諾曼·拉姆齊
小諾曼·福斯特·拉姆齊（英語：Norman Foster Ramsey Jr.，1915年8月27日—2011年11月4日），美國物理學家，1989年因發明對於設計製造原子鐘非常重要的分離振盪場法而獲得諾貝爾物理學獎。拉姆齊在其職業生涯中主要擔任哈佛大學的物理學教授，同時還曾在美國原子能委員會等政府機構以及北約等國際組織任職。此外，他還參與創建了美國能源部下屬的布魯克黑文國家實驗室以及費米實驗室。
諾曼·拉姆齊 Norman Ramsey | |
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| 出生 | 小諾曼·福斯特·拉姆齊 1915年8月27日  美國華盛頓哥倫比亞特區 |
| 逝世 | 2011年11月4日（96歲） 美國馬薩諸塞州韋蘭 |
| 居住地 | 美國 |
| 國籍 | 美國 |
| 母校 | 哥倫比亞大學 劍橋大學 |
| 知名於 | 分離振盪場法 |
| 獎項 | 歐內斯特·奧蘭多·勞倫斯獎（1960） 戴維森-格爾默獎（1974） IEEE榮譽獎章（1984） 拉比獎（1985） 倫福德獎（1985） 奧斯特獎章（1988） 美國國家科學獎章（1988） 諾貝爾物理學獎（1989） 狄拉克獎（1990） 萬尼瓦爾·布希獎（1995） |
| 科學生涯 | |
| 研究領域 | 物理學 |
| 機構 | 哈佛大學 |
| 博士導師 | 伊西多·拉比 |
| 博士生 | 戴維·瓦恩蘭 丹尼爾·克萊普納 霍華德·貝格 |
早年
編輯小諾曼·福斯特·拉姆齊1915年8月27日生於華盛頓哥倫比亞特區。母親明娜·鮑爾·拉姆齊是堪薩斯大學的教員。父親老諾曼·福斯特·拉姆齊1905年畢業於西點軍校，在美國陸軍軍械部隊中服役，二戰期間擢升陸軍准將，負責領導羅克艾蘭兵工廠。[1][2]作為軍人的孩子，拉姆齊經常隨父遷居，並曾在父親擔任炮兵指揮的聯絡官以及駐外武官助手時在法國住過一段時間。[3]他在這一過程中連跳幾級，15歲時從位於堪薩斯州的萊文沃思高級中學畢業。[1]
拉姆齊的父母希望他能去西點軍校，但因年齡太小未被錄取。他曾得到堪薩斯大學的獎學金，但因父親1930年前往紐約的領主島，而於1931年轉而前往哥倫比亞大學。他一開始學習的是工程科學，後來轉學數學，1935年本科畢業後，開始轉向研究物理。[1][4][5]哥倫比亞大學給予他凱利特獎學金。他前往劍橋大學，進入卡文迪許實驗室在歐內斯特·盧瑟福以及莫里斯·戈德哈貝爾的指導下學習物理。他在那裡見到過愛德華·阿普爾頓、馬克斯·玻恩、愛德華·布拉德、詹姆斯·查德威克、約翰·考克饒夫、保羅·狄拉克、亞瑟·愛丁頓、拉爾夫·福勒、馬克·奧利芬特以及約瑟夫·湯姆孫等知名物理學家。[1]在劍橋期間，他學習了為量子力學（在哥倫比亞大學期間沒有學習過相關課程）而設的榮譽學位考試課程，最終得到由劍橋大學授予的學士學位。[6]
在為戈德哈貝爾撰寫有關磁矩的期末報告期間，他讀到了伊西多·拉比新近的研究成果。[6]這使他開始對分子束感興趣，並選擇回到哥大隨拉比做研究。[1][7]在拉姆齊回到哥大後不久，拉比發明了分子束共振光譜法（拉比1944年因此項成就獲得諾獎）。[8]拉比的研究組成員包括傑羅姆·凱洛格、波利卡普·庫施、悉尼·米爾曼以及傑羅爾德·扎卡里亞斯等人。拉姆齊在加入研究組後不久即與其他成員使用新技術進行實驗，並與拉比以及扎卡利亞斯一起發現氘具有四極矩。[9]這意味着原子核並不像人們之前設想的那樣是球形。[10]拉姆齊1940年獲得物理學博士學位[5]成為位於華盛頓哥倫比亞特區的卡內基研究所的研究員。在那裡，他研究了中子-質子散射以及質子-氦散射。[1]
二戰
編輯放射實驗室
編輯
1940年，拉姆齊與埃莉諾·詹姆森結婚，並接受了伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校提供的教職。[1]1940年秋，英國的蒂澤德任務為美國帶來大量新技術，包括多腔磁控管以及利用電子流與磁場相互作用產生微波的高功率設備。作為雷達基礎的兩種設備破除了美國人已經占領相關技術領導地位的想法。美國國防部科研委員會的阿爾弗雷德·李·盧米斯在麻省理工學院籌建了放射實驗室專門開發這種技術。[11]拉姆齊接受拉比的招募加入了這個項目。[12]
