Technologie

Pieter Zeeman: fyzik, který přispěl k objasnění struktury atomu

Nizozemský vědec a profesor fyziky Pieter Zeeman se proslavil především svým výzkumem, ve kterém se zabýval vlivem magnetismu na záření. Jak se mu podařilo objevit takzvaný Zeemanův efekt, za který později obdržel Nobelovu cenu?

Pieter Zeeman: fyzik, který přispěl k objasnění struktury atomu

Obrázek: Einstein na návštěvě v Pietera Zeemana v Amsterdamu, zdroj: Wikipedia

Pieter Zeeman se narodil 25. května 1865 v malém městečku Zonnemaire na ostrově Schouwen-Duiveland v Holandsku. Byl synem místního luteránského kněze Catharinuse Forandinuse Zeemana a jeho ženy, Wilhelminy Worstové.

„Profesorem“ odmalička

O fyziku se Zeeman začal zajímat už na střední škole v Zierikzee, kterou navštěvoval v letech 1877 až 1883. Tehdy ho zaujala polární záře, v roce 1883 nad Nizozemím dobře viditelná. Budoucí vědec tento jev nakreslil, popsal a své dílko zaslal do redakce časopisu Nature, která jej opravdu otiskla, a to dokonce s popiskem „pečlivé pozorování profesora Zeemana z jeho observatoře v Zonnemaire“.

Není tedy divu, že Zeemana nadšení pro vědu a fyziku neopustilo a po dokončení střední školy plánoval studium na univerzitě. Podmínkou pro přijetí však bylo vzdělání v klasických jazycích, které si ze střední školy bohužel neodnesl. Na své cestě k velkým objevům proto musel udělat malou odbočku a v roce 1883 odešel do Delftu, aby si znalosti jazyků doplnil.

Nakonec se však ukázalo, že tento studijní pobyt byl pro Zeemanovu vědeckou kariéru velmi přínosný. Díky tomu, že bydlel v domě Dr. J.W. Lelyho, pomocného ředitele gymnázia a bratra známého Cornelia Lelyho, který měl na starosti koncepci a realizaci projektu Zuiderzeewerken, se Zeeman dostal do prostředí se silným vlivem na rozvoj jeho vědeckého talentu. V Delftu se dokonce poprvé setkal s Heike Kamerlingh Onnesem, který se později stal vedoucím jeho disertační práce.

Gigantické vodohospodářské dílo – projekt Zuiderzeewerken

Projekt Zuiderzeewerken spočíval v přehrazení mořského zálivu Zuiderzee, ze kterého se tímto krokem stalo sladkovodní jezero. První myšlenky na podobný projekt vznikaly už v 17. století, realizovatelné však byly až plány z druhé poloviny 19. století. Přehrazení zálivu trvalo déle než tři čtvrtiny století a v roce 1995 bylo celé dílo dokonce zařazeno mezi „sedm moderních divů světa“.

Zeeman měl štěstí na velké učitele

Po dvou letech studia jazyků Zeeman konečně nastoupil na Univerzitu v Leidenu, kde se mohl naplno začít věnovat fyzice. Zeemanovým učitelem byl například již zmiňovaný Heike Kamerlingh-Onnes, který se měl v budoucnu stát nejen vedoucím Zeemanovy disertační práce, ale také laureátem Nobelovy ceny za fyziku. Onnes však nebyl jediným velkým vědcem, který Zeemana na Univerzitě učil. Dalším profesorem, jež významně ovlivnil jeho vědeckou kariéru, byl Hendrik Antoon Lorentz, kterému od roku 1890 Zeeman dělal asistenta.

V roce 1893 Zeeman obhájil svou disertační práci věnovanou Kerrovu jevu, který se týká interakce světla s látkou, jejíž optické vlastnosti závisí na magnetickém poli. Po získání doktorátu pak pracoval půl roku v Kohlrauschově institutu ve Štrasburku.

Po návratu v roce 1895 se stal soukromým docentem matematiky a fyziky v Leidenu. V tom stejném roce se také oženil. Vzal si Johannu Elisabeth Lebret, se kterou měl tři dcery a jednoho syna. Bohužel, ani jedno z dětí Zeemanovu lásku k fyzice nezdědilo.

Neuposlechnutí zákazu se vyplatilo

Tři roky po dokončení disertační práce už se Zeeman naplno věnoval vědecké činnosti, konkrétně hlavně experimentálnímu výzkumu vlivu magnetického pole na různé druhy záření. Podle některých zdrojů právě tehdy, v roce 1896, neuposlechl přímý příkaz svého nadřízeného a využil vybavení laboratoře ke svým experimentům. Podařilo se mu přitom objevit jev, při němž dochází k rozdělení spektrální čáry na několik komponent v přítomnosti statického magnetického pole. Ten byl podle vědce pojmenován a dodnes ho známe jako Zeemanův jev. Nekázeň tehdy Zeemana sice stála místo, ale o několik let později díky objevu získal zaslouženou satisfakci – Nobelovu cenu.

Toto významné ocenění Zeeman dostal v roce 1902, společně se svým bývalým učitelem Lorentzem. Právě on totiž předpověděl, že silné magnetické pole by mělo mít vliv na vlnovou délku generovaného světla, což později Zeeman experimentálně prokázal. To mělo velký vliv na moderní atomovou fyziku, protože Zeemanův efekt byl důležitým nástrojem pro objasnění struktury atomu.

Díky jeho objevu byla Zeemanovi v roce 1897 nabídnuta pozice docenta v Amsterdamu, o tři roky později pak získal místo profesora fyziky na Univerzitě v Amsterdamu a v roce 1908 se stal ředitelem místního fyzikálního ústavu. V roce 1923 pak byla v Amsterdamu vybudována nová laboratoř, která od roku 1940 dokonce nesla Zeemanovo jméno. Právě tady se vědec mohl naplno věnovat výzkumu Zeemanova jevu.

Pieter Zeeman byl profesně aktivní až do svých sedmdesáti let, přičemž v závěru života se zabýval hlavně šířením světla ve vodě, v krystalech a skle. Zemřel v roce 1943 po krátké nemoci.

Profil osobnosti:	Pieter Zeeman
datum narození:	25. května 1865
národnost:	nizozemská
profese:	profesor fyziky, vědec
čím se nejvíce proslavil:	Zeemanův jev
další přínos:	experimentální výzkum dvojitého lomu světla v elektrickém poli
datum úmrtí:	9. října 1943