Рамзей, Норман Фостер

В Руниверсалис есть статьи о других людях с фамилией Рамсей.

Норман Фостер Рамзей
англ. Norman Foster Ramsey, Jr.
Норман Фостер Рамзей, первый слева
Место рождения	Вашингтон, США
Место смерти	Уэйланд, Массачусетс, США
Страна	США
Научная сфера	ядерная физика атомная физика
Место работы	Колумбийский университет Гарвардский университет
Альма-матер	Колумбийский университет
Научный руководитель	Исидор Айзек Раби
Ученики	Дэвид Уайнленд Уильям Ниренберг Дэниэл Клеппнер Howard Berg
Известен как	автор фундаментальных экспериментов с молекулярными пучками
Награды и премии	Национальная научная медаль США (1988) Нобелевская премия по физике (1989)

Но́рман Фо́стер Ра́мзей (англ. Norman Foster Ramsey, Jr.; 27 августа 1915, Вашингтон — 4 ноября 2011, Уэйланд, Массачусетс) — американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике (1989) «за изобретение метода разнесённых осциллирующих полей и его использование в водородном мазере и других атомных часах».

Биография

Норман Рамзей родился в Вашингтоне в семье военного. Отец будущего учёного служил офицером военно-технической службы (Army Ordnance Corps), мать была преподавателем математики. Семья часто переезжала с места на место, тем не менее Норман, пропустив два класса, с отличием окончил школу в 15-летнем возрасте. Родители хотели, чтобы он пошёл по стопам отца и поступил в Военную академию в Вест-Пойнте, однако на тот момент он был слишком молод для этого. Поэтому, когда после очередного переезда семья оказалась в Нью-Йорке (1931), Норман поступил в Колумбийский университет, где учился сначала на инженера, а затем принялся за изучение математики. В 1935 году, к моменту окончания университета и получения бакалаврской степени, он решил заниматься физикой. Получив стипендию (Kellett Fellowship), Рамзей отправился в Кембриджский университет, где в Кавендишской лаборатории познакомился с многими ведущими физиками (его непосредственным наставником был Морис Гольдхабер).

Норман Рамзей (справа) и бомба «Малыш», сброшенная на Хиросиму

Вернувшись в Америку и получив второй бакалаврский диплом, в 1937 году Рамзей начал научную работу в Колумбийском университете под руководством Исидора Айзека Раби. Молодой учёный присоединился к работам в новой области, связанной с применениями метода магнитного резонанса в молекулярных пучках, и вскоре стал соавтором открытия электрического квадрупольного момента дейтрона. В 1940 году Рамзей защитил докторскую диссертацию, посвящённую вращательным магнитным моментам молекул водорода, после чего отправился в Вашингтон в качестве члена Института Карнеги, где изучал процессы рассеяния ядерных частиц. Некоторое время он провёл в Иллинойсском университете, однако после начала Второй мировой войны присоединился к Радиационной лаборатории МТИ (Radiation Laboratory), в течение двух лет возглавлял группу по разработке радара на длине волны 3 см и служил консультантом военного министра по радарному вопросу. В 1943 году Рамзей переехал в Лос-Аламос, где принимал участие в Манхэттенском проекте.

После окончания войны Рамзей вернулся в Колумбийский университет в качестве профессора и возобновил совместную с Раби работу по тематике молекулярных пучков; результатом стало измерение магнитных дипольных и электрических квадрупольных моментов ряда ядер. В 1946 году он стал одним из инициаторов создания Брукхейвенской национальной лаборатории и первым руководителем её физического отдела. В 1947 году Рамзей принял должность профессора в Гарвардском университете, где преподавал и занимался исследованиями на протяжении многих лет. Здесь он основал лабораторию молекулярных пучков для проведения экспериментов по магнитному резонансу. Чтобы преодолеть трудность с созданием однородных магнитных полей в большом объёме (что необходимо для получения узких спектральных линий и, следовательно, повышения точности измерений), в 1949 году он изобрёл метод разнесённых осциллирующих полей (separated oscillatory field method). Суть этого подхода состоит в том, что взаимодействие атомов с электромагнитным полем происходит не во всём объёме резонатора, а лишь в двух его небольших участках вблизи входа и выхода резонатора; это позволяет сильно смягчить требование к однородности магнитного поля. Результирующая форма спектральной линии является результатом наложения двух линий, зафиксированных при пролёте атомов через каждый из концов резонатора; при этом ширина узкого центрального пика, образованного при таком наложении, определяет истинную точность измерения и зависит не от времени взаимодействия атомов с полем, а от полного времени пролёта через резонатор. Увеличение этого последнего времени позволяет сравнительно легко добиться резкого повышения точности измерений.

