Norman Ramsey

Con sus propias palabras:

Nacido el 27 de agosto de 1915 en Washington, DC. Mi madre, hija de inmigrantes alemanes, había sido instructor de matemáticas en la Universidad de Kansas. Mi padre, descendiente de los refugiados escoceses y graduado de West Point, era un oficial en el cuerpo de la artillería del Ejército. Sus tareas que cambian con frecuencia nos llevaron desde Washington, DC a Topeka, Kansas, a París, Francia, para Picatinny Arsenal cerca de Dover, New Jersey, y de Fort Leavenworth, Kansas. Con dos de los movimientos que se saltó un grado y, animado por mis padres y profesores de apoyo, me gradué de la escuela secundaria con un alto expediente académico a la edad de 15 años.

Mi temprano interés por la ciencia se vio estimulado por la lectura de un artículo sobre la teoría cuántica del átomo. Pero en ese momento no me di cuenta de que la física podría ser una profesión. Mis padres presume que iba a tratar de seguir los pasos de mi padre a West Point, pero yo era demasiado joven para ser admitido allí. Me ofrecieron una beca para la Universidad de Kansas, pero mis padres se trasladó de nuevo - esta vez a la ciudad de Nueva York. Así que entré en la Universidad de Columbia en 1931, durante la gran depresión. Aunque empecé en ingeniería, pronto aprendí que quería una comprensión más profunda de la naturaleza que a continuación se esperaba de ingenieros, así que moví a las matemáticas. Al ganar concursos de matemáticas anual competitivos, tuve el honor de mi último año si se le da la enseñanza de las matemáticas ayudantía normalmente reservado para los estudiantes graduados. En el momento en que me gradué de Columbia en 1935, descubrí que la física era una posible profesión y era el campo que más excitaba mi curiosidad e interés.

Columbia me dio una beca Kellett de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, donde me inscribí como estudiante de la física. El Laboratorio Cavendish en Cambridge era entonces un centro apasionante mundo de la física con una matriz estelar de los físicos: J. J. Thomson, Rutherford, Chadwick, Cockcroft, Eddington, Appleton, Born, Fowler, Bullard, Goldhaber y Dirac. Un ensayo que escribí en Cambridge para mi tutor, Maurice Goldhaber, estimuló mi interés en la primera haces moleculares y en la posibilidad de hacer más adelante mi Ph. D. de investigación con I.I. Rabi en Columbia.

Después de recibir mi título de Cambridge segundo solteros, por lo tanto, yo regresé a Colombia para hacer la investigación con Rabi. En el momento en que llegué Rabi estaba bastante desanimado por el futuro de la investigación de haces moleculares, pero esto desánimo pronto se desvaneció cuando inventó el método de resonancia magnética de haces moleculares que se convirtió en una potente fuente de nuevos descubrimientos fundamentales de la física. Esta invención se me dio la oportunidad única de ser el primer estudiante graduado de trabajar con Rabi y sus asociados, Zacarías, Kellogg, Millman y Kusch, en el nuevo campo de la resonancia magnética ya participar en el descubrimiento del momento cuadrupolar del deuterio.

Tras la realización de mi tesis de Columbia, fui a Washington, DC como Carnegie Institution Fellow, donde estudié neutrón-protón y el protón-helio dispersión.

En el verano de 1940 me casé con Elinor Jameson de Brooklyn, Nueva York, y fuimos a la Universidad de Illinois, con la expectativa de pasar el resto de nuestras vidas allí, pero nuestra estancia fue de corta duración. Segunda Guerra Mundial estaba muy extendida en Europa y en unas pocas semanas nos fuimos para el Laboratorio de Radiación del MIT. Durante los próximos dos años me fui desarrollando el radar grupo en 3 cm de longitud de onda y luego fue a Washington como consultor de radar a la secretaria de la guerra. En 1943 fuimos a Los Alamos, Nuevo México, para trabajar en el Proyecto Manhattan.

