Ses intérêts de recherche comprenaient la structure fine du spectre de l’hydrogène et des lasers.
Willis Lamb, physicien américain (Nobel 1955)
Le lauréat du prix Nobel Willis Eugene Lamb Jr est décédé le 15 mai 2008 à Tucson, en Arizona. Willis était une figure dominante de la physique du XXe siècle et l’un des derniers physiciens à exceller à la fois en théorie et en expérience. Freeman Dyson, dans sa contribution au Lamb Festschrift de 1977, a écrit : « Cher Willis, vous et Fermi étiez les seuls physiciens que j’ai connus qui se tenaient au premier rang à la fois en tant que théoriciens et en tant qu’expérimentateurs.
Willis est né à Los Angeles le 12 juillet 1913. L’aîné de trois garçons, il a dû faire face à une grave maladie des yeux toute sa vie. Adolescent, il était champion d’échecs au niveau national et était déchiré entre une carrière aux échecs ou en sciences. Heureusement, il a choisi la science. Alors qu’il était étudiant de premier cycle en chimie à l’Université de Californie à Berkeley, le physico-chimiste Gilbert Lewis lui a conseillé de se lancer dans les sciences expérimentales. Lewis a souligné que si Willis manquait d’idées, il pourrait toujours polir le verre dans le laboratoire. Mais Willis n’a pas été convaincu et a décidé d’étudier la physique théorique sous J. Robert Oppenheimer. Bien qu’il ait décrit sa relation avec Oppenheimer comme « forte », cela n’a pas toujours été facile. Willis se souvient qu’une fois à la fin des années 1930, il disait : « Quand la guerre arrivera… ». Oppenheimer l’a interrompu avec: « Il n’y aura pas de guerre.
La thèse de Willis portait sur les propriétés électromagnétiques des noyaux et sur la capture des neutrons. Bien que travailler avec Oppenheimer ait été stimulant et enrichissant, les deux hommes n’ont jamais publié ensemble. Ils étaient intellectuellement orthogonaux. Oppenheimer a peint à grands traits sans calculs impliqués, tandis que Willis s’est délecté d’analyses et de calculs détaillés.
En tant qu’étudiant diplômé, Willis a montré un sens étrange pour choisir des problèmes intéressants et les résoudre avec soin. Il a été le premier à démontrer l’émission sans recul de rayonnement à partir de noyaux enfermés dans un réseau cristallin. Rudolf Mössbauer a découvert plus tard cet effet expérimentalement, et Hans Frauenfelder l’a surnommé l’effet Lamb-Mössbauer.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Willis a travaillé sur le radar à Columbia. Cette expertise, associée à sa connaissance approfondie de la théorie quantique, l’a mis en bonne position pour effectuer ses fameuses mesures de décalage de niveau (c’est-à-dire le décalage de Lamb) dans l’atome d’hydrogène peu après la guerre. En effet, il a utilisé l’atome comme laboratoire pour étudier les propriétés quantiques du vide. Il a ainsi ouvert le champ de l’électrodynamique quantique moderne (QED). Selon le traitement relativiste de Dirac de l’atome d’hydrogène, les niveaux 2 s et 2 p devraient avoir la même énergie. En fait, en raison de l’émission et de la réabsorption virtuelles des photons, le niveau 2 s est supérieur de 1057,8 MHz au niveau 2 p , tel que mesuré en 1946 et 1947 par Willis et Robert Retherford.
L’expérience de décalage de Lamb a marqué un tournant dans la physique moderne. Cela a stimulé des personnes telles que Julian Schwinger et Richard Feynman à développer la QED relativiste et la théorie moderne de la renormalisation.
Willis a décrit à ses amis sa première rencontre avec Dirac, au cours de laquelle Dirac l’a félicité pour son travail posté avec Lamb. Willis a répondu: « J’aurais préféré découvrir l’équation de Dirac », ce à quoi Dirac a répondu: « De telles choses étaient plus faciles à l’époque. »
Après avoir passé son premier âge d’or (1945-1950) à Columbia, Willis a déménagé à l’Université de Stanford. Cependant, Willis n’était pas totalement heureux là-bas et a décidé de passer à autre chose. Il a occupé un Morris Loeb Lectureship à l’Université de Harvard en 1953-1954. En 1955, l’année où il a remporté le prix Nobel de physique, il a été attiré à l’Université d’Oxford, où il a été nommé à la prestigieuse chaire Wykeham en tant que professeur de physique théorique.
