이시도르 아이작 라비: 원자핵을 측정한 식료품점의 아들
생애 말년, 이시도르 아이작 라비(Isidor Isaac Rabi)는 진료를 받던 중 자기공명영상(MRI) 장치에 들어갔습니다. 이 장치는 1930년대 그가 컬럼비아 대학교 실험실에서 분자 빔으로 수행한 실험 덕분에 존재하게 된 것입니다. 그는 "그 기계 속에서 나 자신을 보았다"며 "내 연구가 이렇게 발전할 줄은 몰랐다"고 말했습니다. 그는 50년 동안 기기, 실험실, 기관을 구축하는 데 헌신했으며, 그중 대부분은 여전히 운영되고 있습니다.
리마누프에서 브라운스빌까지
그는 1898년 7월 29일 오스트리아-헝가리 제국 갈리시아의 리마누프(Rymanów)에서 폴란드 정통파 유대인 가정의 아들로 태어났으며, 유아기에 미국으로 이주했습니다. 그들은 로어 이스트 사이드의 방 두 칸짜리 아파트에 살며 집에서는 이디시어를 사용했습니다. 1907년 브루클린 브라운스빌로 이사하여 식료품점을 운영했습니다. 그의 이름은 이민 과정의 우연으로 결정되었습니다. 학교 관계자가 "이지(Izzy)"라는 이름을 듣고 공식 명칭인 이시도르(Isidor)로 기록한 것입니다.
전통과의 결별은 일찍이 깔끔하게 이루어졌습니다. 코페르니쿠스와 지동설에 관한 책을 읽은 소년은 부모님께 무신론을 선언했습니다. "모든 게 아주 간단해요... 신이 왜 필요하죠?" 그는 성인식(바르 미츠바) 때 전등에 관한 연설을 이디시어로 하는 것으로 타협했습니다.
코넬, 컬럼비아, 그리고 방랑하는 펠로우십
1916년 코넬 대학교에 전기공학 전공으로 입학했다가 화학으로 전과하여 1919년 6월 망간의 산화 상태에 관한 졸업 논문으로 학위를 받았습니다. 1922년 화학 대학원생으로 컬럼비아 대학교에 돌아왔으나 물리학으로 방향을 틀었고, 1926년 앨버트 윌스(Albert Wills)의 지도하에 결정의 주요 자기 감수율에 관한 논문으로 박사 학위를 받았습니다.
그를 만든 것은 그 후 2년이었습니다. 바너드 펠로우로서 1,500달러를 지원받아 유럽으로 건너간 그는 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger), 아르놀트 좀머펠트(Arnold Sommerfeld), 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg), 닐스 보어(Niels Bohr), 볼프강 파울리(Wolfgang Pauli), 그리고 결정적으로 함부르크의 오토 슈테른(Otto Stern)과 함께 연구했습니다. 슈테른의 분자 빔 기술은 라비의 평생 연구 과제가 되었지만, 슈테른의 방식과는 달랐습니다.
그 방법
라비의 개선은 순수한 실험적 우아함 그 자체였습니다. 슈테른의 방법은 다루기 힘든 불균일 자기장을 필요로 했습니다. 라비는 이를 각도를 둔 균일 자기장으로 대체하여 원자가 프리즘을 통과하는 빛처럼 편향되도록 했습니다. 장치는 줄어들고 정확도는 높아졌습니다.
1929년 연봉 3,000달러의 강사로 컬럼비아 대학교 교직원이 되었고 1937년 정교수가 된 그는 분자 빔 실험실을 세웠습니다. 1930년대에 그레고리 브라이트(Gregory Breit)와 함께 브라이트-라비 방정식을 개발하고 나트륨, 리튬 화합물, 수소, 중수소의 핵자기 모멘트를 측정했습니다. 1937년에서 1939년 사이, 폴리카프 쿠슈(Polykarp Kusch), 시드니 밀먼(Sidney Millman), 제롤드 자카리아스(Jerrold Zacharias)와 함께 핵자기공명을 완성했습니다. 이는 미세한 진동장을 사용하여 원자핵의 자기적 성질을 읽어내는 기술입니다. 결과는 놀라웠습니다. 양성자의 자기 모멘트는 예측치인 1이 아닌 2.785 핵자기자손으로 나타났으며, 이 차이를 설명하기 위해 이론을 재구성해야 했습니다. 그 결과 "원자핵의 자기적 성질을 기록하는 공명 방법"으로 1944년 노벨 물리학상을 받았습니다.
레이더, 트리니티, 그리고 거부
1940년 MIT 방사선 연구소에 합류하여 1942년 3월 부소장 겸 제4부서장이 되었습니다. 그는 3cm 마그네트론 개발을 주도했고, 노먼 램지(Norman Ramsey)의 지휘 아래 1941년 5월까지 최초의 3cm 도파관 레이더를 생산했습니다. 이는 H2X 폭격 레이더와 고해상도 함상 레이더의 기반 기술이 되었습니다.