Tan pronto como terminó la guerra Me empeño de regresar a la Universidad de Columbia como profesor e investigador. Rabi y que inmediatamente se dispuso a revivir el laboratorio de haces moleculares que había sido abandonada durante la guerra. Mi primer estudiante graduado, William Nierenberg, y midieron una serie de dipolo y cuadrupolo eléctrico momentos magnéticos nucleares y Rabi y yo empezamos a otros dos estudiantes, Nafe y Nelson, en un experimento fundamental para medir con precisión la separación atómica de hidrógeno hiperfino. Durante este período Rabi y yo también iniciaron las acciones que llevaron a la creación del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Long Island, Nueva York, donde en 1946 se convirtió en el primer jefe del departamento de Física.

En 1947 me trasladé a la Universidad de Harvard donde enseñé durante 40 años a excepción de profesor visitante en el Middlebury College, Universidad de Oxford, Mt. Holyoke College y la Universidad de Virginia. En Harvard I establecido un laboratorio de haces moleculares con la intención de hacer experimentos de resonancia magnética de haces moleculares precisos, pero tenía dificultad en la obtención de los campos magnéticos de la uniformidad requerida. Inspirado por este fracaso, inventé el método de campo oscilatorio separado, lo cual nos permitió lograr la precisión deseada con los imanes disponibles. Mis estudiantes graduados y que luego utilizan este método para medir de muchas moléculas diferentes una serie de propiedades moleculares y nucleares, incluyendo espines nucleares, dipolo magnética nuclear y momentos cuadrupolo eléctrico, los momentos magnéticos de rotación de las moléculas, las interacciones de spin-rotación, interacciones espín-espín, distribuciones de electrones en las moléculas, etc. Aunque estudiaron una amplia variedad de moléculas nos hemos concentrado en las moléculas diatómicas de los isótopos de hidrógeno desde estas moléculas eran más adecuado para comparar la teoría y la experimentación. Durante este período también consultó con varios grupos que estaban aplicando el método de campo oscilatorio separados para los relojes atómicos y analicé las precauciones que deben tomarse para evitar errores. Aunque nuestra investigación original de haces moleculares Fue sólo con el método de resonancia magnética, que más tarde construyó un oscilatoria separados los campos aparato de resonancia eléctrica y lo usamos para estudiar moléculas polares.

En un esfuerzo por alcanzar una precisión aún mayor y que lo haga con hidrógeno atómico, el átomo más simple fundamental, Daniel Kleppner, un antiguo estudiante, y yo inventaron el máser de hidrógeno atómico. A continuación, utiliza para mediciones precisas de las separaciones hiperfinos del hidrógeno atómico, deuterio y tritio y para determinar la medida en que la estructura hiperfina se modificó mediante la aplicación de campos eléctricos y magnéticos externos. También participamos con Robert Vessot y otros en la conversión de un máser de hidrógeno a un reloj de estabilidad sin precedentes.

Si bien estos experimentos se están llevando a cabo con algunos de mis estudiantes graduados, trabajé con otros estudiantes y asociados para aplicar métodos de precisión similares a haces de neutrones polarizados. En el Institut Laue-Langevin en Grenoble, Francia, que mide con precisión el momento magnético del neutrón, establecemos un límite bajo al momento dipolar eléctrico del neutrón como una prueba de simetría inversión del tiempo y descubrimos y se midieron las rotaciones de paridad no conservando de los espines de los neutrones que pasan a través de varios materiales.

Al mismo tiempo que mi investigación de haces moleculares y de neutrones, que también estaba enseñando e involucrado con otras actividades científicas. Yo era director del ciclotrón de Harvard durante su construcción y explotación inicial y participaron en los experimentos de dispersión protón-protón con que ciclotrón. Estaba más tarde presidente de la comisión conjunta de Harvard-MIT gestión de la construcción de la 6 GeV Cambridge acelerador de electrones y se utiliza ese dispositivo para varios experimentos de física de partículas, incluyendo la dispersión de electrones-protones. Durante un año y medio que estaba en excedencia de la Universidad de Harvard como el primer secretario general adjunto para la Ciencia (Science Advisor) en la OTAN, donde inicié los programas de la OTAN para el estudio avanzado Institutos, Becas y Ayudas a la Investigación. Durante dieciséis años emocionantes que estaba de baja por la mitad el tiempo de Harvard como Presidente de la Asociación de Universidades de Investigación, que ejerce sus responsabilidades de gestión para la construcción y funcionamiento del acelerador Fermilab a través de dos directores de laboratorio pendientes, Robert R. Wilson y Leon Lederman.

