Charles Hard Townes Kimdir? Hayatı Ve Biyografisi

Fizikçi

Doğum tarihi: 28 Temmuz 1915, Greenville, Güney Carolina, ABD

Ölüm tarihi ve yeri: 27 Ocak 2015, Oakland, Kaliforniya, ABD

Charles Hard Townes Biyografi

Charles Townes (1915 doğumlu), çalışmaları elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesindeki gazların yüksek çözünürlüklü spektroskopisinin geliştirilmesine odaklanan bir fizikçiydi. Ustanın gelişimine öncülük eden çalışmaları nedeniyle 1964 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştı ve araştırmaları ve fikirleri Theodore Maiman tarafından lazerin geliştirilmesinde etkili oldu. Townes, 1956’da Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçildi.

Charles Hard Townes, 28 Temmuz 1915’te Greenville, Güney Carolina’da doğdu. Gençliğinde biyolojik ve doğa bilimleriyle ilgilendi. Yedinci sınıfı atlayan yetenekli bir bilgindi. Townes, Furman Üniversitesi’ne 16 yaşında memleketinde girdi ve fizikle ilgilenmeye başladı. Furman’dan iki derece aldı – modern dillerde Sanat Lisansı ve fizik alanında Bilim Lisansı. Daha sonra Duke Üniversitesi’ne gitti ve 1937’de fizik alanında yüksek lisans derecesi aldı. Yüksek lisans tezini van der Graaf jeneratörleri üzerine yazdı ve Fransızca, İtalyanca ve Rusça çalışmalarına devam etti. Eğitimini, karbon-13 çekirdeğinin dönüşünü araştırdığı California Institute of Technology’de tamamladı ve doktora derecesini aldı. Fizikte 1939.

Sonraki sekiz yıl, Townes’ın araştırmacı olarak çalıştığı Bell Telefon Laboratuvarlarında geçti. New York’ta yaşarken, Julliard Müzik Okulu’nda dersler aldı ve şehrin kültürel cazibe merkezlerinin tadını çıkardı. II. Dünya Savaşı sırasında, radar bombalama ve sistem tasarımı üzerine kapsamlı çalışmaların yanı sıra radyo astronomisindeki bazı erken çalışmalar yaptı. Savaştan sonra elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesindeki gazların yüksek çözünürlüklü spektroskopisinin geliştirilmesine kritik katkılarda bulundu. 1948’de Columbia Üniversitesi fakültesine katıldığında bu çalışmaya devam etti.

Charles Sert Kasabalar

Charles Townes (1915 doğumlu), çalışmaları elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesindeki gazların yüksek çözünürlüklü spektroskopisinin geliştirilmesine odaklanan bir fizikçiydi. Ustanın gelişimine öncülük eden çalışmaları nedeniyle 1964 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştı ve araştırmaları ve fikirleri Theodore Maiman tarafından lazerin geliştirilmesinde etkili oldu. Townes, 1956’da Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçildi.

Charles Hard Townes, 28 Temmuz 1915’te Greenville, Güney Carolina’da doğdu. Gençliğinde biyolojik ve doğa bilimleriyle ilgilendi. Yedinci sınıfı atlayan yetenekli bir bilgindi. Townes, Furman Üniversitesi’ne 16 yaşında memleketinde girdi ve fizikle ilgilenmeye başladı. Furman’dan iki derece aldı – modern dillerde Sanat Lisansı ve fizik alanında Bilim Lisansı. Daha sonra Duke Üniversitesi’ne gitti ve 1937’de fizik alanında yüksek lisans derecesi aldı. Yüksek lisans tezini van der Graaf jeneratörleri üzerine yazdı ve Fransızca, İtalyanca ve Rusça çalışmalarına devam etti. Eğitimini, karbon-13 çekirdeğinin dönüşünü araştırdığı California Institute of Technology’de tamamladı ve doktora derecesini aldı. Fizikte 1939.

Erken Araştırma ve Başarılar

Sonraki sekiz yıl, Townes’ın araştırmacı olarak çalıştığı Bell Telefon Laboratuvarlarında geçti. New York’ta yaşarken, Julliard Müzik Okulu’nda dersler aldı ve şehrin kültürel cazibe merkezlerinin tadını çıkardı. II. Dünya Savaşı sırasında, radar bombalama ve sistem tasarımı üzerine kapsamlı çalışmaların yanı sıra radyo astronomisindeki bazı erken çalışmalar yaptı. Savaştan sonra elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesindeki gazların yüksek çözünürlüklü spektroskopisinin geliştirilmesine kritik katkılarda bulundu. 1948’de Columbia Üniversitesi fakültesine katıldığında bu çalışmaya devam etti.

Radarın II. Dünya Savaşı’na girmesi, bilimsel araştırmalarda elektronik cihazların yaygın olarak kullanılmasına yol açtı. Townes’ı en çok ilgilendiren alan, maddenin yapısını araştırmak için mikrodalgaların (düşük frekanslı radyasyon) kullanılmasıydı. Bu tür araştırmaları etkin bir şekilde gerçekleştirmek için çok kısa dalga boylu radyasyon üretebilen osilatörlere ihtiyaç vardı. Ancak 1940’ların sonunda, bir milimetreden daha az dalga boyunda radyasyon üretebilecek sıradan bir osilatör inşa etmenin asla mümkün olmayacağı anlaşılmıştı.

