hier komen promoties & acties

Chien-Shiung Wu

Chinees-Amerikaans natuurkundige die ook wel 'de koningin van nucleair onderzoek' genoemd wordt

Chien-Shiung Wu (1912–1997) is een natuurkundige, gespecialiseerd in radioactiviteit en kernfysica. Ze wordt geboren in China, maar zal later ook de Amerikaanse nationaliteit aannemen. 

Wu werkt tijdens haar carrière als natuurkundige onder meer mee aan het Manhattan Project tijdens WOII. Ze heeft daarnaast ook een belangrijke rol bij de ontdekking van pariteitsschending in de zwakke wisselwerking, een onderzoek waarvoor de Chinese theoretisch natuurkundigen Lee en Yang in 1957 de Nobelprijs voor natuurkunde in ontvangst mogen nemen. 

Wu krijgt diverse bijnamen toegekend die haar een plek in dit overzicht van feministische rolmodellen doen verdienen, waaronder 'First Lady of Science', 'Madame Curie of China' and 'Queen of Nucleair Research'.

Opgroeien in China

Chien-Shiung Wu wordt in 1912 geboren in Shanghai als dochter van Wu Zhongyi en Fan Fuhua. Ze groeit op ten noorden van Shanghai. Wu's vader is op dat moment een openlijk voorstander van gelijke rechten voor mannen en vrouwen. Vanuit die overtuiging richt hij onder meer ook de Mingde Vocational Continuing School for Women op. Chien-Shiung Wu zal er haar lagere schoolcarrière doorlopen tot ze op elfjarige leeftijd naar de Suzhou Women's Normal School No. 2 transfereert. Wu behaalt er, als primus van de klas, zowel haar secundair alsook haar lerarendiploma.

In 1929 wordt Wu toegelaten tot de National Central University in Nanjing. Voordat ze aan haar studies kan beginnen moet ze echter eerst een jaar lesgeven. Het is in die tijd namelijk verplicht dat studenten die van de lerarenopleiding naar de universiteit wensen over te stappen eerst een jaar zelf les geven. Wu doet dit op de Public School of China in Shanghai. Na haar verplicht jaar lesgeven, studeert Wu van 1930 tot 1934 aan de NCU. Ze begint haar studie in de wiskunde, maar maakt al snel de  overstap naar fysica.

Nadat ze in 1934 haar bachelordiploma behaalt, gaat Wu twee jaar aan de slag als graduaatsonderzoeker en assistent in de fysica binnen het Chinese universiteitsleven. Wu werkt bij het Institute of Physics van de Academia Sinica (Tapei, Taiwan), waar ze onder meer samen werkt met Gu Jing-Wei, één van de weinige vrouwelijke professoren in China in die tijd. Gu Jing-Wei behaalde haar doctoraat niet in China, maar in de Verenigde Staten (aan de University of Michigan). Vanuit haar eigen ervaring moedigt ze Wu aan hetzelfde te doen. Wu's aanvraag aan diezelfde University of Michigan wordt goedgekeurd. Haar Amerikaanse avontuur kon beginnen.

"Atomen hebben geen voorkeur voor vrouwelijke of mannelijke onderzoekers"

In die tijd gebeurt de overzet van China naar de VS nog met boot en misschien maar gelukkig voor Wu. De boot komt namelijk aan in San Francisco. Wu neemt er de tijd om de University of California in Berkeley te bezoeken. Ze ontmoet er fysicus Luke Chia-Liu Yuan. Hij geeft Wu een rondleiding op de campus waarbij hij haar ook het Radiation Laboratory toont, waarvan de directeur op dat moment Ernest O. Lawrence is (die niet veel later - in 1939 - de Nobelprijs voor natuurkunde zal winnen). 

Wu staat versteld van alles wat ze te zien krijgt in Berkeley en van het feit dat dit alles zomaar ter haar beschikking kan staan. Ze had namelijk voor haar vertrek uit China vernomen dat vrouwen wel aan de University of Michigan mogen studeren, maar dat er specifieke beperkende regels voor hen zouden gelden. Zo zou het hen niet toegestaan zijn om de voordeur te gebruiken. Na haar bezoek aan Berkeley besluit Wu dat ze haar studies liever aan de UC zou volbrengen. Dat kan: ze geraakt ook hier door de toelatingsproef.