Aunque soy principalmente un físico experimental, la física teórica es mi hobby y he publicado varios artículos teóricos, incluyendo las primeras discusiones de la paridad y simetría inversión del tiempo, la primera teoría exitosa de los desplazamientos químicos de RMN, las teorías de las interacciones nucleares en las moléculas y la teoría de la termodinámica y la mecánica estadística a temperaturas absolutas negativas.

Me retiró oficialmente de la Universidad de Harvard en 1986, pero me he mantenido activo en la física. Durante un año yo era un investigador en el Instituto Central de Laboratorio de Astrofísica de la Universidad de Colorado y ahora vuelvo a visitar periódicamente JILA como un investigador adjunto. Posteriormente a nuestro año en Colorado, yo hemos ido a profesores de la Universidad de Chicago, Williams College y la Universidad de Michigan. Sigo escritura y cálculos teóricos en mi oficina de Harvard y con mis colaboradores estamos continuando nuestros experimentos de neutrones en Grenoble.

Después de Elinor murió en 1983, me casé con Ellie Welch, de Brookline, Massachusetts y ahora tenemos una familia combinada de siete hijos y seis nietos. Disfrutamos de descenso y esquí de fondo, senderismo, ciclismo y senderismo, así como eventos musicales y culturales.


He disfrutado mucho mis años como maestra y la investigación físico y continuará haciéndolo. Las colaboraciones de investigación y amistades cercanas con mis ochenta y cuatro estudiantes graduados me han dado sobre todo un gran placer. Espero que hayan aprendido tanto de mí como yo de ellos.

INTERFEROMETRO DE RAMSEY

En el método de Norman Ramsey, los átomos son perturbados por la radiación de frecuencia de radio en dos regiones separadas a una distancia adecuada entre sí. Los átomos pueden ser excitados en cualquiera de las dos regiones. La curva de resonancia se cambia por estas dos posibilidades. La anchura del pico estrecho central está determinada por el tiempo de vuelo átomos entre las dos regiones. El uso de radiación perturbar lo largo de toda la distancia también resultaría en un ancho de banda estrecho, pero la falta de homogeneidad del campo magnético entonces poner en peligro el resultado. El reloj de cesio, que se utiliza como un estándar de tiempo desde 1967, se basa en el principio anteriormente mencionado . Un haz de átomos de cesio-133 pasa a un campo magnético no homogéneo. Algunos de los átomos están dirigidas a las regiones perturbadores. Sólo aquellos átomos que voltear su momento magnético durante el paso de las dos regiones son dirigidos por el segundo imán al detector. De acuerdo con la definición adaptada, el pico de la curva de resonancia corresponde exactamente a 9 192 631 770 Hz. El máser de hidrógeno (Ramsey) es otro reloj atómico. En este caso los átomos de hidrógeno excitados son seleccionados por un imán hexapolar (Paul). Estos átomos se dirigen en una cavidad que forma parte de un circuito eléctrico sintonizado a la misma frecuencia de resonancia como la radiación emitida por los átomos de hidrógeno excitados. La energía de radiación acumulada por los átomos hace que la cavidad a oscilar. La cavidad puede ser conectado a una antena, la señal de que tiene una estabilidad de frecuencia de 1x10-15. Al medir la deriva de los continentes o control de la teoría de la relatividad general de Einstein, que es de hecho más importante tener un reloj con alta estabilidad que para conocer su frecuencia exacta.

La trampa Paul ha sido sugerido por Dehmelt como un reloj de precisión que utiliza el así calledquantum salta (fig. 13 ) predicho por N. Bohr (Premio Nobel 1922 ) . Un solo ion en la trampa está iluminada por la luz láser de resonancia , con lo que " levantamiento " un electrón en el ión de un nivel de energía 1 a un nivel de energía 2. El electrón retorna rápidamente al nivel 1 por emisión de luz (fluorescencia ) . Mediante el uso de luz láser de otra frecuencia el electrón puede ser excitado al nivel de energía más estable 3. En el nivel 3 se produce ninguna fluorescencia . Cuando el electrón ha dejado el nivel 3 , de nuevo se puede excitar al nivel 2 momento en el que la fluorescencia se inicia de nuevo . El nivel de vida larga 3 tiene un ancho de banda muy estrecha , un hecho que puede ser explotado en la definición de una frecuencia de reloj de precisión . A través de experimentos de este tipo los científicos han previsto un reloj con una estabilidad de 1x10-18 , es decir, durante toda la vida útil del universo que sólo sería un error por 1 segundo.



