Yakov Borisovich ZeldovichForMemRS[1] (emrusso:Я́ков Бори́сович Зельдо́вич, embielorrusso:Я́каў Бары́савіч Зяльдо́віч; 8 de março de 1914 – 2 de dezembro de 1987), também conhecido comoYaB,[2]D.C. foi um destacadofísico soviético de origembielorrussa, conhecido por suas prolíficas contribuições emcosmologia física, física de Reações termonucleares, combustão e fenômenoshidrodinâmicos.[3]
A partir de 1943, Zeldovich, um físico autodidata, iniciou sua carreira desempenhando um papel crucial no desenvolvimento do antigoprograma soviético de armas nucleares. Em 1963, retornou à academia para embarcar em contribuições pioneiras sobre a compreensão fundamental datermodinâmica dosburacos negros e expandir o escopo da cosmologia física.[4]
Yakov Zeldovich nasceu em uma famíliajudia bielorrussa na casa de seu avô emMinsk.[5] No entanto, em meados de 1914, a família Zeldovich mudou-se paraSão Petersburgo. Eles residiram lá até agosto de 1941, quando a família foi evacuada junto com o corpo docente do Instituto de Física Química paraKazan para evitar aInvasão do Eixo daUnião Soviética.[6]:301 Eles permaneceram em Kazan até o verão de 1943, quando Zeldovich mudou-se para Moscou.[6]
Seu pai, Boris Naumovich Zeldovich, era advogado; sua mãe, Anna Petrovna Zeldovich (nascida Kiveliovich), tradutora de francês para russo, era membro da União dos Escritores.[6] Apesar de ter nascido em uma família judia devota e religiosa, Zeldovich era um "ateu absoluto".[7][8]
Zeldovich eraautodidata. Era considerado como tendo um intelecto notavelmente versátil, e durante sua vida explorou e fez grandes contribuições para uma ampla gama de empreendimentos científicos.[4] A partir de uma oportunidade em maio de 1931, ele garantiu uma nomeação como assistente de laboratório no Instituto de Física Química daAcademia de Ciências da União Soviética, e permaneceu associado ao instituto pelo resto de sua vida.[6][4]:301 Como assistente de laboratório, recebeu instruções preliminares sobre os tópicos envolvidos naquímica física e construiu sua reputação entre seus superiores no Instituto de Física Química.[6]:301
De 1932 a 1934, Zeldovich frequentou os cursos de graduação em física e matemática na Universidade Estadual de Leningrado (agora Universidade Estadual de São Petersburgo), e posteriormente assistiu a palestras técnicas sobre física introdutória no Instituto Politécnico de Leningrado (agora Universidade Politécnica Pedro, o Grande de São Petersburgo).[6]:301[9]:2–5
Em 1936, ele foi bem-sucedido em sua candidatura para o grau deCandidato a Ciências (equivalente soviético ao PhD), tendo defendido com sucesso sua dissertação sobre o tema da "adsorção ecatálise em superfícies heterogêneas".[6]:301 A centralidade de sua tese focou na pesquisa sobre aisoterma de adsorção de Freundlich (ou clássica), e Zeldovich descobriu a fundamentação teórica desta observação empírica.[1]
Zeldovich é considerado um dos principais participantes secretos doprojeto nuclear soviético; suas viagens ao exterior foram altamente restritas, para a Europa Oriental, sob estreita segurança soviética.[11]:198–199 Logo após a descoberta dafissão nuclear (pelo químico alemãoOtto Hahn em 1939), os físicos russos começaram a investigar o escopo da física de fissão nuclear e realizaram seminários sobre esse tópico;Igor Kurchatov eYulii Khariton se envolveram em 1940.[6]:79–80
Em maio de 1941, Zeldovich trabalhou com Khariton na construção de uma teoria sobre a cinética das reações nucleares na presença decondições críticas.[6]:81 O trabalho de Khariton e Zeldovich foi estendido a teorias de ignição,combustão edetonação; estas explicavam características que anteriormente não haviam sido corretamente previstas, observadas ou explicadas.[6]:82[4] A teoria moderna da detonação, consequentemente, é chamada deteoria Zeldovich-von Neumann-Dohring, ou ZND, e seu desenvolvimento envolveu tediososcálculos de nêutrons rápidos; este trabalho havia sido atrasado devido àinvasão alemã daUnião Soviética, que obstruiu o progresso das descobertas que em junho de 1941 seriam desclassificadas.[6]:82 Em 1942, Zeldovich foi transferido paraKazan e encarregado peloComissariado do Povo de Munições de realizar trabalhos empólvoras convencionais para serem fornecidas aoExército Soviético, enquanto Khariton foi solicitado a projetar novos tipos de armamento convencional.[6]:87–88
Em 1943,Josef Stalin decidiu lançar umacorrida armamentista dearmas nucleares, sob a responsabilidade deIgor Kurchatov; este último solicitou a Stalin que transferisse Zeldovich e Khariton para Moscou, no programa de armas nucleares.[6]:87–88 Zeldovich ingressou na pequena equipe deIgor Kurchatov neste laboratório secreto em Moscou para iniciar o trabalho na teoria da combustão nuclear, e tornou-se chefe do departamento teórico noArzamas-16 em 1946.[4]
