Ayant rejoint la faculté de l’Université de Columbia en tant que professeur agrégé de physique en 1948, Townes a été nommé professeur en 1950. Il a été directeur exécutif du Columbia Radiation Laboratory de 1950 à 1952 et président du département de physique de 1952 à 1955. De 1959 à 1961, il était en congé de l’Université de Columbia pour occuper le poste de vice-président et directeur de la recherche de l’Institute for Defence Analyzes à Washington, DC, une organisation à but non lucratif qui conseillait le gouvernement américain et était gérée par onze universités.
En 1961, le Dr Townes a été nommé prévôt et professeur de physique au Massachusetts Institute of Technology. En tant que prévôt, il partageait avec le président la responsabilité de la supervision générale des programmes d’enseignement et de recherche de l’Institut. En 1966, il devient Institute Professor au MIT, puis démissionne la même année de son poste de Provost afin de reprendre des recherches plus intensives, notamment dans les domaines de l’électronique quantique et de l’astronomie. Il a été nommé professeur d’université à l’Université de Californie en 1967. À ce poste, le Dr Townes participe à l’enseignement, à la recherche et à d’autres activités sur plusieurs campus de l’Université, bien qu’il soit situé sur le campus de Berkeley.
En 1955 et 1956, Townes a été boursier Guggenheim et chargé de cours Fulbright, d’abord à l’Université de Paris, puis à l’Université de Tokyo. Il a été conférencier national pour Sigma Xi et a également enseigné pendant les sessions d’été à l’Université du Michigan et à l’École internationale de physique Enrico Fermi en Italie, en tant que directeur d’une session en 1963 sur la lumière cohérente. À l’automne 1963, il était Scott Lecture à l’Université de Toronto. Plus récemment (2002-2003), il a été chargé de cours Karl Schwarzschild en Allemagne et chargé de cours Birla et Schroedinger en Inde.
En plus du prix Nobel, Townes a reçu le prix Templeton, pour ses contributions à la compréhension de la religion, et un certain nombre d’autres prix ainsi que 27 diplômes honorifiques de diverses universités.
Le Dr Townes a siégé à un certain nombre de comités scientifiques conseillant des agences gouvernementales et a été actif dans des sociétés professionnelles. Cela comprend être membre et vice-président du comité consultatif scientifique auprès du président des États-Unis, président du comité consultatif pour le premier atterrissage humain sur la lune et président du comité du ministère de la Défense sur le missile MX. Il a également siégé aux conseils d’administration de General Motors et de Perkins Elmer Corporations.
Le Dr Townes et sa femme (l’ancienne Frances H. Brown; ils se sont mariés en 1941) vivent au 1988 San Antonio Avenue, Berkeley, Californie. Ils ont quatre filles, Linda Rosenwein, Ellen Anderson, Carla Kessler et Holly Townes.
Charles H. Townes et l’invention du Maser
Le 28 juillet 1915, le physicien américain et lauréat du prix Nobel Charles Hard Townes est né. Townes était connu pour ses travaux concernant la théorie et l’application du maser, pour lesquels il a obtenu le brevet fondamental, et d’autres travaux en électronique quantique associés à la fois aux dispositifs maser et laser. « J’ai l’impression que j’ai très rarement travaillé dans ma vie. Je passe du bon temps. J’explore. Je joue à un jeu, je résous des énigmes et je m’amuse, et pour une raison quelconque, les gens ont accepté de me payer pour cela. Officiellement, j’étais censé prendre ma retraite il y a des années, mais prendre ma retraite de quoi ? Pourquoi arrêter de s’amuser ? – tel que cité dans Charles Townes, Inventor of the Laser, Nobel Laureate, Believer (2015)
Jeunesse et éducation
Charles H. Townes est né à Greenville, en Caroline du Sud, fils de Henry Keith Townes, avocat, et d’Ellen Sumter Townes. Dans sa jeunesse, il s’est intéressé aux sciences biologiques et naturelles. Townes est entré à l’Université Furman dans sa ville natale à l’âge de 16 ans et s’est intéressé à la physique Il a obtenu son BS en physique et son BA en langues modernes à l’Université Furman, obtenant son diplôme summa cum laude en 1935, à l’âge de 19 ans lui depuis son premier cours sur le sujet au cours de sa deuxième année à l’université. Par conséquent, Townes a terminé ses travaux pour la maîtrise ès arts en physique à l’Université Duke en 1937 avec une thèse de maîtrise sur le générateur de van der Graafs, puis a commencé ses études supérieures au California Institute of Technology, dont il a obtenu un diplôme doctorat en 1939 avec une thèse sur la séparation isotopique et les spins nucléaires.