Au début des années 1960, lorsque l’université de Yale lui offre la possibilité de réintégrer le laboratoire, Willis accepte. Ses années à Yale ont constitué son deuxième âge d’or. Il a eu de nombreux étudiants et a produit de superbes articles en physique théorique et expérimentale, en particulier sur les effets non linéaires en physique laser et en spectroscopie laser.
Par exemple, les non-linéarités de saturation dans le milieu de gain atomique conduisent à un creux – connu sous le nom de creux de Lamb – dans la puissance de sortie d’un laser hélium-néon. La largeur du creux est régie par l’élargissement de la durée de vie, qui est beaucoup plus étroit que l’élargissement Doppler qui caractérise le profil de gain. Cet élargissement de la durée de vie est à la base de la spectroscopie Lamb dip. Willis plaisanterait en disant qu’il était plus célèbre pour la trempette Lamb que pour le quart Lamb.
Un autre aspect subtil de la physique laser non linéaire se pose dans la théorie quantique du laser, dans laquelle les atomes et la lumière sont traités mécaniquement quantique. Les statistiques correctes des photons laser ne peuvent être calculées que lorsque les non-linéarités de saturation sont incluses dans la théorie. Ces non-linéarités jouent un rôle important dans l’analogie entre le laser et le condensat de Bose-Einstein.
Willis se souciait profondément de ses élèves, comme l’illustre l’anecdote suivante. Lors d’une visite à notre ranch du Nouveau-Mexique, Willis, mon fils de 14 ans, Steven Willis Scully, et moi prenions le petit déjeuner. Willis n’était pas du matin, alors Steven a essayé d’entamer une conversation en demandant : « Comment vont les enfants ? Willis a répondu: «Je n’ai pas d’enfants, Steve. Mes étudiants diplômés sont mes enfants.
Willis était un excellent conseiller. Par exemple, après que nous nous soyons mis d’accord sur un problème, je le travaillais de toutes les manières possibles, générant souvent des pages de calculs. Ensuite, Willis passait de longues heures à passer en revue les résultats et à mettre au point la physique.
Au début des années 1970, le Centre des sciences optiques de l’Université de l’Arizona se développait rapidement et nous avons convaincu Willis de rejoindre le centre en 1973. Là, Willis travaillait principalement avec des post-doctorants et des professeurs, mais n’avait pas d’étudiants diplômés. Ses principaux intérêts étaient les aspects fondamentaux de la physique quantique et statistique, la physique computationnelle et certains aspects de la philosophie de la physique. Il a été actif dans la recherche jusqu’à ses quatre-vingt-dix ans.
Willis est rappelé et célébré par tous ceux qui l’ont connu et par la grande communauté de physiciens dont la science a fait avancer la science grâce à ses contributions.
Biographique Willis Lamb (1913-2008) ; Le prix Nobel de physique 1955
Willis Eugene Lamb, Jr. est né le 12 juillet 1913 à Los Angeles, en Californie. Son père Willis Eugene Lamb, né dans le Minnesota, était de profession ingénieur en téléphonie et sa mère Marie Helen Metcalf venait du Nebraska. À l’exception de trois ans de scolarité à Oakland, en Californie, il a fait ses études dans les écoles publiques de Los Angeles, en Californie. En 1930, il est entré à l’Université de Californie à Berkeley et a obtenu un BS (chimie) en 1934. Son travail de diplôme en physique théorique à la même université a conduit au doctorat. diplôme en 1938. Sa recherche de thèse sur les propriétés électromagnétiques des systèmes nucléaires a été dirigée par le professeur JR Oppenheimer.
Il est allé à l’Université de Columbia en tant qu’instructeur de physique en 1938, est devenu associé (1943), professeur adjoint (1945), professeur associé (1947) et professeur en 1948. De 1943 à 1951, il a également été associé au Columbia Radiation Laboratory où la recherche décrite dans la conférence Nobel a été effectuée. En 1951, il est allé à l’Université de Stanford en Californie en tant que professeur de physique. De 1953 à 1954, il a été chargé de cours Morris Loeb à l’Université de Harvard. De 1956 à 1962, il a été membre du New College et professeur Wykeham de physique à l’Université d’Oxford, en Angleterre. En 1962, il devient professeur de physique Henry Ford II à l’Université de Yale, New Haven, Connecticut.
Ses recherches ont porté sur les sujets suivants : théorie des interactions des neutrons et de la matière, théories des champs de la structure nucléaire, théories de la désintégration bêta, gamme de fragments de fission, fluctuations des gerbes de rayons cosmiques, production de paires, problèmes ordre-désordre, éjection de électrons par atomes métastables, interactions quadrupolaires dans les molécules, corrections diamagnétiques pour les expériences de résonance nucléaire ; théorie et conception d’oscillateurs à magnétons, théorie d’un spectroscope micro-onde, étude de la structure fine de l’hydrogène, du deutérium et de l’hélium ; théorie des déplacements de niveau d’énergie électrodynamique.