Townes, amacına uygun bir osilatör üretmeye yönelik ilk girişiminde uyarılmış emisyon fenomeninden yararlandı. Albert Einstein’ın varlığını gösterdiği en az 1917’den beri fizikçiler tarafından bilinen bu fenomen, uygulanan bir elektromanyetik alanın etkisi altındaki atomların foton yaydığı bir olaydır. 1951’de Townes, ustası için çığır açan bir fikre sahipti ve bir restoranın açılmasını beklerken bir zarfın arkasındaki planları özetledi. Townes, çok kısa dalga boyundaki radyasyonu yükseltebilmek için moleküler ölçekte eylemin gerekli olacağını düşündü. Moleküller topluluğunun, uyarılmış emisyon yoluyla, sinyalleri yükseltebilecek, kendi kendine uyarılan bir osilatör üretebileceği bir yol tasarladı. Moleküller, uyarılmış bir durumda olmak zorundaydı – yani, büyük miktarda enerji içermeleri gerekiyordu; onlar da kararsız olmak zorundaydı. Elektromanyetik dalgalar, molekülleri, uyarıcı elektromanyetik enerji ile aynı frekans ve fazda ekstra enerjilerini serbest bırakmaya teşvik eder. Doğru sayıda molekül mevcut olsaydı, bu enerji çok hızlı bir şekilde elektromanyetik enerjiye dönüşecek ve uyumlu (yani fazda) amplifikasyon mümkün olacaktı.

Townes bu cihazı “maser” olarak adlandırdı – uyarılmış radyasyon emisyonu ile mikrodalga amplifikasyonunun kısaltması – ve ilkini 1954’te Columbia Üniversitesi’nde HJ Zeiger ve James P. Gordon ile yaptı. Bu usta amonyak gazıyla çalışıyordu. Gaz, küçük bir delikle bir molekül demeti gibi davrandığı bir vakuma yönlendirilir. Bu moleküller iki enerji durumundadır; bu nedenle, enerjilerine bağlı olarak, moleküller uygulanan bir elektromanyetik alan tarafından farklı yönlere saparlar. Daha yüksek enerjiye sahip moleküller, rezonans boşluğu olarak bilinen bir odaya saptırılır. Boşluğa sapan molekül sayısı yeterince yüksekse, amplifikasyon meydana gelir. Amonyak ışınındaki etkileşimlerin keskinliği ve değişmezliği ve bunların ölçülebilme doğruluğu nedeniyle.

AL Schawlow’un işbirliğiyle Townes, ustaların farklı dalga boyu bölgelerinde çalışması için gerekli koşulları, yani spektrumun kızılötesi, görünür ve morötesi kısımlarını tanımladı. Bu tür cihazlar optik ustalar olarak biliniyordu ve ilki 1960 yılında Theodore H. Maiman tarafından yapıldı.

Townes’ın ustayı geliştirmesinin, modern deneysel araştırmalarda kritik olduğu kanıtlandı. Maser amplifikatörleri çok yüksek bir sinyal-gürültü oranına sahiptir. Belirli bir parçacığın fazını ve enerjisini ölçmede belirsizlik ilkesinin izin verdiği maksimum doğruluğa yaklaştıkları için, tek bir radyasyon fotonunu yükseltmeye son derece yakındırlar. (Belirsizlik ilkesi, bir parçacığın enerjisinin ve fazının aynı anda ne kadar doğru ölçülebileceği konusunda bir sınır belirler.) Maser’lar bu nedenle kuantum düzeyinde gerçekleştirilen deneylerde son derece faydalıdır. Ayrıca, uzun mesafeli radar ve mikrodalga iletişiminde ve radyo astronomisinde daha zayıf sinyallerin alınması ve saptanmasında faydalıdırlar.

1964’te Townes, maser’ı geliştirmesine yol açan kuantum elektroniğindeki önemli çalışmaları nedeniyle Nobel Ödülü’ne layık görüldü. Ödül, bağımsız olarak biraz benzer maser benzeri cihazlar geliştiren iki Rus bilim adamı, NG Basov ve Aleksandr Prokhorov ile paylaşıldı.

1957’de usta üzerinde çalışırken, Townes ve fizikçi Arthur L. Schawlow, son derece yoğun ışık huzmeleri üretmenin yollarını arıyorlardı. O zamanlar lazerlerin olası saf bilimsel kullanımları olduğu düşünülüyordu. Townes ve Schawlow’a 1960 yılında lazer (uyarılmış radyasyon emisyonu ile ışık amplifikasyonu) teknolojisinin patentleri verildi, ancak hiçbir zaman kişisel olarak kâr etmediler. Townes bir danışmandı ve Schawlow, Bell Telefon Laboratuvarları’nın bir çalışanıydı.

1950’den 1952’ye kadar Townes, Columbia Radyasyon Laboratuvarı’nın direktörlüğünü yaptı. 1952’den 1955’e kadar Columbia’da fizik bölümünün başkanıydı. 1959’da Washington DC’deki Savunma Analizi Enstitüsü’nün başkan yardımcısı ve araştırma direktörü olarak çalışmak üzere izin aldı ve burada esas olarak ulusal savunma ve dış politika ile ilgili konularla ilgilendi. 1961’de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde fizik profesörü oldu. 1966’da Berkeley’deki California Üniversitesi’nde Fizik Profesörü olmak için MIT’den ayrıldı. 1986 yılında bu kurumdan emekli oldu.