Norman Foster Ramsey Jr. -Norman Foster Ramsey Jr.

Norman Foster Ramsey jr.
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Geboren ( 1915-08-27 )27. August 1915
Washington, DC, USA
Gestorben 4. November 2011 (2011-11-04)(96 Jahre)
Alma Mater
Bekannt für Ramsey-Interferometrie
Verwandtschaft Anne Ramsey (Cousine)
Auszeichnungen
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Physik
Institutionen
Doktorvater Isidor Isaak Rabi
Doktoranden
Andere bemerkenswerte Studenten Sunney Chan ( Postdoc )

Norman Foster Ramsey Jr. (27. August 1915 – 4. November 2011) war ein amerikanischer Physiker , der 1989 mit dem Nobelpreis für Physik für die Erfindung der Methode der getrennten Schwingungsfelder ausgezeichnet wurde, die wichtige Anwendungen beim Bau von Atomuhren hatte . Während des größten Teils seiner Karriere war Ramsey Physikprofessor an der Harvard University und bekleidete auch mehrere Posten bei staatlichen und internationalen Organisationen wie der NATO und der United States Atomic Energy Commission . Zu seinen weiteren Errungenschaften gehört die Unterstützung bei der Gründung des Brookhaven National Laboratory und des Fermilab des US - Energieministeriums .

Frühen Lebensjahren

Norman Foster Ramsey Jr. wurde am 27. August 1915 in Washington, DC , als Sohn von Minna Bauer Ramsey, einer Dozentin an der University of Kansas , und Norman Foster Ramsey, einem 1905 Absolventen der United States Military Academy in West Point and an , geboren Offizier im Ordnance Department , der im Zweiten Weltkrieg zum Brigadegeneral aufstieg und das Rock Island Arsenal befehligte . Er wuchs als Armeegör auf, wechselte häufig von Posten zu Posten und lebte eine Zeit lang in Frankreich, als sein Vater Verbindungsoffizier bei der Direction d'Artillerie und stellvertretender Militärattaché war . Dies ermöglichte es ihm, auf dem Weg dorthin ein paar Klassen zu überspringen, sodass er im Alter von 15 Jahren die Leavenworth High School in Leavenworth, Kansas , abschloss.

Ramseys Eltern hofften, dass er nach West Point gehen würde, aber mit 15 war er zu jung, um aufgenommen zu werden. Er erhielt ein Stipendium an der University of Kansas , aber 1930 wurde sein Vater nach Governors Island , New York, versetzt. Ramsey trat daher 1931 in die Columbia University ein und begann ein Ingenieurstudium . Er begann sich für Mathematik zu interessieren und wechselte zu diesem Studienfach . Als er 1935 seinen BA an der Columbia erhielt, hatte er begonnen, sich für Physik zu interessieren . Columbia verlieh ihm ein Kellett-Stipendium an der Cambridge University , wo er am Cavendish Laboratory bei Lord Rutherford und Maurice Goldhaber Physik studierte und namhaften Physikern wie Edward Appleton , Max Born , Edward Bullard , James Chadwick , John Cockcroft , Paul Dirac , Arthur Eddington und Ralph begegnete Fowler , Mark Oliphant und JJ Thomson . In Cambridge nahm er die Tripos , um Quantenmechanik zu studieren , die in Columbia nicht behandelt worden war, was dazu führte, dass ihm von Cambridge ein zweiter BA-Abschluss verliehen wurde.

Eine Semesterarbeit, die Ramsey für Goldhaber über magnetische Momente schrieb, veranlasste ihn, kürzlich erschienene Arbeiten zu diesem Thema von Isidor Isaac Rabi zu lesen , und dies weckte sein Interesse an Molekularstrahlen und forschte für einen Ph.D. unter Rabi in Columbia. Kurz nachdem Ramsey in Columbia angekommen war, erfand Rabi die Molekularstrahl-Resonanzspektroskopie , für die er 1944 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde. Ramsey war Teil von Rabis Team, dem auch Jerome Kellogg , Polykarp Kusch , Sidney Millman und Jerrold Zacharias angehörten . Ramsey arbeitete mit ihnen an den ersten Experimenten unter Verwendung der neuen Technik und teilte mit Rabi und Zacharias die Entdeckung, dass das Deuteron ein magnetischer Quadrupol war . Das bedeutete, dass der Atomkern nicht wie angenommen kugelförmig war. Er erhielt seinen Ph.D. in Physik von Columbia im Jahr 1940 und wurde Fellow an der Carnegie Institution in Washington, DC, wo er Neutronen - Protonen- und Protonen- Helium - Streuung studierte .