起初，拉姆齊是在拉比的磁控管研究組工作。當拉比升任部門負責人後，拉姆齊成為了組長。[6]研究組的目的是要讓磁控管產生的電磁輻射的波長由150厘米降至10厘米，最終到達3厘米以致X射線波段。拉姆齊的研究組在奧利芬特組設計的基礎上做了改進，以令微波雷達更小、更輕並且更高效。[13]雷神公司基於實驗室的設計製作了原型機，並接受了實驗室的檢測。1941年6月，拉姆齊前往英國，與奧利芬特交換了意見。他帶回來了一些英國產的組件，加入到最終的設計中。圍繞着雷達，軍方研製了P-61戰鬥機。拉姆齊在1942年下半年回到華盛頓作為即將投入實戰3厘米微波雷達的顧問，為美國戰爭部長亨利·劉易斯·史汀生工作。[7][6]
曼哈頓計劃
編輯1943年，拉姆齊受到羅伯特·奧本海默和羅伯特·巴徹的邀請加入曼哈頓計劃。儘管拉姆齊接受了邀請，但將他從戰爭部長辦公室調離需要計劃負責人萊斯利·理查德·格羅夫斯的力量。雙方最終達成協議：戰爭部長將拉姆齊借調至曼哈頓計劃，並繼續承擔拉姆齊的薪酬。[6][14][15]1943年10月，洛斯阿拉莫斯實驗室成立了軍械部E7研究組，由拉姆齊領導這個研究組，承擔核武器設計與運送投擲的協調工作。[15]
拉姆齊首先要解決的問題就是使用哪種飛機。此時盟軍方面只有兩種飛機能夠承載核武器：英國的蘭開斯特轟炸機與美國的B-29超級堡壘轟炸機。[15]美國陸軍航空軍希望即便需要改裝仍然最好使用B-29。[16]拉姆齊負責管理投擲測試項目。該項目1943年8月在弗吉尼亞州的達爾格倫開始，之後在1944年3月移至加州的穆拉克干湖。 飛機投擲了「小男孩」與「胖子」的實體模型，並由拉姆齊在放射實驗室參與研製的SCR-584地基雷達監控。炸彈與飛機所存在的問題都在過程中得到了解決。[17]
戰時的核武器投擲計劃由拉姆齊領導的核武器委員會負責，向威廉·S·帕森斯上尉負責。[18]拉姆齊打點了隨美國陸軍航空軍第509混編大隊前往天寧島執行阿爾伯塔計劃的人員與設備，並向大隊的長官保羅·蒂貝茨中校簡述了任務的性質。[19]拉姆齊作為帕森斯的科學與技術代表一同前往了天寧島。他負責裝配「大胖子」，並代表帕森斯向華府傳達了成功轟炸廣島的消息。[20]
研究生涯
編輯戰後，拉姆齊重回哥大。[1]他與拉比一起重新拾起因戰爭而中斷的分子束研究。拉姆齊與他的第一個研究生威廉·尼倫貝格一起測定了多種磁偶極矩與電四極矩。他還與拉比一起建立了位於長島的布魯克黑文國家實驗室。1946年，拉姆齊成為了實驗室的首任物理系主任。不久後，在1947年，他進入了哈佛大學並在接下來的40年裡一直擔任那裡的物理教員。其間，他只在明德大學、牛津大學、曼荷蓮學院以及弗吉尼亞大學當過短期的訪問學者。到了20世紀50年代，他成為了北約的首任科學顧問，啟動了一系列面向歐洲的獎學金、補助以及夏令營項目。[1][6][21]
拉姆齊在戰後最初幾年主要研究的是利用分子束測定原子與分子的基本性質。進入哈佛後，他轉向基於拉比的技術進行精確的分子束磁共振實驗。然而，測量結果的精確性很大程度上依賴於磁場的均一性。但拉姆齊發現創造足夠均一的磁場非常困難。他在1949年發展了分離振盪場法以達到他想要的精度。[1]
拉姆齊與他的博士生丹尼爾·克萊普納開發了氫原子激微波器以提高測量氕、氘以及氚超精細結構差別的精度，以及研究超精細結構會受到外界電磁場多大的影響。他還參與研製了利用氫激微波器構造的極其穩定的時鐘。自1967年以來，秒就定義為銫-1339192631770次超精細能級間的躍遷所需時間。這種定義基於拉姆齊的工作。[22]1989年，拉姆齊因「發明分離振盪場法以及其在氫激微波器與其他原子鐘的應用」而與漢斯·德默爾特及沃爾夫岡·保羅共享了1989年的諾貝爾物理學獎。[23]
拉姆齊後來又與勞厄-郎之萬研究所合作，將類似的方法用於中子束，測定了中子磁矩並找到了中子電偶極矩的極限。[1]作為大學研究聯合會60年代的主席，他參與了費米實驗室的設計建造。[1][21][24]他還在1982年領導了一支美國國家科學研究委員會的下屬委員會，針對美國國會刺殺案特別委員會的結果，給出了依據聲學方面的證據並不能得出肯尼迪遇刺案中存在第二個槍手。[24]
晚年
