Tự Truyện Về Cuộc Đời Nhà Vật Lý William Daniel Phillips

177

Đây là những chia sẻ của Nhà Vật Lý William Daniel Phillips, vì vậy bài viết bên dưới sử dụng đại từ nhân xưng là “Tôi” và nội dung được dịch hoàn toàn từ tự truyện của ông.

Tôi sinh ngày 5 tháng 11 năm 1948 tại Wilkes-Barre, Pennsylvania, ngay phía bên kia sông từ thị trấn Kingston, nơi bố mẹ tôi sống với cô em gái một tuổi rưỡi của tôi, Maxine. Cha mẹ tôi đến từ một thị trấn nhỏ ở Pennsylvania, tuy rất xa xôi nhưng lại khá giống nhau.

Mẹ tôi, Mary Catherine Savino (sau này là Savine), sinh ra ở ngôi làng Ripacandida, miền nam nước Ý vào năm 1913. Trong số những kỷ niệm đầu tiên của bà là cưỡi xe ngựa vào vườn nho của ông nội. Cha của bà di cư đến Hoa Kỳ và đưa cả gia đình đến Altoona, Pennsylvania vào năm 1920. Những người bạn học mới ở Mỹ của bà đã trêu chọc bà vì bà ấy không có khả năng nói tiếng Anh và chế nhạo bà là “Wop” vì di sản Ý của bà ấy. Và mẹ tôi đã quyết tâm trở nên xuất sắc, và vì vậy, bà ấy đã tốt nghiệp gần nhất lớp từ trường trung học Altoona.

Cha tôi, William (Bill) Cornelius Phillips, sinh ra ở Juniata, một cộng đồng ở rìa Altoona, vào năm 1907. Cha ông là một thợ mộc và mẹ ông điều hành một ngôi nhà trọ để tăng thu nhập cho gia đình. Ông nội của cha là một thợ đóng thùng, ông đã nhảy lên chiếc thùng trước mặt khách hàng để chứng minh chất lượng sản phẩm của mình. Bố có thể truy nguyên di sản của mình với tổ tiên từ xứ Wales, những người đã chiến đấu trong Cách mạng Hoa Kỳ.

Cha và mẹ tôi là những người đầu tiên trong gia đình đi học đại học, mỗi người đều học tại trường Juniata College, một ngôi trường nhỏ ở Huntingdon, Pennsylvania, trường được thành lập và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của Nhà thờ Anh em Pacifist. của. Cha và mẹ tôi tốt nghiệp Juniata lần lượt vào năm 1930 và 1936, nhưng phải đến khi hai giáo sư biết Junita đề nghị với cha tôi rằng ông có thể triệu tập các cựu sinh viên Juniata trẻ tuổi và mời cô ấy đi chơi. Người phụ nữ Công giáo trẻ tuổi người Ý và người đàn ông Giám lý người Mỹ gốc xứ Wales gặp nhau, yêu nhau, kết hôn, lấy bằng thạc sĩ và trở thành nhân viên xã hội chuyên nghiệp tại một quốc gia đói than ở Pennsylvania.

Tôi lớn lên với sự bao bọc bởi gia đình và bạn bè, xung quanh là nhà thờ và trường học, hoạt động thể chất và tinh thần. Tôi nhớ rõ cha mẹ tôi đối với việc đọc và giáo dục rất quan trọng. Cha mẹ tôi đọc cho chúng tôi nghe và khuyến khích chúng tôi đọc. Ngay khi tôi có thể tự đọc, tôi đã thường xuyên tự đi bộ xuyên thị trấn để đến thư viện. Tôi gần như nhớ rằng là mình đã rất quan tâm đến khoa học. Tôi đã tập hợp một bộ sưu tập các chai lọ đựng các chất gia dụng làm “bộ hóa học” của mình và kiểm tra hầu hết mọi thứ tôi có thể tìm thấy bằng kính hiển vi mà bố mẹ tôi đưa cho. Mặc dù họ không có kiến ​​thức hoặc đặc biệt quan tâm đặc biệt đến khoa học, những họ đã rất ủng hộ tôi. Khoa học chỉ là một trong những niềm đam mê thời thơ ấu của tôi, cùng với câu cá, bóng chày, đạp xe và leo cây.Nhưng theo thời gian, thiết bị Erector, kính hiển vi và thiết bị hóa học thu hút nhiều sự chú ý hơn so với gậy bóng chày, cần câu cá và mũ bảo hiểm bóng đá. Năm 1956, gia đình tôi chuyển từ Kingston đến Butler, gần Pittsburgh. Tôi nhớ lúc đó, tôi nghĩ rằng khoa học sẽ là cuộc sống của tôi, và vào khoảng cuối những năm 1950, tôi bắt đầu đánh giá cao vẻ đẹp và vẻ đẹp của vật lý một cách rất thiếu hoàn thiện và ngây thơ.