맨해튼 프로젝트의 자문역을 맡았으나 로스앨러모스로 이주하는 것은 거부했습니다. 그와 로버트 배처(Robert Bacher)는 오펜하이머(Oppenheimer)를 설득하여 연구소를 군대가 아닌 민간인이 운영하게 했으며, 이는 연구소 운영 방식 전반에 영향을 미쳤습니다. 1945년 7월 트리니티 실험에서 그는 폭발 위력 내기에서 18킬로톤을 예측하여 실제 18.6킬로톤과 가장 근접한 결과를 냈습니다.
1950년 일반자문위원회는 수소폭탄 개발에 만장일치로 반대했습니다. 라비는 더 나아가 엔리코 페르미(Enrico Fermi)와 함께 도덕적, 기술적 이유로 반대했습니다. 트루먼은 이를 묵살했습니다. 라비는 "압박에 굴복한 트루먼을 결코 용서하지 않을 것"이라며 "그는 그것이 무엇을 의미하는지 전혀 이해하지 못했다"고 말했습니다. 1954년 오펜하이머 보안 청문회에서 그는 가장 신랄한 증인이었습니다. "우리는 원자폭탄을 가지고 있고, 일련의 슈퍼 폭탄도 가지고 있습니다. 더 무엇을 원하십니까, 인어라도 원하십니까?"
기관 설립자
1945년부터 1949년까지 그는 노벨상 수상자 2명과 미래의 수상자 11명을 배출한 컬럼비아 대학교 물리학과 학과장을 역임했습니다. 1947년 1월, 그는 노먼 램지와 함께 9개 대학 연합을 결성하여 브룩헤이븐 국립연구소를 설립했습니다. 1950년 유네스코 대표로서 지역 국제 연구소를 제안했고, 1952년 피렌체 회의를 통해 CERN이 탄생했습니다. 보어, 하이젠베르크, 아말디(Amaldi)의 축하 편지가 그의 사무실에 액자에 걸려 있었습니다. 1952년부터 1956년까지 AEC 일반자문위원회 위원장을, 1956년부터 1957년까지 과학자문위원회 위원장을 지냈으며, 1957년 10월 스푸트니크 위기 당시 아이젠하워에게 조언하여 대통령 과학자문위원회를 상설 기관으로 만들었습니다.
이시도르가 천재라 불리는 이유
그가 보여준 능력은 실험 설계의 경제성, 즉 장치를 보고 그 안에 숨겨진 더 단순한 기계를 찾아내는 능력이었습니다. 슈테른의 빔은 제어하기 어려운 자기장이 필요했지만, 라비의 통찰력은 기울어진 균일 자기장이 더 적은 하드웨어와 더 높은 정밀도로 같은 일을 할 수 있다는 것이었습니다. 이는 누군가 생각해내면 당연해 보이지만 그전까지는 아무도 떠올리지 못한 아이디어였습니다. 이 단순화에서 핵 모멘트 측정, 이론가들이 원자핵을 재고하게 만든 비정상적인 양성자 결과, 노벨상, 그리고 궁극적으로 자기공명영상이 탄생했습니다. 두 번째이자 더 드문 재능은 사람과 구조에 대한 판단력이었습니다. 그는 13명의 노벨상 수상자를 배출한 컬럼비아 학과를 구성했고, 브룩헤이븐을 공동 설립했으며, CERN을 탄생시켰고, 미국 대통령실 내에 과학 자문 제도를 제도화했습니다.
반론도 제기되어야 하며, 그 자신도 이를 뒷받침합니다. 그는 공통된 의견으로 끔찍한 교사였습니다. 노먼 램지는 그의 강의를 "꽤 끔찍하다"고 했고, 윌리엄 니렌버그(William Nierenberg)는 "정말 형편없는 강사"라고 했습니다. 그의 상은 법칙이 아닌 방법에 대한 것이었으며, 그는 자연의 새로운 원리를 발견하지 못했고, 그의 연구를 유명하게 만든 영상 기술은 수십 년 후 다른 사람들에 의해 실현되었습니다. 또한 그는 여성 과학자에 대해 노골적으로 차별적인 견해를 가지고 있었으며, 여성이 물리학자가 될 수 없다고 믿어 여성 박사나 박사후 연구원을 지도한 적이 없습니다. '천재'라는 단어가 무엇을 의미하든, 그것이 사람에 대한 판단이 항상 옳다는 것을 의미하지는 않습니다.
유산
그의 영예는 1939년 뉴컴 클리블랜드 상과 1942년 엘리엇 크레슨 메달부터 1944년 노벨상, 1948년 공로 훈장과 영국 국왕 훈장, 1956년 프랑스 레지옹 도뇌르 훈장, 1967년 닐스 보어 국제 금메달과 원자 평화상, 1982년 외르스테드 메달, 1985년 공공 복지 메달, 1986년 배니바 부시 상에 이르기까지 다양합니다. 컬럼비아 대학교는 1964년 그를 최초의 대학 교수로 임명했습니다. 1967년 교수직에서 은퇴했고 1988년 1월 11일 리버사이드 드라이브의 자택에서 사망했습니다. CERN에는 그의 이름을 딴 도로가 있고, 컬럼비아 대학교에는 장학 프로그램이 있으며, 선진국의 거의 모든 병원에는 MRI 스캐너가 있습니다.
