האיש שמנה
את החלקיקים הזעירים

שמו של הנס וילהלם גייגר (Geiger) מזוהה בראש ובראשונה עם זיהוי קרינה מייננת, בזכות המכשיר הנושא את שמו – מונה גייגר. הנקישות שהוא משמיע מזוהים בתרבות הפופולרית יותר מכול עם אסונות גרעיניים כמו צ'רנוביל ופוקושימה, או עם עולמות תוכן דיסטופיים של העתיד אחרי מלחמה גרעינית. אך סיפורו של גייגר רחב הרבה יותר ושזור בפועלם של אחדים מהפיזיקאים החשובים בהיסטוריה, שזכו בפרסי נובל בין השאר בזכות החוקר הגרמני הסקרן.

הנס גייגר נולד ב-30 בספטמבר 1882, הבכור מחמישה ילדים, בנוישטאט אן-דר-הרט במערב גרמניה. הוא למד פיזיקה באוניברסיטאות מינכן וארלנגן, שם גם השלים בשנת 1906 דוקטורט על פריקה חשמלית דרך גזים. בהמשך עבר לעבוד תחת ארתור שוסטר (Schuster) באוניברסיטת מנצ'סטר באנגליה.

לאחר ששוסטר פרש לגמלאות המשיך גייגר בעבודה עם מחליפו ארנסט רת'רפורד (Rutherford), ופיתח מכשיר לשיגור חלקיקי אלפא שאיפשר את ביצוע ניסוי "עלה הזהב" המפורסם לבדיקת מבנה האטום. לצורך הניסוי הוא פיתח גם מכשיר למניית חלקיקי אלפא, שהיה הגירסה הראשונה של המונה המפורסם שיצר לבסוף ב-1911. בזכות הניסוי הזה זכה רת'רפורד בשנת 1908 בפרס נובל בכימיה על גילוי גרעין האטום.

חזרה לגרמניה

בשנת 1912 התמנה גייגר לראש המכון הלאומי הגרמני למדע וטכנולוגיה בברלין, שם המשיך במחקריו על מבנה האטום ומדידת קרינה. בשנה זו הוא ניסח עם ג'ון מיטשל נאטל (Mitchell-Nuttall) את חוק גייגר-נאטל, המתאר את הקשר בין קבוע הדעיכה של חומרים רדיואקטיביים לאנרגיה של חלקיקי אלפא שאותם חומרים פולטים. החוק קובע שככל שאורך החיים של החומר קצר יותר, כך החלקיקים שהוא פולט יהיו בעלי אנרגיה גבוהה יותר.

בשנת 1913 הצטרפו למכון הפיזיקאים ואלתר בות'ה (Bothe) וג'יימס צ'דוויק (Chadwick). שניהם זכו בהמשך בפרס נובל לפיזיקה: בות'ה בזכות העבודה שעשה במעבדה של גייגר, ונראה שגם צ'דוויק הושפע מעבודתם המשותפת.

עבד עם כמה פיזיקאים שזכו בנובל. גייגר, יושב שני משמאל, עם צ'דוויק מימינו ורותרפורד משמאלו | Prof. Peter Fowler, SPL

מלחמת העולם הראשונה קטעה את עבודת המחקר, כשגייגר התגייס לצבא גרמניה ושירת כקצין תותחנים. התנאים הקשים בחפירות גבו ממנו מחיר כבד, והוא חלה בשיגרון שליווה אותו עד מותו.

לאחר המלחמה שב גייגר לעבודתו. בשנת 1924 הוא הוכיח באמצעות המונה שפיתח את קיומו של אפקט קומפטון, שעל פיו אם מקרינים אור על חלקיק טעון, כגון אלקטרון - אורך הגל של האור יגדל. הדרך היחידה להבין את האפקט היא להניח שהאור עשוי מחלקיקים, שמתנגשים באלקטרון וניתזים ממנו, כמו כדורי ביליארד הפוגעים זה בזה, כך שחלק מאנרגיית האור עוברת לחלקיק. מגלה האפקט, הפיזיקאי האמריקאי ארתור הולי קומפטון (Compton), זכה עליו בפרס נובל לפיזיקה בשנת 1927, בין השאר תודות לאשרור שהתקבל מעבודתו של גייגר.