Betaverval 

Met Ernest O. Lawrence als supervisor, werkt Wu nauw samen met Emilio Segrè (een Italiaanse fysicus die in 1959 de Nobelprijs voor natuurkunde zal krijgen). Het proefschrift dat ze voorstelt aan de University of California bestaat uit twee afzonderlijke delen. Het eerste deel handelt over remstraling (de elektromagnetische straling die ontstaat door de vertraging van een geladen deeltje wanneer dat afgebogen wordt door een ander geladen deeltje). Wu doet onderzoek naar deze remstraling met behulp van beta-emitterende fosfor-32, een radioactieve isotoop die gemakkelijk geproduceerd wordt in de cyclotron die E. O. Lawrence en zijn broer John H. Lawrence op dat moment onder meer aan het evalueren zijn voor gebruik bij de behandeling van kanker en als een radioactieve tracer. Wu's proefschrift vormt het eerste werk waar ze met betaverval aan de slag gaat, een onderzoekstak waarin ze later een autoriteit zal worden. 

Vooroordelen

Het tweede deel van Wu's proefschrift heeft als onderwerp de productie van radioactieve isotopen van Xenon geproduceerd door de kernsplitsing van uranium met 37-inch en 60-inch cyclotrons bij het Radiation Laboratory. Wu voltooit haar PhD in juni 1940, maar ondanks zowel Lawrence's en Segrè's aanbevelingen kan ze geen vaste positie veilig stellen aan de universiteit. Ze blijft na dit negatieve verdict werkzaam op het Radiation Laboratory als een post-doctoral fellow. Wu ervaart gedurende haar tijd (als student en later als onderzoeker en professor) meermaals vooroordelen en terughoudendheid ten aanzien van zowel vrouwen als mensen van Aziatische oorsprong; vooral in het aanstellen van vaste en goedbetaalde posities en onderzoek.

In 1964 spreekt Wu  zich openlijk uit tegen seksediscriminatie op een symposium aan het Massachusetts Institute of Technology. Ze zou er het volgende gezegd hebben: 

"I wonder whether the tiny atoms and nuclei, or the mathematical symbols, or the DNA molecules have any preference for either masculine or feminine treatment." Chien-Shiung Wu

Telkens wanneer ze door iemand wordt aangesproken als Professor Yuan (de naam van haar man), corrigeert ze hen openlijk door te zeggen dat ze Professor Wu heet. Helaas moet ze dat vaker doen dan haar lief is.

Pas in 1975, na jarenlange dienst op Columbia University krijgt ze het bestuur zover om haar hetzelfde loon te geven als haar mannelijke collega's. Ook de officiële titel van 'hoogleraar fysica' krijgt ze pas in 1958 toegekend - alhoewel ze die functie tegen dan al gedurende enige tijd uitoefent.

Wu pleit haar hele carrière openlijk naar andere vrouwen toe om te volharden in het nastreven van een loopbaan in de wetenschappen ondanks de vele hindernissen. Ze zou hierover onder meer volgende uitspraak hebben gedaan:

“There is only one thing worse than coming home from the lab to a sink full of dirty dishes, and that is not going to the lab at all.” Chien-Shiung Wu

Verdere loopbaan

Begin jaren '40 van de 20ste eeuw verhuist Wu naar het oosten van de VS, waar ze aan de slag kon als docent aan Smith College, een prestigieus privécollege voor vrouwen in Northampton (Massachusetts). Ondanks de hoge positie die ze hier krijgt, vindt Wu het werk eerder frustrerend. Haar taken bestaan er namelijk enkel uit lesgeven. Het kriebelt om zelf opnieuw onderzoek te doen.

Wu doet beroep op haar gewezen supervisor E. O. Lawrence die heel wat aanbevelingsbrieven schrijft voor Wu. Smith College wil Wu echter niet zomaar laten gaan en reageert door haar universitair hoofddocent te maken en haar salaris te verhogen. Wu is geflatteerd, maar legt hun aanbod toch naast zich neer, waarop ze een baan accepteert aan Princeton University in New Jersey als instructeur voor marineofficieren. Chien-Shiung Wu is de eerste vrouw die daar aan de natuurkunde-afdeling les mag geven. Later mag ze zich ook de eerste vrouw noemen die een eredoctoraat van Princeton in ontvangst mag nemen.

