Sein Vater Ludwig Steinberger – eines von zwölf Kindern eines kleinen Viehhändlers aus Schonungen – war im Kurort Bad Kissingen seit 1896 als Kantor und Religionslehrer der jüdischen Gemeinde tätig. Seine Mutter Berta Steinberger, die ebenfalls studiert hatte, entstammte der Nürnberger Hopfenhändler-Familie May.
Jack Steinberger besuchte in seiner Jugend von 1931 bis 1934 das Kissinger Realgymnasium (das inzwischen nach ihm benannte Jack-Steinberger-Gymnasium). Vor dem Hintergrund des zunehmenden NS-Terrors schickte das Ehepaar Steinberger seine beiden ältesten Söhne Jakob und Herbert noch vor ihrem Schulabschluss 1934 mittels einer karitativen jüdischen Organisation in die USA, wo sie von Barnett Faroll, einem Kornhändler in Chicago, aufgenommen wurden. Den Eltern und dem jüngsten Bruder Rudolf gelang die Flucht in die USA erst 1937 und 1938.
Zeit seines Lebens Atheist, starb Steinberger am 12. Dezember 2020 im Alter von 99 Jahren in Genf.[2][3]
Werk
Für seine Dissertation behandelte er auf Anregung von Fermi ein experimentelles Problem. Bruno Rossi und Matthew Sands hatten bei Myonen aus der kosmischen Strahlung ein unerklärbares Defizit an Zerfällen beobachtet. Steinberger schlug vor, dass es sich nicht um einen Zweikörperzerfall (in Elektron und Neutrino), sondern um einen Dreikörperzerfall (etwa mit einem weiteren Neutrino) handelte[4], was er auch experimentell zeigte. Das war ein Beitrag zur Universalität der schwachen Wechselwirkung (aus späterer Sicht ein früher Hinweis auf ein Myon-Neutrino). Am Institute for Advanced Study fertigte er eine theoretische Arbeit an über den Zerfall von Mesonen in andere Teilchen über geschlossene Schleifen virtueller Teilchen als Zwischenstufen.[5]
1949/50 war er in Berkeley und führte er die ersten Experimente zur Photoproduktion des Pions durch (mit A. S. Bishop), wies die Existenz neutraler Pionen nach (mit Wolfgang Panofsky und J. Stellar)[6] und maß die mittlere Lebensdauer des Pions zusammen mit Owen Chamberlain, Robert F. Mozley und Clyde E. Wiegand.[7]
Ab 1950 forschte er am Nevis Laboratory der Columbia University an deren neuem 380-MeV-Zyklotron. Er bestimmte mit Kollegen Spin und Parität[8] von Pionen, den Massenunterschied geladener und neutraler Pionen[9] und die Streuung von geladenen Pionen. Anfangs benutzten sie als Detektoren noch Szintillationszähler, um 1954 adaptierten sie die Blasenkammer-Technik von Donald Glaser und entwickelten sie weiter. Damit gelangen am Cosmotron des Brookhaven National Laboratory Entdeckungen bei seltsamen Teilchen, unter anderem die Entdeckung des Σ0 und der Bestimmung von dessen Masse.[10] Das war wichtig als Bestätigung der SU(3)-Flavor-Symmetrie (der späteren Quark-Symmetrie aus den Up,Down,Strange Quark Bestandteilen). Bei den Blasenkammer-Experimenten arbeitete er häufig mit italienischen Physikern wie z. B. Marcello Conversi zusammen. Die Experimente bestätigten die Paritätsverletzung bei Hyperonen.[11]
1961 war er am ersten Hochenergie-Neutrino Experiment beteiligt[12], das ihm zusammen mit Melvin Schwartz (der das Experiment anregte) und Leon Max Lederman den Nobelpreis einbrachte und das Myon-Neutrino nachwies. Es fand am AGS-Synchrotron des Brookhaven Laboratorium statt mit großen Funkenkammern als Detektoren. Es wurde ein Pionenstrahl erzeugt und die beim Zerfall der Pionen entstehenden Myonen vor einer Stahlwand detektiert. Die Funkenkammern dienten dem Nachweis der Neutrinos, wobei sich die Myon-Neutrinos dadurch nachweisen ließen, dass sie mit der Produktion von Myonen statt mit Elektronen verbunden waren.
Nach der Entdeckung der CP-Verletzung (1964) wandte er sich deren Erforschung im Kaon-System zu, zuerst in einem Sabbatjahr am CERN mit Carlo Rubbia und anderen. Sie untersuchten die zeitliche Interferenz der Mischungszustände beim Zerfall des neutralen Kaons (siehe Kaon).[13][14] Er konnte auch den für die CP-Verletzung wichtige Epsilon-Parameter des Kaon-Systems (Mischungsparameter von K1 und K2) in Brookhaven messen.[15] 1968 trat Steinberger dem CERN bei und untersuchte weiter den Kaonzerfall mit den von Georges Charpak eingeführten Vieldraht-Proportionalkammern.