Applications de la Seconde Guerre mondiale et des micro-ondes
Pendant la Seconde Guerre mondiale, il a travaillé sur des systèmes de bombardement radar aux Bell Telephone Laboratories dans la conception de systèmes de bombardement radar et possède un certain nombre de brevets dans des technologies connexes. À partir de là, il a tourné son attention vers l’application de la technique des micro-ondes de la recherche radar en temps de guerre à la spectroscopie, qu’il prévoyait comme fournissant un nouvel outil puissant pour l’étude de la structure des atomes et des molécules et comme une nouvelle base potentielle pour le contrôle des ondes électromagnétiques . Le domaine qui intéressait le plus Townes était l’utilisation des micro-ondes (rayonnement à basse fréquence) pour étudier la structure de la matière. Townes a été nommé professeur en 1950 à l’Université Columbia, où il a poursuivi ses recherches en physique des micro-ondes, en étudiant en particulier les interactions entre les micro-ondes et les molécules, et en utilisant les spectres micro-ondes pour l’étude de la structure des molécules, des atomes et des noyaux. Il a été directeur exécutif du Columbia Radiation Laboratory de 1950 à 1952.
Le Maser
En 1951, il conçoit une nouvelle façon de créer des faisceaux intenses et précis de rayonnement cohérent pour lesquels il invente l’acronyme maser (pour Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Ce phénomène, connu des physiciens depuis au moins 1917 quand Albert Einstein en montra l’existence, est celui par lequel des atomes sous l’influence d’un champ électromagnétique appliqué émettent des photons. Début 1954, première amplification et génération d’ondes électromagnétiques par émission stimulée ont été obtenus avec HJ Zeiger et James P. Gordon La contribution essentielle de Townes a été d’identifier et de créer des conditions dans lesquelles un grand nombre d’atomes se trouvaient dans un état instable de haute énergie dans lequel ils émettraient plus d’énergie qu’ils n’en absorbaient. Lorsque le même principe a été appliqué à des fréquences plus élevées, le terme laser a été utilisé (le mot lumière remplaçant le mot micro-onde). Avec la collaboration d’AL Schawlow, Townes a décrit les conditions nécessaires au fonctionnement des masers dans différentes régions de longueur d’onde, à savoir les parties infrarouge, visible et ultraviolette du spectre. Ces appareils étaient connus sous le nom de masers optiques, et le premier a été construit en 1960 par Theodore H. Maiman.
Poursuite du développement du Maser
En 1953, Townes, James P. Gordon et HJ Zeiger ont construit le premier maser à l’ammoniac à l’Université de Columbia. Cet appareil utilisait l’émission stimulée dans un flux de molécules d’ammoniac sous tension pour produire une amplification des micro-ondes à une fréquence d’environ 24,0 gigahertz De 1959 à 1961, il était en congé de l’Université de Columbia pour occuper le poste de vice-président et directeur de la recherche de l’Institut for Defense Analyses à Washington, DC, une organisation à but non lucratif qui conseillait le gouvernement américain et était gérée par onze universités. Entre 1961 et 1967, Townes a été à la fois prévôt et professeur de physique au Massachusetts Institute of Technology. Puis, en 1967, il a été nommé professeur de physique à l’Université de Californie à Berkeley, où il est resté pendant près de 50 ans. Entre 1966 et 1970.
Le prix Nobel de physique
Pour sa création du maser, Townes ainsi que Nikolay Basov et Alexander Prokhorov ont reçu le prix Nobel de physique en 1964. Townes a également développé l’utilisation des masers et des lasers pour l’astronomie, a fait partie d’une équipe qui a découvert pour la première fois des molécules complexes dans l’espace et a déterminé la masse du trou noir supermassif au centre de la galaxie de la Voie lactée. Les réalisations scientifiques de Townes ont toujours été guidées par de forts sentiments religieux. Son article marquant de 1966 dans le magazine Think d’IBM, «The Convergence of Science and Religion», a tenté de réconcilier les camps parfois en guerre. Pour Townes, la science était la poursuite de la compréhension de l’ordre de l’univers, la religion la poursuite de la compréhension et de l’acceptation du sens de l’univers.
Un scientifique prolifique
Outre plus de 125 articles scientifiques, il a écrit «Microwave Spectroscopy» (1955, avec le Dr Schawlow) et deux mémoires, «Making Waves» (1995) et « How the Laser Happened : Adventures of a Scientist » (2002). Le président Ronald Reagan lui a décerné la Médaille nationale des sciences en 1982, et en 2005, il a reçu le prix Templeton pour ses contributions à la compréhension spirituelle. Charles H. Townes est décédé le 27 janvier 2015, à l’âge de 99 ans.
Charles Townes, pionnier du laser, découvreur de trous noirs,
Charles Townes, un physicien qui a remporté le prix Nobel pour son rôle dans l’invention du laser est décédé mardi à 99 ans. On se souvient surtout de Townes pour avoir imaginé les principes de base du laser alors qu’il était assis sur un banc de parc. Plus tard dans la vie, il a conseillé le gouvernement américain et a aidé à découvrir les secrets de notre galaxie de la Voie lactée. À travers tout cela, il a maintenu une foi religieuse profonde. « Il était vraiment l’une de ces rares personnes qui pouvaient être un chercheur scientifique profondément pensant et pourtant, en même temps, être un chrétien profondément pieux », déclare Reinhard Genzel, directeur de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching, en Allemagne. Townes est né en 1915 à Greenville, en Caroline du Sud. Il a terminé l’université à 19 ans. Mais souvent, son intelligence n’était pas la première chose que les gens remarquaient.