En 1953, il reçoit le Rumford Premium de l’Académie américaine des arts et des sciences. L’Université de Pennsylvanie a décerné un diplôme honorifique de D.Sc. sur lui en 1954. Il a reçu le Research Corporation Award en 1955. Il est membre de l’Académie nationale des sciences et membre de l’American Physical Society. En 1939, il épouse Ursula Schaefer, une étudiante allemande.
Affiliation au moment de l’attribution : Université de Stanford, Stanford, Californie, États-Unis
Motivation du prix : « pour ses découvertes concernant la structure fine du spectre de l’hydrogène »
Ses travaux : Selon le modèle atomique de Niels Bohr, un photon est émis lorsqu’un électron descend à un niveau d’énergie inférieur. Il en résulte un spectre avec des lignes correspondant aux différents niveaux d’énergie des différents atomes. Il est apparu que les lignes étaient divisées en plusieurs lignes proches les unes des autres, ce que Paul Dirac a tenté d’expliquer dans une théorie. Cependant, en 1947, Willis Lamb a utilisé des mesures précises pour établir ce qui est devenu connu sous le nom de décalage de Lamb : ce qui aurait dû être un seul niveau d’énergie dans l’atome d’hydrogène selon la théorie de Dirac était en fait deux niveaux proches avec une petite différence d’énergie.
Physicien Willis Lamb (1913-2008)
Willis Eugene Lamb Jr. était un physicien américain qui a reçu le prix Nobel de physique pour avoir découvert une différence infime dans les niveaux d’énergie d’un atome d’hydrogène. Ses découvertes ont conduit à une réévaluation du concept de base lié à l’application de la théorie quantique à l’électromagnétisme. Cette déviation du niveau d’énergie d’un électron en orbite autour du noyau d’un atome d’hydrogène est connue sous le nom de « décalage de Lamb ». La découverte a grandement affecté le concept de la théorie quantique liée à la matière. Il a partagé le prix Nobel avec le physicien germano-américain, Ploykarp Kusch, qui était également arrivé aux mêmes conclusions en faisant l’expérience de manière indépendante.
En 1939, à l’âge de 26 ans, il a prédit un effet qui a été prouvé 20 ans plus tard sous le nom d’« effet Mossbauer », également connu sous le nom d’« effet Lamb-Dicke-Mossbauer ». Ses recherches ont porté sur des sujets tels que la théorie des interactions entre la matière et les neutrons, la gamme de fragments de fission, les théories de la structure nucléaire, les fluctuations des gerbes de rayons cosmiques, les théories de la désintégration bêta, la production de paires, les problèmes d’ordre-désordre, les interactions quadripolaires dans les molécules et les corrections diamagnétiques. pour la résonance nucléaire. Il a également étudié la conception d’oscillateurs à magnétron, la théorie des déplacements de niveau d’énergie électrodynamique, la théorie du spectroscope à micro-ondes et la structure fine des atomes d’hydrogène, d’hélium et de deutérium.
Découvertes/inventions : décalage de Lamb, théorie du laser, optique quantique
Enfance et petite enfance
Willis E. Lamb est né à Los Angeles, Californie, États-Unis, le 12 juillet 1913. Son père, Willis Eugene, était ingénieur en téléphonie et sa mère était Marie Helen Metcalfe.
Il avait un jeune frère nommé Perry.
Il a d’abord étudié pendant trois ans à Oakland, en Californie, puis a rejoint une école publique à Los Angeles.
Il est diplômé de la «Los Angeles High School» avec les mathématiques, la physique et la chimie comme matières principales.
Il s’est inscrit à l’Université de Californie à Berkeley en 1930 et a obtenu un baccalauréat ès sciences en chimie de l’université en 1934.
Il a étudié la physique théorique et a fait sa thèse de doctorat sous la direction de J. Robert Oppeheimer qui a ensuite dirigé le projet Manhattan.
Lamb a reçu son doctorat de « l’Université de Californie » à Berkeley en 1938 pour sa thèse sur les propriétés électromagnétiques des systèmes nucléaires.
Carrière
Willis E. Lamb a rejoint la faculté du département de physique de « Columbia University » en 1938 en tant qu’« instructeur en physique ». Il est devenu « associé » en 1943, « professeur adjoint » en 1945, « professeur associé » en 1947 et professeur titulaire en 1948.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, il a travaillé au «Columbia University Radiation Laboratory» de 1943 à 1951 sur la façon de fabriquer des sources pour radar qui pourraient produire des micro-ondes plus courtes à des fréquences plus élevées. Ce travail l’a aidé à remporter le prix Nobel plus tard.
