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ラルフ・アッシャー・アルファー（1921年2月3日 - 2007年8月12日[ 1 ]）はアメリカの宇宙論学者で、1950年代初頭にビッグバンモデルに関する先駆的な研究を行い、ビッグバン元素合成や宇宙マイクロ波背景放射の予測などを行った。
アルファーは、ロシア帝国のヴィテプスク出身のユダヤ系移民、サミュエル・アルファー（旧姓イルフィロヴィチ）の息子だった。彼の母親、ローズ・マレソンは1938年に胃がんで亡くなり、父親は後に再婚した。[ 2 ]アルファーは16歳でワシントンDCのセオドア・ルーズベルト高校を卒業し、[ 3 ]学校の士官候補生プログラムで副隊長を務めた。[ 4 ]彼は高校の劇場で校長の秘書や舞台監督として働き、大恐慌時代の家族の収入を補った。[ 5 ]
1938年から1940年にかけて、彼はカーネギー財団の地球磁気部門の秘書として働き、[ 1 ]スコット・フォーブッシュ博士の宇宙線データの分析を手伝った。 [ 6 ]また、アメリカ地球物理学連合の論文をタイプすることも彼の仕事の一部であった。[ 5 ]第二次世界大戦中は、ジョン・バーディーンの下で海軍兵器研究所（1940年～1944年）に勤務し、磁気機雷から船舶を保護するプロジェクトに従事した。
彼はマーク32およびマーク45起爆装置、魚雷、海軍砲制御、磁気空中探知（潜水艦探知）、その他の極秘兵器開発（マンハッタン計画を含む）に貢献し、終戦時には海軍兵器開発賞（1945年12月10日、シンボル付き）を授与され、1946年にも再び海軍兵器開発賞を受賞した。アルファーの戦時中の業績は、機密指定のため、ある程度隠蔽されている。
彼は1944年から1955年まで応用物理研究所（APL）に勤務し、日中は弾道ミサイル、誘導システム、超音速技術、および関連分野の開発に携わった。
彼はジョージ・ワシントン大学で物理学の学士号と大学院の学位を取得し、[ 3 ]その間ずっと海軍と契約した物理学者として働き、最終的にはジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所（APL）に勤務した。ジョージ・ワシントン大学でロシア系ウクライナ人の物理学者ジョージ・ガモフと出会い、その後ガモフは彼を博士課程の学生として受け入れた。ガモフは著名なソ連亡命者であり、ジョージ・ワシントン大学の教員の中でも傑出した人物の一人だった。アルファーはガモフの理論を支えるために必要不可欠な数学的能力を提供した。
アルファーは1948年に、中性子捕獲と呼ばれる元素合成理論に関する博士論文「化学元素の起源と相対存在量」[ 7 ]を執筆した。それ以降、彼はAPLで出会ったロバート・C・ハーマン博士と共同で宇宙マイクロ波背景放射の予測を行った。これらの予測は後にベル研究所のアーノ・アラン・ペンジアスとロバート・ウィルソンによってホーン電波望遠鏡を用いて観測的に確認された。
ジョージ・ワシントン大学に通っていたアルファーは、夜間学校で心理学を専攻し、日中は国務省で秘書として働いていたルイーズ・エレン・シモンズと出会った。真珠湾攻撃から約2か月後、アルファーとルイーズは結婚した。この時点で、アルファーはすでにカーネギー研究所を通じて米国海軍の機密業務を1年半近く行っていた。1944年初頭、科学研究の中断期間中に、彼は海軍に士官任官を申請し、資格を満たしていた。この時までに、彼は機密業務や秘密業務を非常に多く行っていたため、徴兵の対象外となり（他の約7,000人と共に）、入隊も禁止されていた。その夏、彼はジョンズ・ホプキンス大学の応用物理研究所（APL）に入所し、別の機密プロジェクト、すなわち新しい磁気誘導式魚雷起爆装置の開発に取り組んだ。これは非常に必要とされていた。なぜなら、マーク14魚雷はテストが不十分な起爆装置を備えており、1943年後半に海軍作戦部長の命令で磁気部品がオフにされていたため、交換が切実に必要だったからである（VSアルファー、『潜水艦レビュー』、2009年10月）。