Em trai tôi, Tom, sinh năm 1957 – một sự xác nhận cụ thể, tôi và chị gái tôi tin, về sức mạnh của lời cầu nguyện. Chúng tôi đã cầu nguyện cho một anh chị em, không biết rằng cha mẹ chúng tôi có thể quyết định, và đã quyết định rằng hai đứa con là đủ. Rõ ràng những lời cầu nguyện của chúng tôi đã có hiệu quả. Kết quả là một sự hồi hộp và may mắn cho tất cả chúng tôi. Một may mắn khác là tôi được xếp vào một lớp học “cấp tốc” thực nghiệm. Ở đó, những giáo viên tận tâm và quan tâm đã dạy chúng tôi những điều không nằm trong chương trình học thông thường của trường tiểu học, như tiếng Pháp và toán cao cấp. Khi gia đình tôi chuyển đến Camp Hill, gần Harrisburg, vào năm 1959, các giáo viên quan tâm tiếp tục hướng dẫn nâng cao cho tôi, và khi tôi bước vào lớp 7 của trường trung học Camp Hill năm 1960, đó là một chương trình cấp tốc khác.

Trong thời gian này, tôi có một phòng thí nghiệm ở tầng hầm của ngôi nhà gia đình chúng tôi. Tôi bỏ qua mọi sự nguy hiểm của amiăng, điện và tia cực tím, tôi đã dành nhiều giờ thử nghiệm với lửa, chất nổ, tên lửa và vòng cung carbon. Nhưng cuộc sống không phải là tất cả khoa học. Tôi chạy cho đội điền kinh và chơi cho đội quần vợt ở trường. Trong suốt mùa hè, tôi dành cả ngày trên sân tennis hoặc trong bể bơi cộng đồng và chơi quần vợt.

Trong khi bố mẹ tôi không trực tiếp can thiệp vào sở thích khoa học của tôi, nhưng họ vẫn chấp nhận các thí nghiệm của tôi. Ngay cả khi tất cả các cầu dao bị cắt vì tôi đã sử dụng chúng quá tải. Họ luôn là người truyển cảm hứng và kích thích trí tuệ cho tôi. Các cuộc trò chuyện trên bàn ăn bao gồm các cuộc thảo luận về chính trị, lịch sử, xã hội học và các sự kiện hiện tại. Trẻ em chúng tôi được lắng nghe và tôn trọng, nhưng chúng tôi phải cạnh tranh để có đặc quyền bày tỏ ý kiến ​​của mình. Trong những cuộc thảo luận này, cha mẹ chúng tôi đã truyền những giá trị quan trọng về sự tôn trọng đối với người khác, đối với nền văn hóa, nguồn gốc dân tộc của họ, đức tin và niềm tin của họ, ngay cả khi chúng rất khác với chúng ta. Chúng tôi học được sự quan tâm đến những người kém may mắn hơn chúng tôi. Những giá trị này được hỗ trợ và củng cố bởi một đức tin tôn giáo trưởng thành.

william daniel phillips

Ở trường trung học, tôi rất thích và hưởng lợi từ các lớp khoa học và toán được dạy tốt, nhưng khi nhìn lại, tôi có thể thấy rằng các lớp học chú trọng kỹ năng ngôn ngữ và viết cũng quan trọng đối với sự phát triển sự nghiệp khoa học của tôi cũng như khoa học và toán học. Tôi chắc chắn cảm thấy rằng việc tham gia vào các cuộc thi tranh luận ở trường trung học đã giúp tôi sau này có những bài phát biểu khoa học tốt hơn, việc tham gia các lớp học về phong cách viết đã giúp tôi viết bài tốt hơn. Việc học tiếng Pháp đã nâng cao đáng kể nhờ sự hợp tác vô cùng hiệu quả với Claude Nhóm nghiên cứu của Cohen-Tannoudji.