LIBROS

Experimental Nuclear Physics, with E. Segre, John Wiley and Sons, Inc. (1953)

Nuclear Moments, John Wiley and Sons, Inc. (1953), Molecular Beams, Oxford University Press (1956 and 1985)

Quick Calculus, with D. Kleppner, John Wiley and Sons, Inc. (1965 and 1985).

Honorary D. Sc.

Case-Western Reserve University, Middlebury College, Oxford University

The Rockefeller University, The University of Chicago and The University of Sussex.

Honors

E. O Lawrence Award, 1960; Trustee Carnegie Endowment for International Peace, 1962 - 86; Davisson-Germer Prize, 1974; 

Trustee of The Rockefeller University, 1977 - ; 

President of the American Physical Society, 1978 - 79; 

Chairman Board of Governors of American Institute of Physics, 1980 - 86; 

President of United Chapters of Phi Beta Kappa, 1984 - 88; 

IEEE Medal of Honor, 1984; Rabi Prize, 1985; Rumford Premium, 1985; 

Chairman Board of Physics and Astronomy of National Research Council, 1985 - 1989; 

Compton Medal, 1986; 

Oersted Medal, 1988; 

National Medal of Science, 1988.

PUBLICACIONES PRINCIPALES

1. Magnetic Moments of Proton and Deuteron. Radiofrequency Spectrum of H2 in Magnetic fields. With J.M.B. Kellogg, I.I. Rabi and J.R. Zacharias, Phys. Rev. 56, 728 (1939).

2. Electrical Quadrupole Moment of the Deuteron. Radiofrequency Spectra of HD and D2 Molecules in a Magnetric Field. With J. M. B. Kellogg, I. I. Rabi and J.R. Zacharias, Phys. Rev. 57, 677 (1940).

3. Rotational Magnetic Moments of H2, D2 and HD molecules. Phys. Rev. 58, 226 (1940).

4. Molecular Beam Resonance Method with Separated Oscillating Fields. Phys. Rev. 78, 695 (1950).

5. Magnetic Shielding of Nuclei in Molecules. Phys. Rev. 78, 699 (1950).

6. On the Possibility of Electric Dipole Moments for Elementary Particles and Nuclei. With E.M. Purcell, Phys. Rev. 78, 807(L) (1950).

7. Nuclear Audiofrequency Spectroscopy by Resonant Heating of the Nuclear Spin System. With R.V. Pound, Phys. Rev. 81, 278(L) (1951).

8. Proton-Proton Scattering at 105 MeV and 75 MeV. With R.W. Brige and U.E. Kruse, Phys. Rev. 83, 274 (1951).

9. Theory of Molecular Hydrogen and Deuterium in Magnetic Fields. Phys. Rev. 85, 60 (1952).

10. Chemical Effects in Nuclear Magnetic Resonance and in Diamagnetic Susceptibility. Phys. Rev. 86, 243 (1952).

11. Nuclear Radiofrequency Spectra of H2 and D2 in High and Low Magnetic Fields. With H.G. Kolsky, T.E. Phipps, and H.B. Silsbee, Phys. Rev. 87, 395 (1952).

12. Nuclear Radiofrequency Spectra of D2 and H2 in Intermediate and Strong Magnetic Fields. With N.J. Harrick, R.G. Barns and P.J. Bray, Phys. Rev. 90, 260 (1953).

13. Electron Coupled Interations between Nuclear Spins in Molecules. Phys. Rev. 91, 303 (1953).

14. Use of Rotating Coordinates in Magnetic Resonance Problems. With I. I. Rabi andJ. Schwinger, Rev. Mod. Phys. 26, 167 (1954).

15. Resonance Transitions Induced by Perturbations at Two or More Different Frequencies. Phys. Rev. 100, 1191 (1955).

16. Thermodynamics and Statistical Mechanics at Negative Absolute Temperatures, Phys. Rev. 103, 20 (1956).

17. Molecular Beams, Published by Oxford University Press, England (1956).

18. Resonance Experiments in Successive Oscillatory Fields. Rev. Sci. Instr. 28, 57(L) (1957).

19. Experimental Limit to the Electric Dipole Moment of the Neutron. With J.H. Smith and E.M. Purcell, Phys. Rev. 108, 120 (1957).