Manhattan Project

In maart 1944 voegt Wu zich bij het op dat moment zeer geheime Manhattan Project, dat tot doel heeft de eerste atoombom te ontwikkelen. Wu gaat specifiek aan de slag in de Substitute Alloy Materials (SAM) Laboratories aan de Columbia University. Enkel in het weekend keert ze nog terug naar Princeton. De rol van de SAM Laboratories (die onder leiding staan van Harold Urey) is het ondersteunen van de gasdiffusieonderdelen (K-25) van het Manhattan Project, toegepast voor de verrijking van uranium. Wu werkt er samen met James Rainwater, een Amerikaans fysicus die in 1975 de Nobelprijs voor natuurkunde in ontvangst mag nemen.

In september 1944 wordt Wu gecontacteerd door de Manhattan District Engineer. Bij de pas in gebruik genomen B-Reactor bij de Hanford Site zijn ze op een onverwacht probleem gebotst. De reactor start op en sluit af op regelmatige tijdstippen. Wu's voormalig collega Emilio Segrè die er op dat moment actief is, herinnert zich het onderzoek dat Wu in Berkeley deed rond de radioactieve isotopen van Xenon. Haar onderzoek wordt opnieuw bovengehaald en wat blijkt, Xenon-135 is inderdaad de boosdoener. Chien-Shiung Wu heeft gelijk.

Chien-Shiung Wu zal de enige persoon met de Chinese identiteit zijn die mee heeft gewerkt aan het Manhattan Project.

Het Wu-experiment

In augustus 1945, na het einde van WOII, accepteert Wu een aanbod als associate research professor aan Columbia University. In het onderzoek dat ze post Manhatten Project zal voeren, focust Wu voornamelijk op betaverval.

In het midden van de jaren '50 stellen twee Chinese theoretisch natuurkundigen, Tsung-Dao Lee en Chen Ning Yang, tijdens hun onderzoek een hypothetische wet inzake elementaire deeltjesfysica in vraag, namelijk de "wet van behoud van pariteit". De twee onderzoekers werken een potlood-en-papier-ontwerp uit voor een experiment om het behoud van de pariteit in het laboratorium de testen. Lee wendt zich vervolgens tot Chien-Shiung Wu's expertise inzake betaverval. Wu mag aan de slag met de praktische uitwerken van het experiment: het kiezen en vervolgens uitwerken van de juiste hardware, de set-up en de laboratoriumprocedures voor de effectieve uitvoering van het experiment. Het experiment zou bekend worden als "het Wu experiment".

Lee en Yang's theoretische berekeningen voorspellen dat de beta-deeltjes uit kobalt-60 atomen asymmetrisch zouden worden uitgestoten en dat de hypothetische "wet van behoud van de pariteit" ongeldig zal blijken. Wu's praktische experiment met kobalt-60 bevestigt deze theorie: de pariteit blijft niet behouden onder zwakke nucleaire interacties. Het resultaat van Wu's experiment wordt snel bevestigd door collega's aan de Columbia University. De resultaten worden gepubliceerd in twee research papers, waarna ze ook op heel wat andere laboratoria en in diverse los van elkaar staande experimenten worden bevestigd.

Belangrijke ontdekking

De ontdekking van pariteitsschending (of 'parity violation') is een belangrijke bijdrage aan de deeltjesfysica en de ontwikkeling van een tot op heden belangrijke theorie binnen de natuurkunde, de Standard Model Theory. In erkenning van hun theoretische werk mogen Lee en Yang in 1957 de Nobelprijs voor natuurkunde in ontvangst nemen. Wu wordt niet mee gehuldigd; volgens vele van haar collega-natuurkundigen onterecht. Het was namelijk Wu die door het uitvoeren van het experiment het bewijs aanleverde om de theorie van Lee en Yang te staven. Zonder experiment was er mogelijks nooit voldoende bewijs geweest.

