Норман Фостер Рэмси-младший (27 августа 1915 г. — 4 ноября 2011 г.) — американский физик , удостоенный Нобелевской премии по физике 1989 года за изобретение метода разделенных колебательных полей (см. Интерферометрия Рэмси ), который нашел важное применение в создании атомных часов . Будучи профессором физики в Гарвардском университете большую часть своей карьеры, Рэмси также занимал несколько должностей в таких правительственных и международных агентствах, как НАТО и Комиссия по атомной энергии США . Среди его других достижений — помощь в основании Брукхейвенской национальной лаборатории и Фермилаба Министерства энергетики США .
Норман Фостер Рэмси-младший родился в Вашингтоне, округ Колумбия , 27 августа 1915 года в семье Минны Бауэр Рэмси и Нормана Фостера Рэмси. Его мать была дочерью немецких иммигрантов и преподавателем в Университете Канзаса . [1] Его отец, шотландского происхождения, был выпускником Военной академии США в Вест-Пойнте в 1905 году и офицером Артиллерийского департамента , который дослужился до звания бригадного генерала во время Второй мировой войны , командуя арсеналом Рок-Айленда . [2] Он воспитывался как армейский ребенок , часто переходя с должности на должность, и жил во Франции в то время, когда его отец был офицером связи в Управлении артиллерии и помощником военного атташе . [3] Это позволило ему пропустить пару классов по пути, так что он окончил среднюю школу Ливенворта в Ливенворте, штат Канзас , в возрасте 15 лет . [1]
Родители Рэмси надеялись, что он поступит в Вест-Пойнт, но в 15 лет он был слишком юн, чтобы быть принятым. Ему была присуждена стипендия в Университете Канзаса , но в 1930 году его отец был направлен в Гавернорс-Айленд , Нью-Йорк. [1] [4] Поэтому Рэмси поступил в Колумбийский университет в 1931 году и начал изучать инженерное дело . Он заинтересовался математикой и переключился на нее в качестве своей академической специальности . К тому времени, когда он получил степень бакалавра в Колумбийском университете в 1935 году, он заинтересовался физикой . [1] [5] Колумбия присудила ему стипендию Келлетта в Кембриджском университете , где он изучал физику в Кавендишской лаборатории под руководством лорда Резерфорда и Мориса Голдхабера и встретился с такими известными физиками, как Эдвард Эпплтон , Макс Борн , Эдвард Буллард , Джеймс Чедвик , Джон Кокрофт , Поль Дирак , Артур Эддингтон , Ральф Фаулер , Марк Олифант и Дж. Дж. Томсон . [1] В Кембридже он сдал экзамены на получение степени бакалавра , чтобы изучать квантовую механику , которая не изучалась в Колумбии, в результате чего Кембридж присвоил ему вторую степень бакалавра. [6]
Курсовая работа, которую Рэмси написал для Голдхабера по магнитным моментам , заставила его прочитать недавние работы по этой теме Исидора Айзека Раби [6] , и это стимулировало интерес к молекулярным пучкам и к проведению исследований для докторской диссертации под руководством Раби в Колумбийском университете. [1] [7] Вскоре после того, как Рэмси прибыл в Колумбийский университет, Раби изобрел резонансную спектроскопию молекулярного пучка , за которую он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1944 году. [8] Рэмси был частью команды Раби, в которую также входили Джером Келлог, Поликарп Куш , Сидней Миллман и Джерролд Захариас . Рэмси работал с ними над первыми экспериментами, используя новую технику, и разделил с Раби и Захариасом открытие того, что дейтрон является магнитным квадруполем [ 9] Это означало, что атомное ядро не было сферическим, как считалось ранее. [10] Он получил степень доктора философии по физике в Колумбийском университете в 1940 году [5] и стал научным сотрудником Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, где изучал нейтронно - протонное и протонно- гелиевое рассеяние . [1]
В 1940 году он женился на Элинор Джеймсон из Бруклина, Нью-Йорк , и принял должность преподавателя в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне . Они оба рассчитывали провести там остаток своей жизни, но вмешалась Вторая мировая война. [1] В сентябре 1940 года британская миссия Тизарда принесла в Соединенные Штаты ряд новых технологий, включая резонаторный магнетрон , мощное устройство, генерирующее микроволны с помощью взаимодействия потока электронов с магнитным полем , которое обещало произвести революцию в радарах . Альфред Ли Лумис из Национального комитета по оборонным исследованиям основал Лабораторию радиации в Массачусетском технологическом институте для разработки этой технологии. [11] Рэмси был одним из ученых, нанятых Раби для этой работы. [12]