アルファーが1948年に発表した博士論文は、後にビッグバン原子核合成として知られるようになるテーマを扱っていた。原子核合成とは、ビッグバン直後の瞬間に、単純な元素からより複雑な元素がどのように生成されるかを説明するものである。ビッグバン直後、温度が極めて高かったとき、中性子や陽子などの核粒子が結合（核力による引力で結合）すると、高密度に存在する高エネルギー光子（光の量子）によってすぐに引き裂かれる。言い換えれば、この極めて高い温度では、光子の運動エネルギーが強い核力の結合エネルギーを圧倒する。例えば、陽子と中性子が結合（重水素を形成）すると、高エネルギー光子によってすぐに引き裂かれる。しかし、時間が経つにつれて宇宙は膨張して冷え、光子の平均エネルギーは減少した。ビッグバンから約1秒後、核の引力が低エネルギーの光子や中性子に打ち勝ち始め、陽子が安定した重水素原子核を形成し始める。宇宙が膨張と冷却を続けるにつれて、さらに多くの核粒子がこれらの軽い原子核と結合し、ヘリウムなどのより重い元素が蓄積されていく。
アルファーは、ビッグバンによって水素、ヘリウム、およびそれより重い元素が、初期宇宙におけるそれらの存在量を説明するのに適切な比率で生成されると主張した。アルファーとガモフの理論は当初、すべての原子核は中性子の連続捕獲によって、一度に1質量単位ずつ生成されると提唱していた。しかし、後の研究では、連続捕獲理論の普遍性に疑問が呈された。原子量が5または8の安定同位体を持つ元素は見つからず、ヘリウムより重い元素の生成が妨げられていたからである。最終的に、現在の宇宙で観測される重元素のほとんどは、恒星における恒星核合成の結果であると認識された。この理論は、ハンス・ベーテ、ウィリアム・ファウラー、スブラマニヤン・チャンドラセカールによって大きく発展させられたものである。ベーテは、アルファーの博士論文審査委員会に土壇場で追加された人物であった。
アルファーの博士論文は画期的であると認識されていたため、報道関係者を含め300人以上が博士論文の公聴会に出席し[ 8 ] 、彼の予測に関する記事やハーブロックの漫画が主要な新聞に掲載された[ 9 ] 。これは博士論文としては非常に異例のことだった。
同年後半、アルファーはロバート・ハーマンと共同で、仮説上のビッグバンから生じる宇宙マイクロ波背景放射として知られる残留放射の温度を予測した。 [ 10 ]しかし、アルファーの宇宙背景放射に関する予測は、1960年代初頭にロバート・ディッケとヤコフ・ゼルドビッチによって再発見されるまで、ほぼ忘れ去られていた。宇宙背景放射の存在とその温度は、1964年にニュージャージー州のベル研究所に勤務する2人の物理学者、アーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンによって実験的に測定され、彼らは1978年にこの業績でノーベル物理学賞を受賞した。[ 11 ]
アルファーの独立論文の要素は、1948 年 4 月 1 日にPhysical Reviewに、アルファー、ハンス・ベーテ、ガモフの 3 人の著者とともに初めて掲載されました。[ 12 ]ベーテの名前は論文に記載されていますが、理論の発展に直接関与したわけではなく、後に関連テーマに取り組みました。ガモフは、著者リストをアルファー、ベーテ、ガモフにするために自分の名前を追加しました。これは、ギリシャ語アルファベットの最初の 3 文字であるアルファ、ベータ、ガンマ( α、β、γ ) をもじったものです。ガモフは、「しかし、後にアルファ、ベータ、ガンマ理論が一時的に行き詰まったとき、ベーテが真剣に名前をザカリアスに変えようと考えていたという噂があった」と冗談を言いました。[ 13 ]ロバート・ハーマンについて言及したとき、彼は「頑固に名前をデルターに変えることを拒否している R.C. ハーマン」と書きました。アルファーは、ガモフが生み出したユーモアによって、理論構築における自身の重要な役割が覆い隠されてしまったのではないかと懸念していた。2005年の国家科学賞の受賞により、アルファーの元素合成と宇宙マイクロ波背景放射予測に関する独創的な研究が認められた。