En avril 1947, il a réalisé une expérience avec laquelle il a pu découvrir le déplacement des niveaux d’énergie d’un atome d’hydrogène, connu plus tard sous le nom de «décalage de Lamb».
Il a enseigné la spectroscopie atomique en tant que « professeur de physique » à « l’Université de Stanford » de 1951 à 1956.
Il a également été « Morris Loeb Lecturer » à la « Harvard University » de 1953 à 1954.
Il a été ‘Wykeham Professor of Physics’ et Fellow du ‘New College’ à ‘l’Université d’Oxford’ en Angleterre de 1956 à 1962.
Il a rejoint la « Yale University » en tant que « Henry Ford II Professor of Physics » en 1962 et est devenu « J. Willard Gibbs professeur de physique en 1972. Il a occupé ce poste jusqu’en 1974.
Il a rejoint le ‘University of Arizona Optical Sciences Center’ en 1974 et est devenu ‘Regent’s Professor of Physics and Optical Sciences’ en 1990.
Il a travaillé depuis son bureau sur le campus de l’Université de l’Arizona après avoir pris sa retraite de l’enseignement actif à l’université en 2002.
Grands travaux
Williams E. Lamb a écrit une série d’articles qui ont été publiés dans la revue « Physical Review » de 1947 à 1953. Ces articles étaient considérés comme des classiques par les atomistes du monde entier.
Récompenses et réalisations
Williams E. Lamb a reçu le « Rumford Premium Award » de « l’American Academy of Arts and Sciences » en 1953.
Un D.Sc. honoraire. diplôme lui a été conféré par « l’Université de Pennsylvanie » en 1954.
Il a reçu le prix Nobel de physique en 1955 et le « Research Corporation Award » la même année.
Il a reçu la « médaille Einstein » de la « Society for Optical and Quantum Electronics » en 1992.
Il a reçu le ‘Guthrie Award’ de la ‘Physical Society of London’.
Il a été élu à la « National Academy of Sciences » et a été nommé « membre honoraire » de la « Optical Society of America » en 1999.
Il a également été nommé « Fellow of the American Physical Society » et « Membre étranger de la Royal Society of Edinburgh ».
Il a reçu la « Médaille nationale des sciences », la plus haute distinction nationale pour un travail scientifique, en 2000.
Il était titulaire de diplômes honorifiques de « l’Université d’Oxford », de « l’Université de Yale », de la « Yeshiva University », du « Gustavus Adolphus College » et de la « Columbia University ».
Vie personnelle et héritage
En 1939, il épousa Ursula Schaefer, une étudiante allemande en histoire associée à l’« Université de l’Arizona ».
Après la mort d’Ursula en 1996, il a épousé Bruria Kaufman, une physicienne israélienne qu’il avait rencontrée en Colombie en 1941, la même année et a divorcé plus tard.
Son troisième mariage était avec Elsie Wattson le 26 janvier 2008 qu’il avait rencontré il y a 27 ans. Il n’a eu d’enfant d’aucun de ces mariages.
Willis Eugene Lamb est décédé des suites de complications dues à des calculs biliaires au University Medical Center de Tucson, Arizona, États-Unis, le 15 mai 2008 à l’âge de 94 ans.
Le ‘Willis E. Lamb Award’ pour ‘Laser Science and Quantum Optics’ a été lancé par la ‘Physics of Quantum Electronics (PQE)’ en 1998 et est décerné chaque année aux scientifiques pour leurs contributions exceptionnelles au domaine de la théorie quantique.
Anecdotes
Willis E. Lamb a été décrit par un autre physicien de l’UA, William A. Wing, comme « l’un des rares physiciens qui continue encore et encore, continue d’explorer tout au long de sa carrière ». Ses collègues ont trouvé son éthique de travail inspirante et l’ont qualifié de «vrai géant dans son domaine».
Willis Lamb (1913-2008)
Willis Eugene Lamb, Jr. était un physicien américain et co-lauréat, avec Polykarp Kusch, du prix Nobel de physique en 1955 « pour ses découvertes concernant la structure fine du spectre de l’hydrogène ». Son travail expérimental a stimulé des améliorations dans les théories quantiques des phénomènes électromagnétiques.
https://pubs.aip.org/physicstoday/article/61/11/72/413157/Willis-Eugene-Lamb-Jr
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1955/lamb/biographical/
https://www.thefamouspeople.com/profiles/willis-lamb-7624.php