Норман Фостер Рэмси-младший (27 августа 1915 – 4 ноября 2011) был американским физиком , удостоенным Нобелевской премии по физике 1989 года за изобретение метода разделенного осциллирующего поля (см. Интерферометрия Рэмси ), который имел важные применения в конструкция атомных часов . Профессор физики Гарвардского университета на протяжении большей части своей карьеры, Рэмси также занимал несколько постов в таких правительственных и международных агентствах, как НАТО и Комиссия по атомной энергии США . Среди других его достижений - помощь в создании Брукхейвенской национальной лаборатории и лаборатории Фермилаб при Министерстве 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 Канзасском университете . [1] Его отец, шотландец по происхождению, был выпускником Военной академии США в Вест-Пойнте в 1905 году и офицером артиллерийского управления , дослужившимся до звания бригадного генерала во время Второй мировой войны , командуя арсеналом Рок-Айленда. . [2] Он был воспитан как армейский мальчишка , часто переходил с поста на пост, и какое-то время жил во Франции, когда его отец был офицером связи с Управлением 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 поедет в Вест-Пойнт, но в 15 лет он был слишком молод, чтобы его приняли. Ему была присуждена стипендия в Канзасском университете , но в 1930 году его отца отправили на Гавернорс-Айленд в Нью-Йорке. [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 наградила его стипендией Келлетта в Кембриджском университете , где он изучал физику в Кавендишской лаборатории под руководством лорда Резерфорда и Мориса Голдхабера и познакомился с известными физиками, в том числе Эдвардом Эпплтоном , Максом Борном , Эдвардом Буллардом , Джеймсом Чедвиком , Джоном Кокрофтом. , Поль Дирак , Артур Эддингтон , Ральф Фаулер , Марк Олифант и Дж. Дж. Томсон . [1] В Кембридже он прошел стажировку , чтобы изучать квантовую механику , которая не изучалась в Колумбийском университете, в результате чего Кембридж присвоил ему вторую степень бакалавра. [6]
Курсовая работа Рэмси, написанная для Гольдхабера о магнитных моментах, побудила его прочитать недавние статьи Исидора Исаака Раби по этой теме [6] , и это стимулировало интерес к молекулярным пучкам и к проведению исследований для докторской степени под руководством Раби в Колумбии. [1] [7] Вскоре после того, как Рэмси прибыл в Колумбию, Лави изобрел молекулярно-лучевую резонансную спектроскопию , за что он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1944 году. [8] Рэмси был частью команды Лави, в которую также входил Джером Келлогг, Поликарп. Куш , Сидни Миллман и Джерролд Захариас . Рэмси работал с ними над первыми экспериментами с использованием новой техники и поделился с Лави и Захарией открытием того, что дейтрон представляет собой магнитный квадруполь . [9] Это означало, что атомное ядро не было сферическим, как считалось. [10] Он получил докторскую степень по физике в Колумбийском университете в 1940 году [5] и стал научным сотрудником Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, где изучал нейтрон - протонное и протон- гелийное 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 планировали провести там остаток своей жизни, но вмешалась Вторая мировая война. [1] В сентябре 1940 года британская миссия Тизард привезла в Соединенные Штаты ряд новых технологий, в том числе магнетрон с резонатором , мощное устройство, генерирующее микроволны с помощью взаимодействия потока электронов с магнитным полем , которое обещало произвести революцию в радаре . Альфред Ли Лумис из Национального комитета оборонных исследований основал радиационную лабораторию в Массачусетском технологическом институте для разработки этой технологии. [11] Рэмси был одним из ученых, привлеченных Лави для этой работы. [12]
Изначально Рэмзи состоял в магнетронной группе Лави. Когда Лави стал главой подразделения, Рэмси стал лидером группы. [6] Роль группы заключалась в разработке магнетрона, позволяющего 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 . Микроволновой радар обещал быть небольшим, легким и эффективным, чем предыдущие типы. [13] Группа Рэмси начала с дизайна, созданного командой Олифанта в Великобритании, и попыталась его улучшить. Радиационная лаборатория разработала конструкции, прототипы которых были прототипированы компанией Raytheon , а затем протестированы лабораторией. В июне 1941 года Рэмси отправился в Великобританию, где встретился с Олифантом, и они обменялись идеями. Он вернул некоторые британские компоненты, которые были включены в окончательную конструкцию. Ночной истребитель Northrop P-61 Black Widow был спроектирован на базе 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 кабинете военного министра Генри Л. Стимсона. . [6]
В 1943 году к Рэмси обратились Роберт Оппенгеймер и Роберт Бахер и предложили ему присоединиться к Манхэттенскому проекту . Рэмси согласился сделать это, но вмешательство директора проекта, бригадного генерала Лесли Р. Гроувса-младшего , было необходимо, чтобы вырвать его из кабинета военного министра. Был достигнут компромисс, согласно которому Рэмси остался на зарплате военного министра и был просто прикомандирован к Манхэттенскому проекту. [6] [14] [15] В октябре 1943 года в Лос-Аламосской лаборатории была создана группа Е-7 артиллерийского дивизиона под руководством Рэмси с задачей интеграции проектирования и доставки ядерного оружия , создаваемого лаборатория. [15]
