[論文レビュー] Domenico Pacini, uncredited pioneer of the discovery of cosmic rays

A. De Angelis|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 38被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、宇宙線の発見者としてのパイオニアでありながら長年にわたり軽視されてきたドメニコ・パチーニを再評価する。歴史的分析を通じて、彼が1911年に海や湖で実施した水中放射線減衰実験が、ベクトル・ヘスの気球実験よりも先んじており、独立して宇宙線の存在を確認していたことを示している。パチーニの研究は宇宙からの放射線の初期できめ細やかな証拠を提供していたが、第一次世界大戦期の民族主義的要因やイタリア学術界における認識不足といった歴史的・政治的・制度的要因により、彼の貢献は軽視された。

ABSTRACT

During a series of experiments performed between 1907 and 1911, Domenico Pacini (Marino 1878-Roma 1934), at that time researcher at the Central Bureau of Meteorology and Geodynamics in Roma, studied the origin of the radiation today called "cosmic rays", the nature of which was unknown at that time. In his conclusive measurements in June 1911 at the Naval Academy in Livorno, and confirmed in Bracciano a couple of months later, Pacini, proposing a novel experimental technique, observed the radiation strength to decrease when going from the surface to a few meters underwater (both in the sea and in the lake), thus demonstrating that such radiation could not come from the Earth's crust. Pacini's work was largely overlooked. Hess was awarded the Nobel Prize in Physics in 1936, two years after the death of Pacini, who had become a full professor of Experimental Physics at the University of Bari. The discovery of cosmic rays -a milestone in science- involved several scientists in Europe and in the United States of America and took place during a period characterized by nationalism and lack of communication. Historical, political and personal facts, embedded in the pre- and post-World War I context, might have contributed to the substantial disappearance of Pacini from the history of science. This article aims to give an unbiased historical account of the discovery of cosmic rays; in the centenary of Pacini's pioneering experiments, his work, which employed a technique that was complementary to, and independent of that of Hess, will be duly taken into consideration. A translation into English of three fundamental early articles by Pacini is provided in the Appendix.

研究の動機と目的

• 宇宙線発見の歴史的物語を再評価し、ドメニコ・パチーニの軽視された貢献を浮き彫りにすること。
• パチーニがリボルノ海軍大学およびブラチアーノ湖で実施した1911年の実験が、水中減衰を用いて宇宙からの放射線の直接的証拠を提供していたことを示すこと。
• パチーニが科学的発見の主流的認識から排除された歴史的・政治的・制度的要因を調査すること。
• パチーニの原典論文を翻訳・註釈を加えた形で提供し、学術的再評価を支援すること。
• 第一次世界大戦期の民族主義や情報共有の障壁を踏まえ、科学的発見の記録をより包括的かつ歴史的に正確に描り直すよう提言すること。

提案手法

• 1907年から1911年の間のパチーニの実験を、彼の手法と結果に焦点を当てた詳細な歴史的分析を実施する。
• パチーニの水中減衰法とヘスの高高度気球実験を比較し、両者の方法論的補完性を強調する。
• イタリアの大学および科学機関の所蔵するアーカイブ資料、手紙（パチーニ-ヘスの手紙を含む）、機関記錴を分析する。
• ノーベル賞候補者選定プロセスと、国籍の影響が科学的功績の記錴に与えた役割を、第一次世界大戦の文脈で分析する。
• パチーニが1909年、1911年、1912年に発表した3篇の主要な原典論文を英語に翻訳し、学術的解説を加える。
• 機関および伝記的データを用いて、パチーニの科学的キャリアの推移と、彼が科学史においてなぜ軽視されたのかを再構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜドメニコ・パチーニの1911年実験——水深に応じたイオン化度の低下を示した——は、彼の実験がきめ細やかでかつヘスの実験より前であったにもかかわらず、無視されたのか？
• RQ2 パチーニが公式な宇宙線発見の物語から排除された歴史的・政治的・制度的要因は何か？
• RQ3 科学界におけるパチーニの研究の受容は、ベクトル・ヘスのそれとはどのように異なったのか？民族主義的要因や戦時封鎖が果たした役割は？
• RQ4 パチーニが水中での放射線減衰を測定する方法が、宇宙線の宇宙起源を独立的かつ決定的に示す証拠を提供した程度はどの程度か？
• RQ5 パチーニの軽視は、科学的認識の政治的側面や科学的功績の構築様式について、どのような教訓を我々に与えるか？

主な発見

• リボルノ海軍大学で実施した1911年のパチーニの実験では、海水中の深さに応じてイオン化度が著しく低下することが示され、放射線が地上由来ではない直接的証拠が得られた。
• 数か月後、彼はブラチアーノ湖でも同様の減衰を確認し、淡水湖でも同様の結果が得られたことから、放射線の起源が宇宙的であるという結論を強固に裏付けた。
• パチーニの結果は1911年にイタリア語で発表されたが、ヘスの気球実験より12か月も前であり、その後のノーベル賞受賞の際にも引用や認識が得られなかった。
• バーリ大学の正教授であり、物理研究所長であったにもかかわらず、パチーニはノーベル賞候補に挙げられず、1936年に賞はヘスに授与された。
• 本論文は、イタリアにおける制度的無関心と戦時期の民族主義が、パチーニの認識不足の主な要因であると特定した。彼の研究は科学的にきめ細やかであったにもかかわらずである。
• パチーニの原典論文の翻訳と註釈を通じて、彼の研究が、当時の国際的水準に達する洗練された方法論的アプローチをとっていることが明らかになった。