Вначале я даже не знал, что была проблема с часами. Мои наручные часы были довольно хорошими.

— Норман Рамзей, 1995

В последующие годы Рамзей вместе с учениками с успехом применил свой метод к измерению таких параметров, как ядерные спины, дипольные и квадрупольные моменты ядер, вращательные магнитные моменты молекул, характеристики спин-спиновых и спин-вращательных взаимодействий и так далее. Вскоре этот метод нашёл применение и в атомных часах.

Для достижения ещё большей точности измерений в 1960 году Рамзей вместе со своими учениками Дэниэлом Клеппнером и Марком Гольденбергом изобрёл водородный мазер и в дальнейшем применил его к исследованию сверхтонкой структуры водородного спектра и созданию стандарта частоты и времени беспрецедентной стабильности. В 1989 году эта обширная серия работ, связанных с методом разнесённых осциллирующих полей, была отмечена Нобелевской премией по физике, половина которой досталась Рамзею (вторую половину премии получили Ханс Демельт и Вольфганг Пауль).

Другое направление исследований, в котором был занят Рамзей и его сотрудники в эти годы, было связано с применением схожих методов к пучкам поляризованных нейтронов. В частности, совместно с экспериментаторами из Института Лауэ — Ланжевена в Гренобле удалось точно измерить магнитный момент нейтрона и открыть нарушение чётности при вращении спинов нейтронов, проходящих через различные вещества. Рамзею принадлежит также ряд теоретических работ, посвящённых проблеме симметрии относительно изменения чётности и обращения времени, теории химического сдвига при ЯМР, ядерным взаимодействиям в молекулах, термодинамике при отрицательных абсолютных температурах, которые могут наблюдаться в спиновых системах.

Одновременно с преподавательской и научной деятельностью Рамзей также занимал различные административные посты. Он был директором Гарвардского циклотрона (Harvard Cyclotron) во время его строительства и первые годы работы; председателем комиссии по созданию Кембриджского электронного ускорителя (Cambridge Electron Accelerator); полтора года служил научным советником НАТО (Assistant Secretary General for Science) и выступил в качестве инициатора исследовательских программ этой организации; на протяжении 16 лет был президентом Исследовательской ассоциации университетов (Universities Research Association), под эгидой которой началось строительство ускорительной лаборатории имени Ферми; возглавлял консультативный совет при Комиссии по атомной энергии США. В 1962—1986 годах Рамзей состоял в правлении Фонда Карнеги за международный мир, в 1978—1979 годах занимал должность президента Американского физического общества, в 1980—1986 годах — председателя правления Американского института физики, а в 1985—1989 годах — председателя отделения физики и астрономии Национального исследовательского совета (National Research Council).

Рамзей был дважды женат: в 1940—1983 годах на Элинор Джеймсон (Elinor Jameson), а после смерти последней — на Элли Уэлч (Ellie Welch). В 1986 году учёный официально вышел в отставку, однако продолжал активно заниматься исследованиями.

Награды и членства

• Член Национальной академии наук США (1952)
• Стипендия Гуггенхайма (1954)
• Премия Эрнеста Лоуренса (1960)
• Премия Дэвиссона — Джермера (1974)
• Медаль почёта IEEE (1984)
• Премия Раби (1985)
• Премия Румфорда (1985)
• Медаль Комптона (1986)
• Национальная научная медаль США (1988)
• Медаль Эрстеда (1988)
• Нобелевская премия по физике (1989)
• Премия Вэнивара Буша (1995)
• Почётные докторские степени Университета Кейс Вестерн резерв, Миддлбери-колледжа, Оксфордского университета, Рокфеллеровского университета, Чикагского университета, Университета Сассекса, Хьюстонского университета и др.