Zweiter Weltkrieg

Strahlenlabor

Der Nachtjäger Northrop P-61 Black Widow wurde speziell entwickelt, um die Vorteile des neuen Radars zu nutzen

1940 heiratete er Elinor Jameson aus Brooklyn, New York , und nahm einen Lehrauftrag an der University of Illinois at Urbana-Champaign an . Die beiden erwarteten, den Rest ihres Lebens dort zu verbringen, aber der Zweite Weltkrieg griff ein. Im September 1940 brachte die britische Tizard-Mission eine Reihe neuer Technologien in die Vereinigten Staaten, darunter ein Hohlraummagnetron , ein Hochleistungsgerät, das Mikrowellen durch die Wechselwirkung eines Elektronenstroms mit einem Magnetfeld erzeugt , das versprach, das Radar zu revolutionieren . Alfred Lee Loomis vom National Defense Research Committee gründete das Radiation Laboratory am Massachusetts Institute of Technology , um diese Technologie zu entwickeln. Ramsey war einer der von Rabi für diese Arbeit angeworbenen Wissenschaftler.

Ursprünglich war Ramsey in Rabis Magnetron-Gruppe. Als Rabi Abteilungsleiter wurde, wurde Ramsey Gruppenleiter. Die Rolle der Gruppe bestand darin, das Magnetron zu entwickeln, um eine Verringerung der Wellenlänge von 150 Zentimetern (59 Zoll) auf 10 Zentimeter (3,9 Zoll) und dann auf 3 Zentimeter (1,2 Zoll) oder X-Band zu ermöglichen. Mikrowellenradar versprach, kleiner, leichter und effizienter zu sein als ältere Typen. Ramseys Gruppe begann mit dem Design, das von Oliphants Team in Großbritannien erstellt wurde, und versuchte, es zu verbessern. Das Strahlungslabor produzierte die Designs, die von Raytheon als Prototypen erstellt und dann vom Labor getestet wurden. Im Juni 1941 reiste Ramsey nach Großbritannien, wo er sich mit Oliphant traf und die beiden Ideen austauschten. Er brachte einige britische Komponenten mit, die in das endgültige Design einflossen. Ein Nachtkampfflugzeug , die Northrop P-61 Black Widow , wurde um das neue Radar herum entwickelt. Ramsey kehrte Ende 1942 als Berater für die Verwendung der neuen 3-cm-Mikrowellenradargeräte, die jetzt in Betrieb genommen wurden, nach Washington zurück und arbeitete für Edward L. Bowles im Büro des Kriegsministers Henry L. Stimson .

Manhattan-Projekt

1943 wurde Ramsey von Robert Oppenheimer und Robert Bacher angesprochen , die ihn baten, sich dem Manhattan Project anzuschließen . Ramsey stimmte dem zu, aber die Intervention des Projektleiters, Brigadegeneral Leslie R. Groves Jr. , war notwendig, um ihn aus dem Büro des Kriegsministers zu entfernen. Es wurde ein Kompromiss vereinbart, wonach Ramsey auf der Gehaltsliste des Kriegsministers blieb und lediglich zum Manhattan-Projekt abgeordnet wurde. Im Oktober 1943 wurde im Los Alamos Laboratory die Gruppe E-7 der Ordnance Division mit Ramsey als Gruppenleiter gegründet, mit der Aufgabe, das Design und die Lieferung der vom Labor gebauten Atomwaffen zu integrieren.

Ramsey signiert den in Nagasaki verwendeten Fat Man

Als erstes musste er die Eigenschaften des Flugzeugs bestimmen, das verwendet werden sollte. Es gab nur zwei alliierte Flugzeuge, die groß genug waren: die britische Avro Lancaster und die US -Boeing B-29 Superfortress . Die United States Army Air Forces (USAAF) wollten die B-29 nach Möglichkeit einsetzen, obwohl sie erheblich modifiziert werden musste. Ramsey überwachte das Testabwurfprogramm, das im August 1943 in Dahlgren, Virginia , begann, bevor er im März 1944 nach Muroc Dry Lake, Kalifornien , verlegt wurde. Nachbildungen von Thin-Man- und Fat-Man - Bomben wurden abgeworfen und von einem SCR-584- Boden verfolgt -basiertes Radargerät von der Art, an deren Entwicklung Ramsey im Strahlungslabor mitgewirkt hatte. Zahlreiche Probleme mit den Bomben und den Flugzeugmodifikationen wurden entdeckt und behoben.

Pläne für die Lieferung der Waffen im Kampf wurden dem Waffenausschuss unter dem Vorsitz von Ramsey zugewiesen, der Kapitän William S. Parsons unterstellt war . Ramsey erstellte Organisations- und Ausrüstungstabellen für die Project Alberta -Abteilung, die die 509. Composite Group der USAAF nach Tinian begleiten sollte . Ramsey informierte den Kommandanten der 509., Lieutenant Colonel Paul W. Tibbets , über die Art der Mission, als dieser das Kommando über die 509. übernahm. Ramsey ging mit der Abteilung Project Alberta als wissenschaftlicher und technischer Stellvertreter von Parsons nach Tinian. Er war an der Montage der Fat-Man-Bombe beteiligt und leitete Parsons' Nachricht über den Erfolg der Bombardierung von Hiroshima an Groves in Washington, DC weiter

Forschung

Am Ende des Krieges kehrte Ramsey als Professor und Forscher nach Columbia zurück. Rabi und Ramsey machten dort weiter, wo sie mit ihren Molekularstrahlexperimenten vor dem Krieg aufgehört hatten. Ramsey und sein erster Doktorand, William Nierenberg , maßen verschiedene kernmagnetische Dipol- und elektrische Quadrupolmomente . Zusammen mit Rabi half er beim Aufbau des Brookhaven National Laboratory auf Long Island . 1946 wurde er dort erster Leiter des Physikalischen Instituts. Seine Zeit dort war kurz, denn 1947 trat er in die Physikfakultät der Harvard University ein, wo er die nächsten 40 Jahre blieb, abgesehen von kurzen Gastprofessuren am Middlebury College , der Oxford University , dem Mt. Holyoke College und der University of Virginia . In den 1950er Jahren war er der erste Wissenschaftsberater der NATO und initiierte eine Reihe von Stipendien, Stipendien und Sommerschulprogrammen zur Ausbildung europäischer Wissenschaftler.