Первоначально Рэмси был в группе магнетронов Раби. Когда Раби стал главой подразделения, Рэмси стал лидером группы. [6] Роль группы заключалась в разработке магнетрона, который позволил бы уменьшить длину волны со 150 сантиметров (59 дюймов) до 10 сантиметров (3,9 дюйма), а затем до 3 сантиметров (1,2 дюйма) или X-диапазона . Микроволновый радар обещал быть маленьким, легким и более эффективным, чем старые типы. [13] Группа Рэмси начала с разработки, разработанной командой Олифанта в Великобритании, и попыталась ее улучшить. Лаборатория радиации разработала проекты, прототипы которых были созданы Raytheon , а затем испытаны в лаборатории. В июне 1941 года Рэмси отправился в Великобританию, где встретился с Олифантом, и они обменялись идеями. Он привез некоторые британские компоненты, которые были включены в окончательную разработку. Ночной истребитель Northrop P-61 Black Widow был разработан вокруг нового радара. Рэмси вернулся в Вашингтон в конце 1942 года в качестве советника по использованию новых 3-сантиметровых микроволновых радаров, которые теперь поступали на вооружение, [7] работая на Эдварда Л. Боулза в офисе военного министра Генри Л. Стимсона . [6]
В 1943 году к Рэмси обратились Роберт Оппенгеймер и Роберт Бахер , которые попросили его присоединиться к Манхэттенскому проекту . Рэмси согласился, но вмешательство директора проекта, бригадного генерала Лесли Р. Гровса-младшего , было необходимо для того, чтобы отобрать его от должности военного министра. Был достигнут компромисс, в соответствии с которым Рэмси остался на зарплате у военного министра и был просто прикомандирован к Манхэттенскому проекту. [6] [14] [15] В октябре 1943 года в Лос-Аламосской лаборатории была создана Группа E-7 Артиллерийского отдела, лидером которой стал Рэмси, с задачей интеграции проектирования и поставки ядерного оружия , создаваемого лабораторией. [15]
Первое, что ему нужно было сделать, это определить характеристики самолета, который будет использоваться. Было только два достаточно больших самолета союзников : британский Avro Lancaster и американский Boeing B-29 Superfortress . [15] Военно-воздушные силы США (USAAF) хотели использовать B-29, если это вообще возможно, даже несмотря на то, что это требовало существенной модификации. [16] Рэмси руководил программой испытательных сбрасываний, которая началась в Дальгрене, Вирджиния , в августе 1943 года, а затем переехал в Мьюрок Драй Лейк, Калифорния , в марте 1944 года. Макеты бомб Thin Man и Fat Man были сброшены и отслежены наземным радаром SCR-584 того типа, который Рэмси помог разработать в лаборатории радиации. Было обнаружено множество проблем с бомбами и модификациями самолетов, которые были устранены. [17]
Планы по доставке оружия в бою были поручены Комитету по оружию, который возглавлял Рэмси и подчинялся капитану Уильяму С. Парсонсу . [18] Рэмси составил таблицы организации и оборудования для отряда проекта Альберта , который должен был сопровождать 509-ю составную группу ВВС США на Тиниан . Рэмси проинформировал командира 509-го, подполковника Пола У. Тиббетса , о характере миссии, когда последний принял командование 509-м. [19] Рэмси отправился на Тиниан с отрядом проекта Альберта в качестве научного и технического заместителя Парсонса. Он участвовал в сборке бомбы «Толстяк» и передал сообщение Парсонса, указывающее на успех бомбардировки Хиросимы, Гроувсу в Вашингтоне, округ Колумбия. [20]