ComIsaak Gurevich,Isaak Pomeranchuk e Khariton, Zeldovich preparou um relatório científico sobre a viabilidade de liberar energia através da fusão nuclear desencadeada por uma explosão atômica, e o apresentou a Igor Kurchatov.[4] Zeldovich havia se beneficiado do conhecimento físico e técnico fornecido pelo físico alemãoKlaus Fuchs e pelo físico americanoTheodore Hall, que trabalharam noProjeto Manhattan americano para desenvolver armas nucleares.[6]:89–90
Em 1949, Zeldovich liderou uma equipe de físicos que realizou o primeiroteste nuclear, oRDS-1, baseado aproximadamente nodesign americanoFat Man obtido através dosespiões atômicos nos Estados Unidos, embora tenha continuado seu trabalho fundamental sobre teoria explosiva.[6]:89–90 Zeldovich então começou a trabalhar na modernização dosdesigns sucessivos daarma nuclear e inicialmente concebeu a ideia dabomba de hidrogênio paraAndrei Sakharov e outros.[6]:89–90 No curso de seu trabalho em armas nucleares, Zeldovich realizou trabalho pioneiro em hidrodinâmica de radiação e física da matéria sob alta pressão.[6]
Entre 1950 e 1953, Zeldovich realizou cálculos necessários para a viabilidade dabomba de hidrogênio que foram verificados porAndrei Sakharov, embora os dois grupos trabalhassem em paralelo no desenvolvimento da fusão termonuclear. No entanto, foi Sakharov que mudou radicalmente a abordagem para a fusão termonuclear, auxiliado porVitaly Ginzburg em 1952.[12]:56–57 Ele permaneceu associado ao programa de testes nucleares, enquanto chefiava os laboratórios experimentais emArzamas-16 até outubro de 1963, quando deixou o cargo para a academia.[10]:38–40
Em 1952, Zeldovich começou a trabalhar no campo daspartículas elementares e suas transformações. Ele previu odecaimento beta de umméson pi. Junto comSemyon Gershtein, ele notou a analogia entre as interaçõesfracas eeletromagnéticas, e em 1960, previu o fenômeno decatálise pormúon (mais precisamente, a fusão dt catalisada por múon). Em 1977, Zeldovich junto comru foi premiado com aMedalha Kurchatov, o mais alto prêmio em física nuclear da União Soviética. A citação foi "por previsão de características denêutrons ultrafrios, sua detecção e investigação". Ele foi eleito acadêmico da Academia de Ciências da URSS em 20 de junho de 1958. Foi chefe de divisão noInstituto de Matemática Aplicada da Academia de Ciências da URSS de 1965 até janeiro de 1983.[13]
Zeldovich (direita) com o astrofísicoIosif Shklovsky em 1977
No início da década de 1960, Zeldovich começou a trabalhar emastrofísica ecosmologia física. Em 1964, ele e independentementeEdwin Salpeter foram os primeiros a sugerir quediscos de acreção ao redor deburacos negros massivos são responsáveis pelas enormes quantidades de energia irradiadas porquasares.[14][15] A partir de 1965, foi professor no Departamento de Física daUniversidade Estadual de Moscou e chefe da divisão de AstrofísicaRelativística noInstituto Astronômico Sternberg. Em 1966, ele eIgor Novikov foram os primeiros a propor a busca por candidatos a buracos negros entre sistemas binários nos quais uma estrela é opticamente brilhante e obscura em raios-X e a outra opticamente obscura mas brilhante em raios-X (o candidato a buraco negro).[13]
Zeldovich trabalhou na teoria da evolução do universo quente, nas propriedades daradiação de fundo em micro-ondas, naestrutura em larga escala do universo e na teoria dosburacos negros. Ele previu, comRashid Sunyaev, que a radiação cósmica de fundo deveria sofrer espalhamentoCompton inverso. Isso é chamado deefeito Sunyaev-Zeldovich, e medições por telescópios como oAtacama Cosmology Telescope e oSouth Pole Telescope o estabeleceram como uma das principais sondas observacionais da cosmologia de aglomerados. Zeldovich contribuiu com insights perspicazes sobre a natureza da estrutura em larga escala do universo, em particular, através do uso da teoria da perturbação Lagrangiana (a aproximação de Zeldovich) e da aplicação da abordagem da equação de Burgers via aproximação de adesão.[16]
Em 1974, em colaboração com A. G. Polnarev, sugeriu a existência de umefeito de memória gravitacional, pelo qual um sistema de partículas em queda livre inicialmente em repouso relativo são deslocadas após a passagem de uma explosão deradiação gravitacional.[16]
Zeldovich desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento da teoria daevaporação de buracos negros devido àradiação Hawking. Zeldovich eCharles W. Misner concomitantemente previram a possibilidade de geração de partículas porburacos negros de Kerr em rotação em 1971, 1972. Anteriormente, em 1965, Zeldovich havia previsto que os buracos negros de Kerr dividiriam as linhas de emissão de fótons como em um efeito Zeeman. Durante a visita deStephen Hawking a Moscou em 1973, os cientistas soviéticos Zeldovich eAlexei Starobinsky mostraram a Hawking que, de acordo com o princípio daincerteza da mecânica quântica,buracos negros em rotação deveriam criar e emitir partículas.[17]
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