Mùa hè sau năm lớp ba trung học, tôi đang làm việc tại Đại học Delaware, thực hiện các thí nghiệm về hiện tượng phún xạ. Đó là một trải nghiệm tuyệt vời, và tôi đã học được một sự thật quan trọng từ nghiên cứu sinh Jim Komas, người đã cố vấn cho tôi. Anh ấy nói với tôi: “Một nhà vật lý thực nghiệm là người được trả tiền cho sở thích của mình.”

Một phần quan trọng khác trong trải nghiệm thời trung học của tôi là cuộc gặp gỡ với Jane Van Wynen. Gia đình cô ấy chuyển đến từ Maine khi chúng tôi học lớp chín, nhưng cho đến năm thứ ba trung học, chúng tôi mới nhìn nhau nhiều hơn. Lúc đó, trong chuyến đi dự lễ bế mạc New York World Expo năm 1965 của trường, tôi chợt nhận ra sức hấp dẫn của cô ấy. Bạn đầu cô ấy không tin rằng tôi có duyên với cô ấy, nhưng sự kiên trì bẩm sinh của tôi đã được đền đáp, vì vậy chúng tôi bắt đầu hẹn hò.

Vào mùa thu năm 1966, tôi bắt đầu học tại trường Juniata College, cùng với mẹ và cha tôi, dì Betty và chị gái tôi trước tôi, và sau này là em trai tôi, Tom. Juniata có yêu cầu về ngoại ngữ, có thể đạt yêu cầu bằng cách học hai năm ngoại ngữ hoặc bằng cách vượt qua một bài kiểm tra. Tôi đã vượt qua bài kiểm tra tiếng Pháp, nhờ đó chủ nhiệm khoa tiếng Pháp, người quen biết chị tôi, một sinh viên chuyên ngành tiếng Pháp năm cuối, đề nghị tôi đăng ký học một lớp văn học Pháp nâng cao. Lúc đó tôi là một sinh viên năm nhất ngây thơ. Giáo sư giảng bằng tiếng Pháp, chúng tôi đọc văn học cổ điển của Pháp và viết các bài kiểm tra của chúng tôi bằng tiếng Pháp – điều này  không giống với thói quen tôi đã học ở trung học! Tôi đã đạt điểm “C” trong bài kiểm tra đầu tiên của mình và nhận ra rằng đại học sẽ không dễ dàng như trung học. Và tôi đã hoàn thành khóa học với điểm “A” và học được một bài học quan trọng: Tôi sẽ phải làm việc chăm chỉ tại Juniata.

Vật lý giải tích quả thực là một thách thức, nhưng lại là một niềm vui thực sự. Ray Pfrogner, người đã dạy khóa học đầu tiên đó, đã tiết lộ vẻ đẹp và sự thống nhất trong vật lý và toán học mà cho đến lúc đó, tôi vẫn thiếu các công cụ để hiểu hết được. Vào buổi tối, ông mời sinh viên chúng tôi đến xem các bộ phim về các bài giảng kinh điển của Richard Feynman về “Đặc tính của Quy luật Vật lý”. Còn có cả bỏng ngô mà Pfrogner tự làm. Buổi tối được xem bài giảng của Feynman với phong cách phóng khoảng nhưng không kém phần đột phá. Và được Pfrogner trình bày lại bài giải một cách rõ ràng vào sáng hôm sau. Điều đó đã khởi dậy niềm đam mê vật lý trong tôi.

Tình yêu của tôi dành cho Jane cũng tăng lên trong thời gian này, đó là nhờ những lá thư hàng ngày, những cuộc điện thoại hàng tuần và những chuyến thăm không thường xuyên đến trường của cô ấy, Đại học Penn State. Đó là một tình yêu đã trưởng thành và sâu sắc hơn nhưng vẫn không bị suy giảm theo năm tháng. Sự xa cách của chúng tôi trong những năm đại học có nghĩa là tôi không có một cuộc sống xã hội tích cực, để lại nhiều thời gian cho vật lý.

Trong năm đầu tiên của tôi tại Juniata, Wilfred Norris, chủ nhiệm Khoa Vật lý, đã mời tôi bắt đầu khóa học trong phòng thí nghiệm thường được thực hiện bởi các sinh viên năm thứ ba – một loạt các thí nghiệm vật lý cổ điển, mà tôi đã thực hiện dưới sự giám sát của ông ấy. Sau đó, tôi bắt đầu thực hiện nghiên cứu nghiêm túc dưới sự chỉ đạo của Norris, xây dựng lại máy quang phổ cộng hưởng spin điện tử băng tần X (ESR) và cố gắng giải quyết sự khác biệt trong tài liệu về các đường truyền ESR.