Chien-Shiung Wu's onderzoek wordt tot op heden aangeduid als één van de belangrijkste ontwikkeling op het gebied van de atoom- en kernfysica.

Andere belangrijke experimenten onder leiding van Wu

Naast het experiment dat leidde tot de ontdekking van pariteitsschending, voert Wu in haar latere carrière nog een aantal belangrijke experimenten uit. Zo onderzoekt én bevestigt ze in 1963 de zogenaamde Conserved Vector Current hypothesis van Richard Feynman en Murray Gell-Mann. Ook dit experiment blijkt een mijlpaal op weg naar de Standard Model Theory

Een ander experiment van Chien-Shiung Wu bevestigt de berekeningen die E. M. L. Pryce en John Clive Ward deden over de correlatie van quantum polarisaties van twee fotonen die zich in tegengestelde richtingen voortplanten. Daarnaast voert Wu in de jaren '60 ook belangrijk onderzoek uit rond (de oorzaken van) sikkelcelziekte, magnetisme en het zogenaamde Mössbauereffect. 

In 1966 brengt ze samen met Steven Moszkowski een handboek uit rond betaverval. Het boek, getiteld Beta Decay, blijft tot op heden een standaardwerk in opleidingen natuurkunde.

De Amerikaanse nationaliteit

Na een lange periode van geslotenheid tussen China en de VS (waarin Wu geen contact meer heeft met haar familie en ook niet meer naar China terugkeert), wordt de communicatie na WOII opnieuw hersteld. Haar plannen om naar China af te reizen vallen echter al snel in het water door het (her)uitbreken van de Chinese burgeroorlog (1945-1950) en de geboorte van haar zoon Vincent (1947). Dat de Communisten in 1949 aan de macht komen in China helpt ook niet echt. Doordat Wu's paspoort is uitgereikt door de vroegere Kuomintang-regering krijgt ze het na 1949 moeilijk om naar het buitenland te reizen. Dit leidt uiteindelijk tot haar beslissing om in 1954 het Amerikaans staatsburgerschap aan te vragen. Pas in 1973 zal ze opnieuw voet zetten op het Chinese vasteland.

Wu zal het grootste deel van haar carrière aan de Columbia University les blijven geven. Ze wordt er universitair hoofddocent in 1952, hoogleraar in 1958 en de Michael I. Pupin hoogleraar natuurkunde in 1973. 

In 1975 wordt Wu de eerste vrouwelijke president van de American Physical Society. Chien-Shiung Wu gaat in 1981 op pensioen en sterft 16 jaar later, in 1997, aan een hartaanval.

Erkenning

Ondanks dat Chien-Shiung Wu niet mag delen in de Nobelprijs voor natuurkunde in 1957, krijgt ze heel wat andere erkenning voor haar werk. Zo wint Wu in 1975 de Amerikaanse National Medal of Science. In 1978 is Wu de eerste die de Israëlische Wolfprijs voor natuurkunde in ontvangst mag nemen. Ze mag ook als eerste vrouw de National Academy of Sciences’ Comstock Prize in ontvangst nemen. Daarnaast staan onder meer ook volgende prijzen op haar naam: 

  • Research Corporation Award in 1958
  • Industrial Research Scientist of the Year in 1974
  • Columbia's Pupin Medal in 1991

Wu wordt voorgedragen voor de Amerikaanse National Academy of Sciences in 1958, de Royal Society of Edinburgh in 1969 en the American Academy of Arts and Sciences in 1972. Ze wordt ook de eerste nog levende wetenschapper naar wie een asteroïde (2752 Wu Chien-Shiung) wordt vernoemd (in 1990 - door de Chinese Academy of Sciences). 

In 1995 richtten vier Taiwanees/Chinese Nobelprijswinnaars (Tsung-Dao Lee, Chen Ning Yang, Samuel Ting, en Yuan Lee) de Wu Chien-Shiung Educational Foundation op in Taiwan, om beurzen te geven aan jonge wetenschappers.

Meer lezen: 

  • Nuclear Physicist Chien-Shiung Wu / Valerie Bodden, 2016
  • Chien-Shiung Wu: Pioneering Nuclear Physicist / Richard Hammond, 2009

Aanraders uit de RoSa-bibliotheek