20. Time Reversal, Charge Conjugation, Magnetic Pole Conjugation, and Parity. Phys. Rev. 109, 225 (1958).

21. Molecular Beam Resonances in Oscillatory Fields of Nonuniform Amplitudes and Phases. Phys. Rev. 109, 822 (1958).

22. Radiofrequency Spectra of Hydrogen Deuteride in Strong Magnetic Fields. With W.E. Quinn, J.M. Baker, J.T. LaTourrette, Phys. Rev. 112, 1929 (1958).

23. On the Significance of Potentials in Quantum Theory. With W.H. Furry, Phys. Rev. 118, 623 (1960).

24. Atomic Hydrogen Maser. With H.M. Goldenberg and D. Kleppner, Phys. Rev. Letters 8, 361 (1960).

25. Theory of the Hydrogen Maser. With D. Kleppner and H.M. Goldenberg, Phys. Rev. 126, 603 (1962).

26. Hyperfine Structure of Ground State of Atomic Hydrogen. With S.B. Crampton, and D. Kleppner, Phys. Rev. Letters 11, 338 (1963).

27. Hydrogen Maser Principles and Techniques. With D. Kleppner, H.C. Berg, S.B. Crampton, R.F.C. Vessot, H.E. Peters and J. Vanier, Phys. Rev. 138, A972 (1965).

28. Measurement of Proton Electromagnetic Form Factors at High Momentum Transfer. With K.W. Chen, J.R. Dunning, Jr., A.A. Cone, J.K. Walker and Richard Wilson, Phys. Rev. 141, 1267 (1966).

29. Absolute Value of the Proton g Factor. With T. Myint, D. Kleppner and H.G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 17, 405 (1966).

30. Magnetic Resonance Molecular Beam Spectra of Methane. With C.H. Anderson, Phys. Rev. 149, 14 (1966).

31. Hyperfine Separation of Tritium. With B.S. Mathur, S.B. Crampton, and D. Kleppner, Phys. Rev. 158, 14 (1967).

32. Measurement of the Hydrogen-Deuterium Atomic Magnetic Moment Ratio and of the Deuterium Hyperfine Frequency. With D.J. Larson and P.A. Valberg, Phys. Rev. Letters 23, 1369 (1969).

33. Multiple Region Hydrogen Maser with Reduced Wall Shift. With E.E. Uzgiris, Phys. Rev. Al, 429 (1970).

34. Molecular Beam Magnetic Resonance Studies of HD and D2. With R.F. Code, Phys. Rev. A4, 1945 (1971).

35. Atomic Deuterium Maser With D.J. Wineland, Phys. Rev. A5, 821 (1972).

36. The Molecular Zeeman and Hyperfine Spectra of LiH and LiD by Molecular Beam High Resolution Electric Resonance. With Richard R. Freeman, Abram R. Jacobson, and David W. Johnson, J. of Chem. Physics 63, 2597 (1975).

37. The Tensor Force Between Two Protons at Long Range, Physica 96A, 285 (1979)

38. Measurement of the Neutron Magnetic Moment. With G.L. Green, W. Mampe, J.M. Pendelbury, K. Smith, W.B. Dress, P. D. Miller and P. Perrin, Phys. Rev. D20, 2139 (1979).

39. First Measurement of Parity-Nonconserving Neutron Spin Rotation: The Tin Isotopes. With M. Forte, B.R. Heckel K. Green, and G.L. Greene, Phys. Rev. Lett. 45, 2088 (1980).

40. Search for P and T Violations in the Hyperfine Structure of Thallium Fluoride. With D.A. Wilkening and D.J. Larson, Phys. Rev. A29, 425 (1984).

41. Search for a Neutron Electric Dipole Moment. With J.M. Pendlebury, et al., Phys. Letters 136B, 327 (1984).

42. Neutron Magnetic Resonance Experiments. Physica 137B, 223 (1986).

43. Quantum Mechanics and Precision Measurements, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement IM36, 155 (1987).

44. Precise Measurements of Time. American Scientist 76, 42 (1988).

45. The Electric Dipole Moment of the Neutron. Physical Scripta T22, 40 (1988).