Ab 1976 leitete er das CDHS-Experiment am CERN (CERN-Dortmund-Heidelberg-Saclay) für hochenergetische Neutrinostreuung. Das Experiment lief bis 1983 und lieferte unter anderem die erste genaue Bestimmung des Weinberg-Winkels, zeigte die Existenz rechtshändiger neutraler Ströme und vermaß Strukturfunktionen für den Quarkgehalt von Nukleonen.
Er war auch am NA31-Experiment am CERN beteiligt (erster direkter Nachweis CP-Verletzung, endgültig bestätigt durch dessen Nachfolger NA48).
Ab 1983 war er am CERN Sprecher der Aleph-Kollaboration am LEP, der von 1989 aktiv bis 2000 in Betrieb war.
Auf Einladung des damaligen Oberbürgermeisters Georg Straus besuchte Jack Steinberger 1989 Bad Kissingen, seitdem pflegten seine Frau Cynthia und er einen intensiven Kontakt mit seiner Geburtsstadt. Ihm zu Ehren wurde im November 2001 anlässlich seines 80. Geburtstages das „Gymnasium Bad Kissingen“ in „Jack-Steinberger-Gymnasium“ umbenannt. Seit 18. Dezember 2006 ist Jack Steinberger Ehrenbürger der Stadt.[18]
Er hatte zwei Söhne aus erster Ehe mit Joan Beauregard und einen Sohn und eine Tochter (Julia Steinberger) aus zweiter Ehe mit der Biologin Cynthia Alff (sie war auch als Studentin an Experimenten von ihm beteiligt). Er spielte Tennis, war Bergsteiger und segelte leidenschaftlich.[19]
Veröffentlichung
Learning about Particles: 50 privileged years, Springer, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 3-54021329-5.
Steinberger, Jack, in: Werner Röder; Herbert A. Strauss (Hrsg.): International Biographical Dictionary of Central European Emigrés 1933–1945. Band 2,2. München: Saur 1983, S. 1114.
↑Steinberger, On the Range of the Electrons in Meson Decay, Phys. Rev., Band 75, 1949, S. 1136, Abstract
↑Steinberger, On the Use of Subtraction Fields and the Lifetimes of Some Types of Meson Decay, Phys. Rev., Band 76, 1949, S. 1180, Abstract
↑J. Steinberger, W. K. H. Panofsky, J. Steller, Evidence for the production of neutral mesons by photons, Physical Review, Band 78, 1950, S. 802
↑O. Chamberlain, R. F. Mozley, J. Steinberger, C. Wiegand, A Measurement of the Positive π−μ-Decay Lifetime, Physical Review, Band 79, 1950, S. 394, [1]
↑C. Chedester, P. Isaacs, A. Sachs, J. Steinberger, Total cross-sections of π-mesons on protons and several other nuclei, Physical Review, Band 82, 1951, S. 958
↑W. Chinkowsky, J. Steinberger, The mass difference of neutral and negative π mesons, Physical Review, Band 93, 1954, S. 586
↑R. Plano, N. Samios, M. Schwartz, J. Steinberger, Demonstration of the existence of the Σ0 hyperon and a measurement of its mass, Il Nuovo Cimento, Band 5, 1957, S. 216
↑F. Eisler, R. Plano, A. Prodell, N. Samios, M. Schwartz, J. Steinberger, P. Bassi, V. Borelli, G. Puppi, G. Tanaka, P. Woloschek, V. Zoboli, M. Conversi, P. Franzini, I. Mannelli, R. Santangelo, V. Silvestrini, D. A. Glaser, C. Graves, M. L. Perl: Demonstration of Parity Nonconservation in Hyperon Decay, Phys. Rev., Band 108, 1957, S. 1353
↑G. Danby; J.-M. Gaillard; K. Goulianos; L. M. Lederman; N. B. Mistry; M. Schwartz; J. Steinberger, Observation of high-energy neutrino reactions and the existence of two kinds of neutrinos, Physical Review Letters, Band 9, 1962, S. 36
↑C. Alff-Steinberger u. a., KS and KL interference in the π+π− decay mode, CP invariance and the KS−KL mass difference, Physics Letters, Band 20, 1966, S. 207
↑C. Alff-Steinberger u. a., Further results from the interference of KS and KL in the π+π− decay modes, Physics Letters, Band 21, 1966, S. 595
↑S. Bennett; D. Nygren; H. Saal; J. Steinberger; J. Sutherland, Measurement of the charge asymmetry in the decay K0L →π± + e-/+ +ν″, Physical Review Letters, Band 19, 1967, S. 993
↑American Academy of Arts and Sciences. Book of Members (PDF). Abgerufen am 21. April 2016