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FísicaBiografía

Ramsey, Norman Foster (1915-2011)

Físico estadounidense, nacido en Washington D.C. el 27 de agosto de 1915 y fallecido en 4 de noviembre de 2011. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física -que compartió con su compatriota Hans Georg Dehmelt (1922- ) y con el alemán Wofgang Paul (1913-1993)- en 1989, "por la invención del método de medición de los campos oscilatorios separados, que ha permitido su uso en los relojes atómicos".

Heredó su vocación científica de su madre, hija de emigrantes alemanes que cursó con brillantez la carrera de Matemáticas en los Estados Unidos y llegó a ser profesora de esta materia en la Universidad de Kansas. Por su parte, su padre, descendiente de refugiados escoceses, siguió la carrera militar y, tras graduarse en la prestigiosa Academia de West Point, se convirtió en oficial del Cuerpo de Artillería del Ejército Norteamericano. Esta profesión le obligó a mudarse de domicilio en numerosas ocasiones, en función de los destinos militares que se le asignaban; y así, el pequeño Norman Foster pasó su infancia y adolescencia en lugares tan variados como su Washington natal, Topeka (Kansas), París (Francia), Picatinny Arsenal (cerca de Dover, capital del estado norteamericano de Delaware), Nueva Jersey y, entre otros, Fort Leavenworth (Kansas).

A pesar de este ajetreo de una ciudad a otra (que le obligaba, a su vez, a cambiar continuamente de colegio y profesores), el joven Ramsey hizo gala de una portentosa capacidad intelectual que le permitió adelantar dos cursos por encima del programa oficial. Concluyó, en efecto, su formación secundaria con tan sólo quince años de edad, aún demasiado joven para poder ingresar en West Point, como era el deseo de su progenitor. El futuro premio Nobel recibió con alegría esta negativa de la famosa academia militar, pues su deseo era cursar alguna carrera científica o tecnológica. Por aquel tiempo, ya había quedado deslumbrado por la teoría cuántica del átomo (que había leído en una revista especializada); y decidió estudiar Física en la Universidad de Kansas, donde le habían otorgado una beca.

Sin embargo, un nuevo traslado laboral de su padre le obligó a ingresar en la Universidad de Columbia (Nueva York), donde, tras unos cursos iniciales dedicados a la Ingeniería, decidió especializarse en Matemáticas y Ciencias Físicas. Año tras año, el joven Ramsey fue ganando el primer premio del concurso matemático celebrado en dicho centro de estudios superiores, lo que le valió la obtención del grado de profesor ayudante cuando aún no se había graduado (este cargo sólo lo ejercían antiguos alumnos que, una vez licenciados, permanecían ligados a la universidad en calidad de estudiantes de doctorado).

Graduado en 1935, fue recompensado por la Universidad de Columbia con la beca "Kellett", que le permitió cruzar el Atlántico para ampliar sus conocimientos de Física en la Universidad de Cambridge (Reino Unido). Esta estancia en Inglaterra supuso para el joven Ramsey el encuentro con algunas de las figuras cimeras de la Física contemporánea, que a la sazón trabajaban en el prestigioso Cavendish Laboratory, como Joseph John Thomson (1856-1940), Ernest Rutherford (1871-1937), James Chadwick (1891-1974), John Douglas Cockcroft (1897-1967), Arthur Stanley Eddington (1882-1944), Edward Victor Appleton (1892-1965), Max Born (1882-1970), Edward Crisp Bullard (1907-1980) y Paul Dirac (1902-1984). Entre estos grandes maestros figuraba también Maurice Goldhaber, tutor de Ramsey en Cambridge, quien le animó a centrarse en el estudio de los rayos moleculares.

A su regreso a los Estados Unidos, Norman Foster Ramsey volvió a la Universidad de Columbia y, bajo la dirección de otro gran genio de la Ciencia, Isidor Isaac RabI (1898-1988), completó su tesis doctoral, centrada en la material que había empezado a estudiar en Cambridge. Los hallazgos de Rabi acerca de los métodos de observación de los espectros basados en la resonancia magnética atómica y de haces moleculares fueron, precisamente, el mejor estímulo para que Ramsey culminara su tesis doctoral, pues, hasta estos avances obtenidos por Rabi y su equipo, el joven investigador de Washington no disponía de medios adecuados para estudiar a fondo los rayos moleculares.

Ya con el título de doctor en Ciencias Físicas en su expediente académico, Ramsey pasó, en calidad de investigador postdoctoral, a los laboratorios de la Carnegie Institution (Washington D. C.), donde emprendió un estudio en profundidad de los neutrones y protones, con especial atención a la dispersión del protón del helio. Por aquel tiempo, contrajo nupcias con la ciudadana neoyorquina Elinor Jameson (1940), y ambos marcharon a Illinois, en cuya universidad había obtenido una plaza de profesor de Física el futuro premio Nobel.

Pero apenas pasaron unos meses en su nuevo lugar de residencia, ya que la implicación directa de los Estados Unidos en la II Guerra Mundial (1939-1945) forzó el ingreso de Ramsey en el laboratorio de Radiación del célebre Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), donde, por espacio de dos años, fue responsable del equipo encargado de desarrollar nuevos avances en la tecnología del radar. Pasó luego a Washington en calidad de asesor del Secretario de Guerra, dada la importancia de su trabajo científico en el campo de las comunicaciones y el armamento bélicos; y en 1943 se incorporó al laboratorio secreto instalado en Los Álamos (Nueva México), donde un brillante equipo dirigido por Oppenheimer (1890-1974) trabajaba arduamente en el Proyecto Manhattan (del que habría de salir la primera bomba atómica).