Первое, что ему нужно было сделать, это определить характеристики самолета, который будет использоваться. Достаточно больших самолетов союзников было всего два : британский «Авро Ланкастер» и американский «Боинг B-29 Superfortress» . [15] Военно-воздушные силы США (USAAF) хотели использовать B-29, если это вообще возможно, даже несмотря на то, что он требовал существенной модификации. [16] Рэмси руководил программой испытательного сброса, которая началась в Дальгрене, штат Вирджиния , в августе 1943 года, а затем переехала в Мюрок-Драй-Лейк, Калифорния , в марте 1944 года. Макеты бомб «Тонкий человек» и «Толстяк» были сброшены и отслеживались с помощью Наземный радар SCR-584, аналогичный тому, который Рэмси помогал разрабатывать в Радиационной лаборатории. Были обнаружены и устранены многочисленные проблемы с бомбами и модификациями самолетов. [17]
Планы доставки оружия в бой были переданы Комитету по вооружению, который возглавлял Рэмси и был подотчетен капитану Уильяму С. Парсонсу . [18] Рэмси составил таблицы организации и оборудования для отряда проекта «Альберта» , который будет сопровождать 509-ю составную группу ВВС США на Тиниан . Рэмси проинформировал командира 509-го полка подполковника Пола В. Тиббетса о характере миссии, когда последний принял на себя командование 509-м полком. [19] Рэмси отправился на Тиниан вместе с отрядом проекта «Альберта» в качестве научного и технического заместителя Парсонса. Он участвовал в сборке бомбы «Толстяк» и передал сообщение Парсонса об успехе бомбардировки Хиросимы Гроувсу в Вашингтоне, округ Колумбия [20].
В конце войны Рэмси вернулся в Колумбию в качестве профессора и ученого-исследователя. [1] Лави и Рэмси продолжили свои эксперименты с молекулярным пучком с того места, на котором они остановились перед войной. Рэмси и его первый аспирант Уильям Ниренберг измерили различные ядерные магнитные дипольные и электрические квадрупольные моменты. Вместе с Лави он помог основать Брукхейвенскую национальную лабораторию на Лонг-Айленде . В 1946 году он стал первым заведующим там кафедрой физики. Его пребывание там было недолгим, поскольку в 1947 году он поступил на физический факультет Гарвардского университета , где он оставался в течение следующих 40 лет, за исключением кратких приглашенных профессорских должностей в колледже Миддлбери , Оксфордском университете , колледже Маунт-Холиок и Университете Вирджинии. . В 1950-х годах он был первым научным советником НАТО и инициировал серию стипендий, грантов и программ летних школ 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 лучей. При переезде в Гарвард его целью было проведение точных молекулярно-лучевых магнитно-резонансных экспериментов, основанных на методах, разработанных Раби. Однако точность измерений зависела от однородности магнитного поля, и Рэмси обнаружил, что создать достаточно однородные магнитные поля сложно. В 1949 году он разработал метод разделенного колебательного поля как средство достижения желаемой точности. [1]
Рэмси и его аспирант Дэниел Клеппнер разработали мазер на атомарном водороде , стремясь повысить точность, с которой можно измерить сверхтонкое разделение атомов водорода , дейтерия и трития , а также исследовать, насколько на сверхтонкую структуру влияет внешнее магнитное поле. и электрические поля. Он также участвовал в разработке чрезвычайно стабильных часов на основе водородного мазера. С 1967 по 2019 год второй определялся на основе 9 192 631 770 сверхтонких переходов атома цезия-133 ; атомные часы , которые используются для установления этого стандарта, являются результатом работы Рэмси. [22] Он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1989 году «за изобретение метода разделенных осциллирующих полей и его использование в водородном мазере и других атомных часах». [23] Премию разделили Ханс Георг Демельт и Вольфганг Пауль . [23]
В сотрудничестве с Институтом Лауэ-Ланжевена Рэмси также работал над применением аналогичных методов к пучкам нейтронов, измерению магнитного момента нейтрона и поиску ограничения его электрического дипольного момента . [1] Будучи президентом Ассоциации университетских исследований в 1960-х годах, он участвовал в проектировании и строительстве лаборатории Фермилаб в Батавии, штат Иллинойс . [1] [21] [24] В 1982 году он также возглавлял комитет Национального исследовательского совета , который пришел к выводу, что, вопреки выводам Специального комитета Палаты представителей по убийствам , акустические доказательства не указывают на причастность второго боевика к убийству. убийство президента Джона Кеннеди . [24]
В конце концов Рэмси стал профессором физики 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 продолжал посещать профессорские должности в Чикагском университете , Уильямс-колледже и Мичиганском университете . Помимо Нобелевской премии по физике, Рэмси получил ряд наград, в том числе 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, а также медаль Эрстеда и Национальную медаль науки в 1988 году. [1] В 1990 году Рэмси 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 нобелевскими лауреатами , поддерживая Джона Керри на посту 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, штат 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]
