Murray Gell-Mann (Manhattan (New York)), 15 september 1929 - Santa Fe (New Mexico), 24 mei 2019) was een natuurkundige uit de Verenigde Staten die in 1969 de Nobelprijs voor Natuurkunde kreeg voor zijn werk aangaande de deeltjesfysica.
Jeugd De ouders Arthur Isidore Gell-Mann en Pauline Reichstein van Murray joodse immigranten uit het koninkrijk Oostenrijk-Hongarije. Zijn vader was eigenaar en docent aan een taalschool. Murray had net zoals zijn vader interesses op het gebied van de archeologie, taalkunde en ornithologie. Hij bezocht een lagere school voor begaafde kinderen, daarna de middelbare school en kwam als vijftienjarige op de Yale-universiteit terecht, waar hij in 1948 zijn bachelor in de natuurkunde haalde .
Natuurkunde Hij ging naar het Massachusetts Institute of Technology en promoveerde daar in 1951 bij Victor Weisskopf. Hij werd daarna postdoc-student aan het Institute for Advanced Study in Princeton en aan de Universiteit van Illinois (1951-1952) waar hij met Enrico Fermi samenwerkte.Winkler Prins jaarboek 1970, p. 255-256 Gell-Man ging zich bezighouden met twee belangrijke ontwikkelingen in de natuurkunde van na de Tweede Wereldoorlog, met de kwantumelektrodynamica en de hoge-energiefysica of deeltjesfysica. Hij verrichtte eerst belangrijk werk op het Institute for Nucleair Studies in Chicago (1953) en vertrok daarna, in 1955 naar het California Institute of Technology, naar CalTech waar hij Richard Feynman leerde kennen. Hij was daar vanaf 1956 hoogleraar en in 1967 werd hij tot R.A. Millikan Professor benoemd, een positie die hij 26 jaar lang behield. Hij was in 1984 medeoprichter van het Santa Fe Instituut en was daarvan sinds 1993 president.
Achtvoudige pad thumb|Meson-octet met isospin I3, lading Q en vreemdheid S als coördinaten
Deeltjesversnellers begonnen begin jaren 1950 een soort van nieuwe subatomaire deeltjes te produceren. Dat werden er zoveel, meer dan 200, dat kernfysici het overzicht kwijt begonnen te raken. Het grote aantal deeltjes leek tegenstrijdig met de orde en eenvoud van hun inzicht in de natuurkunde. Gell-Manns eerste wetenschappelijke idee betrof het ontwikkelen van een classificatiemethode voor hadronen. Om het gedrag van bepaalde deeltjes beter te van elkaar te onderscheiden voerde hij in 1961 een nieuw kwantumgetal in, de vreemdheid. Deze blijft behouden bij productie door de sterke kernkracht, maar niet bij het verval door de zwakke kernkracht.
Door vervolgens de isospin I3, de lading Q en vreemdheid S als coördinaten te nemen merkte hij tot verrassing op dat de acht mesonen daarmee in een octet konden worden ondergebracht. Hij noemde zijn classificatiemethode het achtvoudige pad, naar Boeddha's achtvoudige pad voor het bereiken van verlichting. Tegelijkertijd en onafhankelijk van Gell-Mann werd dezelfde symmetrie ook ontdekt door Yuval Ne'eman, een Israëlische theoreticus. Met dit systeem kon vervolgens beter voorspeld worden welke elementaire deeltjes experimenteel kunnen worden gevonden en welke niet.
Hij kon volgens dezelfde methode ook de bekende baryonen met spin 1/2 in eenzelfde octet onderbrengen. De overgebleven negen baryonen met spin 3/2 bracht hij samen in de daaropvolgende symmetriegroep, het decuplet, waarin tien deeltjes passen. Het ontbrekende tiende deeltje, dat hij omega-minus noemde, werd pas in 1964 in het Brookhaven National Laboratory ontdekt. Daarbij bleek dat de massa van het deeltje bijna precies met de door hem voorspelde theoretische waarde overeenkwam.
Deze ontdekking versterkte het bewijs voor zijn achtvoudige pad, waarna zijn classificatiemethode algemeen geaccepteerd werd en waarvoor hij in 1969 de Nobelprijs voor Natuurkunde kreeg. Gell-Manns ontdekking vormde de opmaat tot het huidige standaardmodel van de deeltjesfysica.
Quarks Gell-Mann kwam in 1964 met het idee voor het bestaan van quarks, die hij veronderstelde de bouwstenen van hadronen te zijn, waaronder de protonen en neutronen. De Russisch-Amerikaanse natuurkundige George Zweig vond onafhankelijk van Gell-Mann ook een quarkmodel, maar hij had quarks aces genoemd, van de vier azen uit het kaartspel. De protonen en neutronen bestaan uit drietallen quarks. Die hebben breukwaarden voor het baryongetal en de elektrische lading. De naam quark ontleende Gell-Mann aan James Joyce' roman Finnegans wake (1939), waarin de zin Three quarks for Muster Mark voorkomt. Hoewel Gell-Mann niet geloofde dat quarks afzonderlijk kunnen worden waargenomen, maakte hij om discussie te voorkomen onderscheid tussen gebonden quarks waarmee kon worden gerekend en ongebonden quarks.
Quarks komen in zes verschillende smaken voor. In eerste instantie waren twee quarks voldoende om het proton en het neutron te beschrijven, de up- en de downquark. Er gaan twee upquarks en een downquark in een proton en een upquark en twee downquarks in een neutron. Rond dezelfde tijd ontdekten natuurkundigen nieuwe elementaire deeltjes. Om deze deeltjes te verklaren moest een extra quark worden ingevoerd, de vreemde quark. Later kwamen daar nog de tover-, top- en bottomquark bij.
Gell-Mann kwam in 1972 met zijn theorie van de kwantumchromodynamica, de natuurkundige theorie die de kracht tussen quarks en gluonen beschrijft. Het vormt de basis van de sterke kernkracht, de fundamentele kracht die voor het samenbinden van quarks en anti-quarks zorgt zodat deze de verschillende hadronen en mesonen kunnen vormen.
Erkenning Gell-Mann was lid van verscheidene wetenschappelijk verenigingen, zowel nationaal als internationaal. Zo was hij onder andere lid van de American Association for the Advancement of Science, de National Academy of Sciences, de American Philosophical Society en de American Physical Society. Behalve van de National Academy of Science was hij ook buitenlands lid van de wetenschappelijke academies van India, Pakistan en Rusland.
De Gell-Mann-matrices werden naar hem genoemd.
Onderscheidingen 1959 – Dannie Heinemann Prize for Mathematical Physics 1966 – Ernest Orlando Lawrence Award 1967 – Franklin Medal 1968 – John J. Carty Medal van de National Academy of Sciences 1969 – Nobelprijs voor Natuurkunde 1990 – Erice Prize van de World Federation of Sciences 1993 – Lindbergh AwardThe Quark and the Jaguar, p. 2 2005 – Albert Einsteinmedaille
Publicaties 1964 – The Eightfold Way, met Yuval Ne'eman 1971 – Broken Scale Invariance and the Light Cone, met Kenneth Wilson 1983 – The Discovery of Subatomic Particles 1994 – The Quark and the Jaguar 2002 – The Regular and the Random 2009 – Murray Gell-Mann: Selected Papers
Categorie:Amerikaans natuurkundige Categorie:Theoretisch natuurkundige Categorie:Winnaar van de Nobelprijs voor Natuurkunde Categorie:20e-eeuws natuurkundige