Публикации

Книги

• Ramsey N. F., Segre E. Experimental Nuclear Physics. — John Wiley and Sons, 1953.
• Ramsey N. F. Nuclear Moments. — John Wiley and Sons, 1953.
• Ramsey N. F. Molecular Beams. — Oxford: Clarendon Press, 1956. Русский перевод: Рамзей Н. Молекулярные пучки. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1960.
• Ramsey N. F., Kleppner D. Quick Calculus. — John Wiley and Sons, 1965.

Избранные научные статьи

• Kellogg J. M. B., Rabi I. I., Ramsey N. F., Zacharias J. R. An Electrical Quadrupole Moment of the Deuteron. The Radiofrequency Spectra of HD and D2 Molecules in a Magnetic Field // Physical Review. — 1940. — Vol. 57. — P. 677—695.
• Ramsey N. F. A Molecular Beam Resonance Method with Separated Oscillating Fields // Physical Review. — 1950. — Vol. 78. — P. 695—699.
• Ramsey N. F. Magnetic Shielding of Nuclei in Molecules // Physical Review. — 1950. — Vol. 78. — P. 699—703.
• Ramsey N. F., Purcell E. M. Interactions between Nuclear Spins in Molecules // Physical Review. — 1952. — Vol. 85. — P. 143—144.
• Ramsey N. F. Chemical Effects in Nuclear Magnetic Resonance and in Diamagnetic Susceptibility // Physical Review. — 1952. — Vol. 86. — P. 243—246.
• Ramsey N. F. Electron Coupled Interactions between Nuclear Spins in Molecules // Physical Review. — 1953. — Vol. 91. — P. 303—307.
• Rabi I. I., Ramsey N. F., Schwinger J. Use of Rotating Coordinates in Magnetic Resonance Problems // Reviews of Modern Physics. — 1954. — Vol. 26. — P. 167—171.
• Ramsey N. F. Thermodynamics and Statistical Mechanics at Negative Absolute Temperatures // Physical Review. — 1956. — Vol. 103. — P. 20—28.
• Goldenberg H. M., Kleppner D., Ramsey N. F. Atomic Hydrogen Maser // Physical Review Letters. — 1960. — Vol. 5. — P. 361—362.
• Kleppner D., Goldenberg H. M., Ramsey N. F. Theory of the Hydrogen Maser // Physical Review. — 1962. — Vol. 126. — P. 603—615.
• Рэмси Н. Ф. Эксперименты с разнесёнными осциллирующими полями и водородными мазерами (Нобелевская лекция) // УФН. — 1990. — Т. 160. — С. 91—108.
• Ramsey N. F. The method of successive oscillatory fields // Physics Today. — 2013. — Vol. 66. — P. 36.

Литература

• Храмов Ю. А. Рамзей Норман Фостер (Ramsey Norman Foster) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 228. — 400 с. — 200 000 экз.
• Kleppner D. Norman Ramsey and his method // Physics Today. — 2013. — Vol. 66. — P. 25.
• Жаботинский М. Е. Квантовые стандарты частоты // Квантовая электроника: Маленькая энциклопедия / Под ред. С. А. Ахманова и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1969. — С. 46—47.

Ссылки

• Norman F. Ramsey (англ.). Nobelprize.org. — Информация с сайта Нобелевского комитета. Дата обращения: 4 января 2013. Архивировано 5 января 2013 года.
• Norman Foster Ramsey Jr (англ.). Encyclopedia of World Biography. Дата обращения: 5 января 2013.
• Pavlish U. Interview with Dr. Norman Ramsey (англ.). American Institute of Physics (20 сентября 2006). Дата обращения: 4 января 2013. Архивировано 5 января 2013 года.
• Norman F. Ramsey (англ.) (недоступная ссылка). IEEE Global History Network. Дата обращения: 6 января 2013. Архивировано 20 января 2013 года.
• Norman Ramsey and the Separated Oscillatory Fields Method (англ.). U.S. Department of Energy. Дата обращения: 6 января 2013. Архивировано 20 января 2013 года.