編輯拉姆齊1986年從哈佛退休，但仍活躍於物理學界。他曾在科羅拉多大學的實驗天體物理聯合研究所當過一年的研究員，還在芝加哥大學、威廉姆斯學院以及密歇根大學當過訪問學者。除了諾貝爾物理學獎外，拉姆齊還得到過歐內斯特·奧蘭多·勞倫斯獎（1960）、戴維森-格爾默獎（1974）、IEEE榮譽獎章（1984）、拉比獎（1985）、倫福德獎（1985）、康普頓獎章（1986）、奧斯特獎章（1988）以及美國國家科學獎章（1988）等獎項。[1]2004年，他與其他47名聯署了一封公開信，在總統選舉中保舉約翰·克里，稱其能「恢復科學在政府中應得的地位」。[25]
著作
編輯- Ramsey, N. F.; Birge, R. W. & U. E. Kruse. "Proton–Proton Scattering at 105 MeV and 75 MeV"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Harvard University, United States Department of Energy (through predecessor agency the United States Atomic Energy Commission), (January 31, 1951).
- Ramsey, N. F.; Cone, A. A.; Chen, K. W.; Dunning, J. R. Jr.; Hartwig, G.; Walker, J. K. & R. Wilson. "Inelastic Scattering Of Electrons By Protons"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Department of Physics at Harvard University, United States Department of Energy (through predecessor agency the United States Atomic Energy Commission), (December 1966).
- Ramsey, N. F.; Greene, G. L.; Mampe, W.; Pendlebury, J. M.; Smith, K. ; Dress, W. B.; Miller, P. D. & P. Perrin. "Determination of the Neutron Magnetic Moment"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Oak Ridge National Laboratory, Harvard University, Institut Laue–Langevin, Astronomy Centre of Sussex University, United States Department of Energy, (June 1981).
腳註
編輯- ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 Norman F. Ramsey – Autobiography. The Nobel Foundation. [2013-06-13]. （原始內容存檔於2012-10-08）.
- ^ Cullum 1950，第101頁.
- ^ Cullum 1930，第669-670頁.
- ^ Cullum 1940，第167-168頁.
- ^ 5.0 5.1 Norman F. Ramsey. Soylent Communications. [2013-06-11]. （原始內容存檔於2013-05-28）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Norman F. Ramsey, an oral history conducted in 1991 by John Bryant. IEEE History Center. [June 11, 2013]. （原始內容存檔於2014-10-03）.