アルファーとロバート・ハーマンは、 1993年に米国科学アカデミーからヘンリー・ドレイパー・メダルを授与された。[ 14 ]また、1975年には米国哲学協会からマゼラン賞、ベルギー科学アカデミーからジョルジュ・ヴァンデルリンデン物理学賞、ニューヨーク科学アカデミーとフィラデルフィアのフランクリン研究所から重要な賞も授与されている。宇宙背景放射に関する実証的研究に対して、物理学のノーベル賞が2つ授与されている。1978年にはアーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソン、2006年にはジョン・マザーとジョージ・スムートである。[ 11 ]アルファーとハーマン（後者は死後）は、2001年に宇宙論に関する自分たちの研究の記録である『ビッグバンの起源』（オックスフォード大学出版局）を出版した。一般書籍として出版されたが、初版ではほとんど宣伝も販売もされなかった。
彼は1986年にアメリカ芸術科学アカデミーのフェローに選出された。[ 15 ] 2005年、アルファーは国家科学賞を受賞した。受賞理由は「元素合成の分野における前例のない業績、宇宙膨張が背景放射線を残すという予測、そしてビッグバン理論のモデルを提供した功績」である。父親が授賞式に出席できなかったため、2007年7月27日にジョージ・W・ブッシュ大統領が息子のビクター・S・アルファー博士にメダルを授与した。
1955年、アルファーはゼネラル・エレクトリック社の研究開発センターに移籍した。そこでの初期の頃、彼の主な役割は宇宙からの車両再突入に関する問題に取り組むことだった。
1955年、アルファーとハーマンはともにアイオワ大学の職に応募したが、ヴァン・アレンが当時学科長を務めていた同大学の給与は産業界の給与に比べてあまりにも低かった。アルファーはまた、ゼネラルモーターズ研究所に移ったロバート・ハーマンと宇宙論の問題で共同研究を続けた。宇宙マイクロ波背景放射は最終的に1964年に確認されたが、振り返ってみると、他の多くの天文学者や電波天文学者も宇宙論的な意義を認識せずにそれを観測していた可能性が高い。[ 16 ]
1987年から2004年まで、ニューヨーク州スケネクタディのユニオン大学で物理学および天文学の特任研究教授を務め、その間、研究と教育に復帰することができた。この間も、査読付きの主要な科学論文を発表し続け、公共放送の地域貢献活動にも積極的に参加した。アルファーはまた、（1987年から2004年まで）ダドリー天文台の所長も務めた。
1986年、彼はジョージ・ワシントン大学から傑出した卒業生功績賞を授与された。彼は昼間は海軍とジョンズ・ホプキンス応用物理研究所で働きながら、夜間に勉強して学位を取得した。2004年にはユニオン大学の名誉教授となり、ダドリーの名誉所長も務めた。また、ユニオン大学とレンセラー工科大学から名誉理学博士号を授与された。
アルファーはディスカバー誌のインタビューでジョセフ・ダグネーゼにこう語った。「科学をする理由は2つあります。1つは、人類の世界に関する知識の蓄積に貢献できるかもしれないという利他的な気持ちです。もう1つは、より個人的な理由で、同僚からの承認を得たいということです。それだけです。」[ 2 ]
ユダヤ人の家庭で育ったにもかかわらず、アルファーは自身を不可知論者でヒューマニストだと考えていた。[ 17 ]
彼と妻のルイーズには、2人の子供と2人の孫がいた。
アルファーは長期の闘病の末、2007年8月12日に亡くなった。彼は2007年2月に転倒して股関節を骨折して以来、健康状態が悪化していた。[ 18 ] [ 19 ]
これは必然的に、私が哲学的に不可知論者かつヒューマニストであると自認することにつながり、私の見解をあなたと共有する大胆さを説明するものです。