Acabada la guerra, Norman Foster Ramsey regresó a su antigua alma mater de Columbia para ocupar una plaza de profesor de Física. Compaginó sus labores docente e investigadoras en dicho centro con la creación del Brookhaven National Laboratory (sito en Long Island, Nueva York), de cuyo Departamento de Física fue el primer director; y en 1947 se incorporó al plantel de profesores de la Universidad de Harvard, prestigiosa institución a la que habría de permanecer ligado durante cuarenta años (en el transcurso de los cuales realizó dos salidas en calidad de profesor visitante: una le llevó de nuevo al Reino Unido, concretamente al Middlebury College de la Oxford University; y la segunda le condujo hasta el Mt. Holyoke College, de la Universidad de Virginia).

Ramsey se jubiló como profesor de Harvard en 1986, a los setenta y un años de edad; pero, lejos de permanecer inactivo, buscó nuevos lugares de trabajo como profesor emérito. Y así, durante un año trabajó como investigador en el Laboratorio de Astrofísica de la Universidad de Colorado, y luego desempeñó otras labores en la Universidad de Chicago y en la de Michigan. Al mismo tiempo, siguió manteniendo una fructífera relación de intercambio de conocimientos con sus colegas de Harvard y con otros muchos científicos de América y Europa (entre ellos, los del Institut Laue-Langevin de Grenoble (Francia), con los que compartía desde mucho tiempo atrás estudios y trabajos sobre los neutrones.

Ya septuagenario, Ramsey se casó en segundas nupcias -tras la muerte de su primera esposa, que había fallecido en 1983- con Ellie Welch. A lo largo de su vida, fue distinguido con el título de doctor honoris causa por la Case-Western Reserve University, el Middlebury College (de la Universidad de Oxford University), la Rockefeller University, la Universidad de Chicago y la Universidad de Sussex. Además del ya mencionado Premio Nobel, recibió, entre otros muchos honores, galardones y reconocimientos, el premio E. O Lawrence (1960); el título de Fidecomisario de Carnegie para la Paz Internacional (1962-1986); el premio Davisson-Germer (1974); el título de Fideicomisario de la Rockefeller University (1977); el título de Presidente de la American Physical Society (1978-1979); los títulos de Consejero Superior y Presidente del American Institute of Physics (1980-1986); el título de Presidente de la United Chapters de Phi Beta Kappa (1984-1988); la Medalla de Honor IEEE (1984); el Premio Rabi (1985); el Premio Rumford (1985); el título de Presidente del Physics and Astronomy of National Research Council (1985-1989); la Medalla Compton (1986); la Medalla Oersted (1988); y la Medalla Nacional de la Ciencia (1988).

Ramsey fue autor de decenas de artículos científicos en los que explicó buena parte de sus hallazgos y teorías, así como de algunos libros de gran calado en la comunidad científica internacional. Entre estos últimos, cabe destacar los titulados Experimental Nuclear Physics (1953), Nuclear Moments (1953), Molecular Beams (1956) y Quick Calculus (1965).

Ramsey, su método de medición y el reloj atómico

La principal aportación de Norman F. Ramsey a la Ciencia contemporánea tuvo lugar en 1959, cuando el científico de Washington, al poco tiempo de haber ocupado una plaza de profesor e investigador en la Universidad de Harvard, desarrolló una técnica novedosa que permitía estimular los átomos, induciendo en los electrones transiciones a estados excitados por medio de dos campos electromagnéticos oscilantes.

En la década de los cincuenta, este procedimiento ideado por Ramsey se empleó con éxito en la fabricación del máser de hidrógeno, por el que fueron galardonados con el Nobel los rusos Basov (1922-2001) y Prokhorov (1916-2002), así como el norteamericano Townes (1915-VVVV). Para su óptimo funcionamiento, el máser parte de la excitación de un haz de átomos de hidrógeno hasta que éstos alcanzan un determinado estado que es igual para todos ellos; acto seguido, se introduce todo en una cavidad (denominada resonador) cuyas dimensiones guardan una proporcionada relación con la longitud de onda de la radiación emitida por los átomos excitados en el momento en que recuperan su estado normal. Se trata de una radiación que pertenece al espectro de las microondas, y que tiene además la propiedad de ser coherente, ya que todos los átomos excitados vuelven a la vez al estado normal (lo que implica que la radiación producida por este retorno está en fase).

Al ser sumamente estable en cortos períodos de tiempo, el máser de hidrógeno se utiliza mucho en la fabricación de relojes atómicos.

En 1967, la XIII Conferencia Internacional de Pesos y Medidas acordó una nueva definición para el segundo, unidad temporal que, a partir de entonces, quedó establecida en "la duración de 9.192.631.770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133". Esta nueva definición del segundo renovaba la importancia del método de medición desarrollado por Ramsey en 1949, ya que también había resultado de gran utilidad para la construcción del reloj atómico de cesio (que, a partir de dicha conferencia de 1967, se convirtió en el estándar principal de la medida del tiempo).

Actualmente -y, en buena medida, gracias al método ideado por Ramsey-, la Oficina Internacional del Tiempo, emplazada en París, recibe constantemente la información enviada por los más de cincuenta relojes atómicos que hay en todo el mundo. Se establece, así, desde dicho organismo parisino el denominado TAI (Tiempo Atómico Internacional), merced al cual se ha podido constatar un fenómeno que es objeto de sumo interés por parte de los científicos de todo el mundo: la velocidad de rotación de la Tierra disminuye progresivamente.

Autor

  • José Ramón Fernández de Cano