- ^ 7.0 7.1 7.2 Tucker, Anthony. Norman Ramsey obituary. The Guardian. 2011-11-18 [2010-02-13]. （原始內容存檔於2013-10-01）.
- ^ Isidor Isaac Rabi. Nobel Media. [2012-08-17]. （原始內容存檔於2012-11-03）.
- ^ Kellogg, J. M. B.; Rabi, I. I.; Ramsey, N. F. Jr.; Zacharias, J. R. The Magnetic Moment of the Proton and the Deuteron. The Radiofrequency Spectrum of 2H in Various Magnetic Fields. Physical Review. 1939, 56: 728–743. Bibcode:1939PhRv...56..728K. doi:10.1103/PhysRev.56.728.
- ^ Wineland, D. Norman Ramsey (1915–2011). Nature. 2011, 480 (7376): 182. Bibcode:2011Natur.480..182W. PMID 22158235. doi:10.1038/480182a.
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- ^ 21.0 21.1 The Passing of a Scientific Giant: Norman F. Ramsey (1915–2011). National Geographic. [11 June 2013]. （原始內容存檔於2014-10-11）.
- ^ Nobel Prize press release. The Nobel Foundation. [June 13, 2013]. （原始內容存檔於2010-06-08）.
- ^ The Nobel Prize in Physics 1989. The Nobel Foundation. [June 13, 2013]. （原始內容存檔於2017-10-15）.
- ^ 24.0 24.1 24.2 Norman Ramsey Dies at 96; Work Led to the Atomic Clock. New York Times. November 6, 2011 [November 7, 2011]. （原始內容存檔於2017-10-16）.
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參考文獻
編輯- Conant, Jennet. Tuxedo Park: A Wall Street Tycoon and the Secret Palace of Science That Changed the Course of World War II. New York: Simon & Schuster. 2002. ISBN 0-684-87287-0. OCLC 48966735.
- Cullum, George W. Biographical Register of the Officers and Graduates of the US Military Academy at West Point New York Since Its Establishment in 1802: Supplement Volume VII 1920–1930. Chicago: R. R. Donnelly and Sons, The Lakeside Press. 1930 [6 October 2015]. （原始內容存檔於2019-08-12）.
- Cullum, George W. Biographical Register of the Officers and Graduates of the US Military Academy at West Point New York Since Its Establishment in 1802: Supplement Volume VIII 1930–1940. Chicago: R. R. Donnelly and Sons, The Lakeside Press. 1940 [6 October 2015]. （原始內容存檔於2019-08-12）.
- Cullum, George W. Biographical Register of the Officers and Graduates of the US Military Academy at West Point New York Since Its Establishment in 1802: Supplement Volume IX 1940–1950. Chicago: R. R. Donnelly and Sons, The Lakeside Press. 1950 [6 October 2015]. （原始內容存檔於2019-05-02）.
- Groves, Leslie. Now it Can be Told: The Story of the Manhattan Project. New York: Harper & Row. 1962. ISBN 0-306-70738-1. OCLC 537684.
- Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W.; Meade, Roger A.; Westfall, Catherine L. Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943–1945. New York: Cambridge University Press. 1993. ISBN 0-521-44132-3. OCLC 26764320.
- Rigden, John S. Rabi, Scientist and Citizen. Sloan Foundation Series. New York: Basic Books. 1987. ISBN 0-465-06792-1. OCLC 14931559.
外部連結
編輯
- Photograph, Biography and Bibliographic Resources（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, from the Office of Scientific and Technical Information, United States Department of Energy
- Group photograph taken at Lasers '93 including (right to left) Norman F. Ramsey, Marlan Scully, and F. J. Duarte.
- "Norman Ramsey and the Separated Oscillatory Fields Method"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Office of Scientific and Technical Information, U.S. DOE. Retrieved on 2 March 2009.
- Norman Ramsey, an oral history conducted in 1995 by Andrew Goldstein, IEEE History Center, New Brunswick, NJ, USA.
- Papers relating to the Manhattan Project, 1945–1946, collected by Norman Ramsey. Dibner Library of the History of Science and Technology, Smithsonian Libraries, from SIRIS