« C’était un gentleman du Sud. C’était juste une personne très gentille », explique Elsa Garmire, une physicienne de Dartmouth qui a étudié avec Townes lorsqu’il enseignait au MIT dans les années 1960. « En même temps, il était très dévoué et déterminé à propos de ce qu’il faisait. » C’est cette détermination qui a conduit Townes à proposer l’idée d’un laser, un appareil qui envoie un faisceau lumineux de particules lumineuses soigneusement synchronisées.
Townes voulait utiliser la lumière laser comme outil de précision pour ses recherches sur les molécules. Il a passé beaucoup de temps à réfléchir à des appareils similaires qui ne fonctionnaient pas tout à fait. Enfin, le concept de base d’un laser lui est venu au printemps 1951, alors qu’il était assis sur un banc de parc à Washington DC. . À l’époque, il faisait de la recherche fondamentale à l’Université de Columbia. Mais ses anciens employeurs (à l’aile de recherche d’AT&T connue sous le nom de Bell Labs) étaient également intéressés par son idée et lui ont demandé de consulter. Ils voulaient utiliser des lasers pour la communication.
Avance rapide de plus d’un demi-siècle, et tout Internet utilise des lasers pour envoyer des informations via des câbles à fibres optiques. Les DVD et les disques Blu-ray utilisent également des lasers, tout comme les médecins (pour réparer les yeux, entre autres), les ingénieurs (pour couper le matériel) et les travailleurs de nombreuses autres professions. La découverte de Townes lui a valu des distinctions scientifiques, mais elle l’a également rendu très influent au sein du gouvernement. Il a donné des conseils sur le programme Apollo de la NASA dans les années 1960 et 1970, et il a aidé à fonder un groupe secret de scientifiques de la guerre froide (un collectif connu sous le nom de JASON) qui a donné des conseils francs au Pentagone sur tout, des sous-marins soviétiques aux satellites espions. Townes était un ardent défenseur du contrôle des armements et soutenait une interdiction internationale des essais nucléaires.
Il a reçu le prix Nobel en 1964 pour sa découverte des principes du laser. Townes a partagé son prix avec Nicolay Basov et Aleksandr Prokhorov, qui ont développé indépendamment la même idée alors qu’ils travaillaient en Union soviétique. Peu de temps après, Townes a abandonné les lasers. « Il a dit, eh bien, beaucoup de gens y travaillaient et il voulait aller là où il pourrait apporter des contributions majeures », a déclaré Garmire. Townes est devenu astronome à l’Université de Californie à Berkeley. C’est à peu près au moment où Genzel l’a rencontré. « C’était une personne tellement merveilleuse, toujours optimiste et toujours curieuse », dit Genzel.
Townes et Genzel ont étudié les étoiles et les galaxies pendant des années. En 1985, ils ont découvert le trou noir qui vit au centre de notre Voie lactée. À travers toutes ces aventures scientifiques, Townes a maintenu une foi profonde en l’existence de Dieu. Il considérait sa foi comme étroitement liée à sa science. « Considérez ce qu’est la religion », a-t-il déclaré à NPR en 2005. « La religion est une tentative de comprendre le but et la signification de notre univers. Qu’est-ce que la science ? C’est une tentative de comprendre comment notre univers fonctionne. Eh bien, s’il y a un but et une signification, cela doit avoir quelque chose à voir avec la façon dont cela fonctionne, donc ces deux-là doivent être liés. »
Charles Townes (1915-2015)
Charles Hard Townes était un physicien américain qui a partagé (avec les physiciens soviétiques Aleksandr M. Prokhorov et Nikolay G. Basov) le prix Nobel de physique de 1964 « pour des travaux fondamentaux dans le domaine de l’électronique quantique, qui ont conduit à la construction d’oscillateurs et amplificateurs basés sur le principe maser-laser. Il avait appliqué la physique des micro-ondes pour étudier les interactions entre les micro-ondes et les molécules, produisant des spectres de micro-ondes, qu’il pensait pouvoir être utilisés pour déterminer la structure des molécules, des atomes et des noyaux. Au lieu de cela, à partir de ce travail, en 1951, il a conçu l’idée du maser et a poursuivi cet objectif. Au début de 1954, en utilisant le gaz ammoniac comme milieu, les premiers résultats d’amplification et de génération d’ondes électromagnétiques par émission stimulée ont été obtenus. Ils ont inventé le mot maser pour cet appareil, un acronyme utilisant les lettres initiales de « Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1964/townes/biographical/