נורמן פוסטר רמזי: הפיזיקאי שפיצל אות לשניים
כל שעון אטומי על פני כדור הארץ, והשנייה כפי שהיא מוגדרת רשמית מאז 1967, מקורם ברעיון שהגה נורמן רמזי (Norman Ramsey) בשנת 1949: במקום לחשוף אלומת מולקולות לשדה מגנטי רציף אחד, יש לחשוף אותה לשני פולסים קצרים ונפרדים ולקרוא את תבנית ההתאבכות ביניהם. השינוי נשמע צנוע. התברר כי זהו ההבדל בין מדידה טובה לבין מדידה מדויקת מספיק כדי להגדיר את הזמן עצמו, ודבר זה זיכה בסופו של דבר את רמזי בפרס נובל ארבעה עשורים מאוחר יותר – לאחר קריירה שכבר כללה את פרויקט מנהטן, הקמה של שתי מעבדות לאומיות ותפקיד היועץ המדעי הראשון של נאט"ו.
מוושינגטון לקיימברידג', פעמיים
רמזי נולד ב-27 באוגוסט 1915 בוושינגטון די.סי. הוא השלים תואר ראשון באוניברסיטת קולומביה (Columbia University) ב-1935, ולאחר מכן המשיך למעבדת קוונדיש (Cavendish Laboratory) באוניברסיטת קיימברידג' (Cambridge University), שם עבד תחת לורד רתרפורד (Lord Rutherford) ומוריס גולדבר (Maurice Goldhaber). לאחר מכן חזר לקולומביה עבור הדוקטורט שלו בפיזיקה ב-1940, תחת הנחייתו של חתן פרס נובל לעתיד איזידור אייזק רבי (Isidor Isaac Rabi). חניכות זו השפיעה ישירות על הקריירה המאוחרת של רמזי: שיטת התהודה המגנטית של אלומות מולקולריות של רבי, שפותחה בשנות ה-30, הייתה הטכניקה שרמזי הקדיש את העשור הבא לשיפורה.
עבודת מלחמה והפצצה
במהלך מלחמת העולם השנייה הצטרף רמזי לפרויקט מנהטן, והוביל את קבוצה E-7 במעבדת לוס אלמוס (Los Alamos Laboratory), שם עבד על שילוב תכנון נשק גרעיני עם מערכות שיגור – פיזיקה יישומית תחת לחץ מירבי, ניגוד חד לספקטרוסקופיה המדויקת שתאפיין את המשך הקריירה שלו. לאחר המלחמה, סייע בהקמת המעבדה הלאומית ברוקהייבן (Brookhaven National Laboratory), כיהן כראש המחלקה לפיזיקה ב-1946, ובהמשך מילא תפקיד גם בהקמת פרמילאב (Fermilab) – ובכך בנה את התשתית המוסדית של הפיזיקה האמריקאית שלאחר המלחמה לא פחות ממה שביצע מחקר בתוכה.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →שיטת השדות המתנודדים המופרדים
בשנת 1947 עבר רמזי לאוניברסיטת הרווארד (Harvard University), שם נשאר קרוב לארבעה עשורים כפרופסור לפיזיקה על שם יוג'ין היגינס. שם, ב-1949, הוא הגה את החידוש שהגדיר את מורשתו המדעית: במקום להעביר אלומה מולקולרית דרך שדה מגנטי רציף ואחיד אחד כפי שדרשה שיטתו המקורית של רבי – עיצוב שהוגבל על ידי מידת האחידות שניתן היה להשיג בכל שדה אמיתי – רמזי פיצל את האינטראקציה לשני שדות מתנודדים מופרדים והשתמש בהתאבכות בין תגובת האלומה לכל פולס כדי להשיג מדידות תהודה חדות בהרבה. שיטת השדות המתנודדים המופרדים העלתה באופן דרמטי את הדיוק שניתן להשיג בספקטרוסקופיית אלומות מולקולריות, ורמזי הרחיב זאת ישירות לטכנולוגיה: בעבודה מאוחרת עם תלמיד הדוקטורט שלו דניאל קלפנר (Daniel Kleppner), הוא סייע בפיתוח המייזר של מימן אטומי, והשיטה עצמה הפכה לעיקרון הפעולה מאחורי שעונים אטומיים של צזיום, המכשירים שמגדירים רשמית את אורך השנייה מאז 1967. בשנת 1989, רמזי חלק את פרס נובל לפיזיקה עם הנס גיאורג דהמלט (Hans Georg Dehmelt) וולפגנג פאול (Wolfgang Paul), תוך הוקרה ספציפית "על המצאת שיטת השדות המתנודדים המופרדים ושימושה במייזר מימן ובשעונים אטומיים אחרים."