В конце войны Рэмси вернулся в Колумбию в качестве профессора и научного сотрудника. [1] Раби и Рэмси продолжили с того места, на котором остановились до войны, со своими экспериментами с молекулярным пучком. Рэмси и его первый аспирант Уильям Ниренберг измерили различные ядерные магнитные дипольные и электрические квадрупольные моменты. Вместе с Раби он помог основать Брукхейвенскую национальную лабораторию на Лонг-Айленде . В 1946 году он стал первым руководителем физического факультета там. Его пребывание там было недолгим, так как в 1947 году он присоединился к физическому факультету Гарвардского университета , где он оставался в течение следующих 40 лет, за исключением кратких приглашенных профессоров в колледже Миддлбери , Оксфордском университете , колледже Маунт-Холиок и Университете Вирджинии . В 1950-х годах он был первым научным советником НАТО и инициировал ряд стипендий, грантов и летних школьных программ для обучения европейских ученых. [1] [6] [21]
Исследования Рэмси в первые послевоенные годы были направлены на измерение фундаментальных свойств атомов и молекул с помощью молекулярных пучков. Перейдя в Гарвард, он поставил себе цель провести точные эксперименты по магнитному резонансу с молекулярным пучком, основанные на методах, разработанных Раби. Однако точность измерений зависела от однородности магнитного поля, и Рэмси обнаружил, что было трудно создать достаточно однородные магнитные поля. В 1949 году он разработал метод разделенного осциллирующего поля как средство достижения желаемой точности. [1]
Рэмзи и его аспирант Дэниел Клеппнер разработали атомно-водородный мазер , стремясь повысить точность измерения сверхтонкого разделения атомарного водорода , дейтерия и трития , а также исследовать, насколько сильно на сверхтонкую структуру влияют внешние магнитные и электрические поля. Он также участвовал в разработке чрезвычайно стабильных часов на основе водородного мазера. С 1967 по 2019 год секунда определялась на основе сверхтонкого перехода 9 192 631 770 Гц атома цезия-133 ; атомные часы , которые используются для установки этого стандарта, являются применением работы Рэмзи. [22] Он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1989 году «за изобретение метода разделенных колебательных полей и его использование в водородном мазере и других атомных часах». [23] Премия была разделена с Гансом Георгом Демельтом и Вольфгангом Паулем . [23]
В сотрудничестве с Институтом Лауэ-Ланжевена Рэмси также работал над применением аналогичных методов к пучкам нейтронов, измеряя магнитный момент нейтрона и находя предел его электрического дипольного момента . [1] Будучи президентом Ассоциации университетских исследований в 1960-х годах, он принимал участие в проектировании и строительстве Фермилаб в Батавии , штат Иллинойс . [1] [21] [24] Он также возглавлял комитет Национального исследовательского совета 1982 года , который пришел к выводу, что, вопреки выводам Комитета по убийствам Палаты представителей , акустические доказательства не указывают на наличие причастности второго стрелка к убийству президента Джона Ф. Кеннеди . [24]
В конечном итоге Рэмси стал профессором физики имени Юджина Хиггинса в Гарварде и вышел на пенсию в 1986 году. Однако он продолжал активно заниматься физикой, проведя год в качестве научного сотрудника в Объединенном институте лабораторной астрофизики (JILA) в Университете Колорадо . Он также продолжил работу приглашенным профессором в Чикагском университете , колледже Уильямса и Мичиганском университете . Помимо Нобелевской премии по физике, Рэмзи получил ряд наград, включая премию Эрнеста Орландо Лоуренса в 1960 году, премию Дэвиссона-Гермера в 1974 году, почетную медаль IEEE в 1984 году, премию Раби в 1985 году, премию Рамфорда в 1985 году, медаль Комптона в 1986 году, медаль Эрстеда и Национальную медаль науки в 1988 году . [1] В 1990 году Рэмзи получил премию «Золотая пластина» Американской академии достижений . [25] Он был избранным членом Американской академии искусств и наук , [26] Национальной академии наук США , [27] и Американского философского общества . [28] В 2004 году он подписал письмо вместе с 47 другими лауреатами Нобелевской премии, в котором поддержал Джона Керри на пост президента Соединенных Штатов как человека, который «вернет науке ее подобающее место в правительстве». [29]
Его первая жена, Элинор, умерла в 1983 году, после чего он женился на Элли Уэлч из Бруклина, Массачусетс. Рэмси умер 4 ноября 2011 года. У него остались жена Элли, четыре дочери от первого брака, а также падчерица и пасынок от второго брака. [7] [24]