Das Harvard-Zyklotron während des Baus im Jahr 1948. Abgebildet sind Ramsey (links) und Lee Davenport (rechts)

Ramseys Forschung in den unmittelbaren Nachkriegsjahren befasste sich mit der Messung grundlegender Eigenschaften von Atomen und Molekülen durch die Verwendung von Molekularstrahlen. Als er nach Harvard zog, war es sein Ziel, auf der Grundlage der von Rabi entwickelten Techniken genaue Molekularstrahl-Magnetresonanzexperimente durchzuführen. Die Genauigkeit der Messungen hing jedoch von der Gleichmäßigkeit des Magnetfelds ab, und Ramsey stellte fest, dass es schwierig war, ausreichend gleichmäßige Magnetfelder zu erzeugen. Er entwickelte 1949 die Methode der getrennten Schwingungsfelder, um die von ihm gewünschte Genauigkeit zu erreichen.

Ramsey und sein Doktorand Daniel Kleppner entwickelten den atomaren Wasserstoff- Maser , um die Genauigkeit zu erhöhen, mit der die Hyperfein -Trennungen von atomarem Wasserstoff , Deuterium und Tritium gemessen werden konnten, und um zu untersuchen, wie stark die Hyperfeinstruktur durch externe magnetische und magnetische Einflüsse beeinflusst wurde elektrische Felder. Er war auch an der Entwicklung einer extrem stabilen Uhr auf der Basis eines Wasserstoffmasers beteiligt. Von 1967 bis 2019 wurde die zweite basierend auf 9.192.631.770 Hyperfeinübergängen eines Cäsium-133- Atoms definiert; Die Atomuhr, die verwendet wird, um diesen Standard festzulegen, ist eine Anwendung von Ramseys Arbeit. 1989 erhielt er den Nobelpreis für Physik „für die Erfindung der Methode der getrennten Schwingungsfelder und ihre Verwendung im Wasserstoffmaser und anderen Atomuhren“. Der Preis wurde mit Hans G. Dehmelt und Wolfgang Paul geteilt .

In Zusammenarbeit mit dem Institut Laue-Langevin arbeitete Ramsey auch daran, ähnliche Methoden auf Neutronenstrahlen anzuwenden, das magnetische Moment des Neutrons zu messen und eine Grenze für sein elektrisches Dipolmoment zu finden . Als Präsident der Universities Research Association war er in den 1960er Jahren an der Planung und dem Bau des Fermilab in Batavia, Illinois, beteiligt . Er leitete auch einen Ausschuss des National Research Council von 1982 , der zu dem Schluss kam, dass im Gegensatz zu den Feststellungen des Sonderausschusses für Morde des Repräsentantenhauses akustische Beweise nicht auf die Beteiligung eines zweiten Schützen an der Ermordung von Präsident John F. Kennedy hinwiesen .

Späteres Leben

Ramsey wurde schließlich Eugene-Higgins-Professor für Physik in Harvard und ging 1986 in den Ruhestand. Er blieb jedoch in der Physik aktiv und verbrachte ein Jahr als Forschungsstipendiat am Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) an der University of Colorado . Er setzte auch seine Gastprofessuren an der University of Chicago , dem Williams College und der University of Michigan fort . Neben dem Nobelpreis für Physik erhielt Ramsey eine Reihe von Auszeichnungen, darunter den Ernest Orlando Lawrence Award 1960, den Davisson-Germer Prize 1974, die IEEE Medal of Honor 1984, den Rabi Prize 1985, den Rumford Premium Prize 1985 die Compton Medal 1986 und die Oersted Medal und die National Medal of Science 1988. 1990 erhielt Ramsey den Golden Plate Award der American Academy of Achievement . Im Jahr 2004 unterzeichnete er zusammen mit 47 anderen Nobelpreisträgern einen Brief , in dem John Kerry als Präsident der Vereinigten Staaten als jemand unterstützt wurde, der „der Wissenschaft ihren angemessenen Platz in der Regierung zurückgeben“ würde.

Seine erste Frau, Elinor, starb 1983, danach heiratete er Ellie Welch aus Brookline, Massachusetts. Ramsey starb am 4. November 2011. Er wurde von seiner Frau Ellie, seinen vier Töchtern aus erster Ehe und seiner Stieftochter und seinem Stiefsohn aus zweiter Ehe überlebt.

Literaturverzeichnis

Anmerkungen

Verweise

Externe Links