דיפלומט של המדע
מעבר למעבדה, רמזי לקח על עצמו שורה של תפקידים מוסדיים וממשלתיים, דבר נדיר עבור פיזיקאי פעיל: הוא כיהן כיועץ המדעי הראשון של נאט"ו במהלך שנות ה-50, וב-1982 עמד בראש ועדה של מועצת המחקר הלאומית שבחנה את הראיות האקוסטיות ברצח הנשיא קנדי. במהלך הקריירה שלו בהרווארד הכשיר תשעה תלמידי דוקטורט, שרבים מהם המשיכו לקריירות בולטות משל עצמם, כולל דניאל קלפנר ודייוויד ג'יי. ויינלנד (David J. Wineland), שזכה מאוחר יותר בפרס נובל לפיזיקה משלו. תאריו של רמזי נערמו בהתמדה לאורך קריירה ארוכה: פרס ארנסט אורלנדו לורנס ב-1960, פרס דויסון-גרמר ב-1974, מדליית הכבוד של ה-IEEE ב-1984, פרס רבי ב-1985 – הקרוי על שם מנחה הדוקטורט שלו – פרס רומפורד באותה שנה, מדליית אורסטד ב-1988, והמדליה הלאומית למדעים, גם היא ב-1988, שנה לפני שהנובל הפך את המוניטין שלו לקבוע.
חיים אישיים ארוכים
רמזי נישא לאלינור ג'יימסון (Elinor Jameson) ב-1940; לזוג היו ארבע בנות לפני מותה ב-1983. מאוחר יותר הוא נישא בשנית לאלי וולש (Ellie Welch) מברקליין, מסצ'וסטס, וקיבל בת חורגת ובן חורג. הוא נותר פעיל אינטלקטואלית במשך עשורים לאחר פרישתו הרשמית מהרווארד ב1986, וחי עד גיל 96 – חיי עבודה שנמשכו מניסויי אלומות מולקולריות שלפני המלחמה, דרך העידן האטומי ועד לעידן השעונים האטומיים מקוררי הלייזר ששיטתו סייעה להפוך לאפשריים.
מדוע נורמן נחשב לגאון
התובנה של רמזי שזיכתה אותו בנובל הייתה פיסה של כושר המצאה יישומי ולא חוק טבע חדש: הוא לא גילה חלקיק או כוח חדשים, אלא מצא דרך חכמה יותר לשאול שאלה מדויקת יותר במדידה ישנה, על ידי פיצול אינטראקציה אחת לשתיים וקריאת ההתאבכות ביניהן. זוהי צורה ספציפית וניתנת להדגמה של גאונות בפיזיקה ניסויית – היכולת לראות, בתוך טכניקה קיימת וכבר מוצלחת, היכן הדיוק שלה מתבזבז, ולתקן זאת עם רעיון פשוט מספיק לתיאור במשפט, אך לא ברור מאליו שאף אחד לא עשה זאת ב-15 השנים מאז שיטתו המקורית של רבי. הסיבוך הכן הוא שרמזי התבסס ישירות ובאופן מפורש על שיטת האלומות המולקולריות של רבי במקום להתחיל מאפס, וועדת הנובל העניקה לו קרדיט לצד שני חתנים נוספים, דהמלט ופאול, שעבודתם על כליאת יונים הייתה עצמאית משלו – פרס משותף לעידן משותף של מדידות מדויקות ולא פריצת דרך בודדת. מה שמייחד את רמזי עוד יותר הוא המגוון: אותו פיזיקאי שהמציא טכניקת מדידה מעבדתית גם ניהל קבוצת תכנון נשק בפרויקט מנהטן, סייע בהקמת שתי מעבדות לאומיות, וייעץ לברית צבאית במלחמה הקרה; רוחב יריעה של הישגים מעשיים הרבה מעבר לתובנה הטכנית הצרה שפרס הנובל הכיר בה במפורש.
מורשת
רמזי נפטר ב-4 בנובמבר 2011 בוויילנד, מסצ'וסטס, בגיל 96. שיטת השדות המתנודדים המופרדים שלו נותרה עיקרון הפעולה שמאחורי השעונים האטומיים המגדירים את שמירת הזמן הבינלאומית, ניווט לווייני, ומערכת ה-GPS המוטמעת בחיי היומיום ברחבי העולם – רעיון טכני שקט מ-1949 שהתברר כאחת מטכניקות המדידה המשמעותיות ביותר של המאה ה-20.