論文は「私が書いた論文の中でおそらく最も難解なもの」だと述べた。^[34]
• CERNで働いていたガブリエルセは、1986年に最初の反陽子を捕獲した。ダン・ブラウンのその後の小説『天使と悪魔』とそれを原作とした映画では、CERNで捕獲された反物質が重要なプロットポイントとして使われている。^[35]

• アメリカ物理学会フェロー（1992年）^[36]
• トリニティカレッジ優秀卒業生賞（1999年）^[37]
• ハーバード大学レベンソン学部教育優秀賞（2000年）
• アメリカ物理学会デイヴィソン・ガーマー賞（2002年） ^[38]
• ジョージ・レドリー賞、ハーバード大学（2004）^[39]
• フンボルト研究賞、ドイツ（2005）
• カルヴィン大学優秀卒業生賞（2006年）^[30]
• 米国科学アカデミー会員に選出（2007年）^[40]
• ケレン講師、ルンド、スウェーデン (2007)
• ウィリアム・H・ザカリアセンシカゴ大学講師（2007-2008年）^[41]
• ポアンカレ講師、パリ (2007) ^{[42] [43]}
• プレミオ・カテリーナ・トマソーニ賞およびフェリーチェ・ピエトロ・チセジ賞、イタリア（2008年）^[44]
• アメリカ物理学会ジュリアス・エドガー・リリエンフェルド賞（2011年） ^[45]
• トロッター賞、テキサスA&M大学（2013）^[32]
• ノーマン・F・ラムゼイ原子・分子・光物理学および基本法則と対称性の精密テスト賞（2024年）^[46]

• INSPIRE-HEPにおけるジェラルド・ガブリエルスの科学出版物