שלל סוגי קרינה

בשנת 1925 קיבל גייגר משרת הוראה באוניברסיטת קיל בגרמניה. במהלך מחקריו שם עבד עם ואלתר מולר (Müller) על שיפור מכשיר המדידה לקרינה גרעינית, שנקרא על שם שניהם "מונה גייגר-מולר". יחד הם הצליחו להביא אותו לזהות לראשונה גם חלקיקי בטא ופוטונים (חלקיקי אור) בעלי אנרגיה גבוהה. המכשיר שיצרו ביסס את תבנית הפעולה שבה פועלים עד היום מכשירים למדידת קרינה רדיואקטיבית.

על המכשיר שיצרו מתבססים עד היום מכשירים למדידת קרינה רדיואקטיבית. מונה גייגר-מולר | Wikipedia, Boffy b

בהמשך עבר גייגר לאוניברסיטת טובינגן והתמנה לראש המכון למחקר בפיזיקה. בתקופה הזאת הוא התחיל לצפות גם בקרינה הקוסמית המגיעה מהחלל, והמשיך לחקור את הסוגים השונים של קרינה רדיואקטיבית. בשנת 1929 הוא גם זכה במדליית יוז, מטעם החברה המלכותית של לונדון, עבור עבודתו על זיהוי חלקיקי אלפא ובטא. בשנת 1936 הצטרף כחוקר למכון הטכנולוגי של ברלין, ושם השתמש לראשונה במונה שלו כדי למדוד את עוצמת הקרינה של מטר קרניים קוסמיות.

מלחמת העולם השנייה קטעה שוב את עבודתו המחקרית. על רקע רדיפת חוקרים יהודים ופיטוריהם מאוניברסיטאות ברחבי גרמניה, חתם גייגר, עם 74 חוקרים נוספים, על בקשה מהממשל הנאצי לא לפגוע באקדמיה. עם זאת, נזהר שלא להתעמת בגלוי עם השלטונות, וכאשר עמיתו היהודי הנס בתה (Bethe) פוטר משירות המדינה הסתפק גיייגר בתשובה לקונית לפנייתו: "לאור השינויים במצב עלה הצורך להפסיק את שירותך".

במהלך המלחמה היה גייגר שותף ל"מועדון האורניום" – המאמץ החשאי הכושל של הנאצים ליצור נשק גרעיני. לקראת סיום המלחמה הוא נמלט מברלין מאימת הסובייטים. הוא הלך לעולמו בפוטסדם בגיל 62, ב-24 בספטמבר 1945 – פחות מחודשיים אחרי הטלת פצצות האטום על יפן, שחשפו לעולם את המשמעות העצומה של התחום שחקר כל חייו.

גייגר זכה בהערכה רבה על פועלו המדעי, אך לא קיבל מעולם פרס נובל, אף שתרם רבות לעשייה המדעית של זוכים אחרים כגון רת'רפורד, בות'ה, צ'דוויק וקומפטון. מונה גייגר, שעל שכלולו הוא שקד במשך רוב חייו המקצועיים, הוא כיום הכלי המרכזי לזיהוי, טיפול וניטור קרינה בכל רחבי העולם.

הדעות חלוקות לגבי פועלו בתקופת הנאצים, כמו גם האנטישמיות שיוחסה לו, אך דבר אחד אי אפשר לקחת ממנו: היכולת שנתן לאנושות ללמוד את החלקיקים הקטנים ביותר מאפשרת לנו להבין טוב יותר את עולמנו ואת היקום שמעבר לו.