Trong năm cuối cấp, tôi đã dành một học kỳ để làm ESR tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, làm việc với Juan McMillan và Ted Halpern. Ở đó, tôi được dành toàn bộ thời gian của mình để nghiên cứu, chứng kiến những nghiên cứu được thực hiện bởi một nhóm chuyên gia, những người sẽ thảo luận những vấn đề quan trọng là gì, quyết định phải làm gì, làm như thế nào và sau đó đi vào phòng thí nghiệm và thực hiện. Tôi yêu nó!

Tôi trở lại Juniata để hoàn thành học kỳ cuối cùng của tôi, tôi đã đăng ký vào các trường cao học. Princeton là cái tên đầu tiên trong danh sách của tôi, bởi vì tôi nghe nói chương trình sau đại học của nó rất tuyệt. Và bởi vì một vị khách đến Juniata đã nói với tôi rằng một sinh viên vật lý từ trường tôi sẽ không bao giờ được nhận vào Princeton! Tôi đã được nhận, nhưng chuyến thăm Princeton khiến tôi không thể tin rằng tôi muốn đến đó. Tại sảnh của Tòa nhà Vật lý tại Đại học Princeton, tôi gọi điện cho Dan Kleppner của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT)

Dan đã xem đơn của tôi vào MIT, bao gồm cả kinh nghiệm của tôi về cộng hưởng từ, và đã mời tôi đến thăm nhóm của anh ấy và xem xét làm một thí nghiệm maser hydro. Vì vậy, tôi đã đến thăm MIT (và Harvard để được đánh giá tốt); Tôi bị ấn tượng bởi tình bạn thân thiết dễ chịu và bầu không khí thân thiện nhưng đầy nhiệt huyết mà Dan đã tạo ra trong nhóm của mình. Tôi thật sự xúc động và cũng Jane mong muốn trở lại New England, và điều đó đã khiến tôi cân nhắc và quyết định đến MIT. Tôi không bao giờ hối hận về quyết định đó, hay bất kỳ quyết định sau này nào khác mà tôi lựa chọn theo con tim mình.

Trong vài tuần bận rộn vào năm 1970, Jane và tôi tốt nghiệp trường cao đẳng tương ứng, kết hôn, hưởng tuần trăng mật và chuyển đến Boston. Tại MIT, tôi bắt đầu làm việc với Fred Walther về máy maser hydro trường cao, một máy quang phổ cộng hưởng từ băng tần X. Tôi đã học cách làm điện tử, gia công, hệ thống ống nước và chân không – tất cả những kỹ năng tôi thấy cần thiết trong nghiên cứu thực nghiệm. Tôi cũng học được từ Dan, và từ những người khác trong nhóm của anh ấy cách suy nghĩ về vật lý một cách trực quan, và cách tìm hiểu về một vấn đề đã định hình cách tôi tiếp cận vật lý cho đến ngày nay. Phong cách thảo luận cởi mở và sôi nổi về các vấn đề vật lý mà tôi tìm thấy trong nhóm của Dan là phong cách mà tôi đã cố gắng mô phỏng trong nhóm của mình tại NIST. Tôi cũng cố gắng làm theo tấm gương của Dan: một người có thể làm vật lý ở ngưỡng của mình, cạnh tranh với những người giỏi nhất trên thế giới và làm điều này với sự cởi mở, nhân văn và hợp tác.

william daniel phillips

Đối với nghiên cứu luận án của mình, tôi đã đo mômen từ của proton trong H2O. Thông qua dự án này, tôi đã gặp gỡ những người khác trong lĩnh vực đo lường chính xác và các hằng số cơ bản, đặc biệt là Barry Taylor và Ed Williams từ Cục Tiêu chuẩn Quốc gia. Vào thời điểm tôi hoàn thành phép đo đó (ít nhất là cho đến thời điểm này, thì đó là cách tốt nhất), tia laser nhuộm có thể điều chỉnh được đã được đưa ra thị trường và được dùng ở trong phòng thí nghiệm của chúng tôi. Tôi quyết định rằng tôi nên tìm hiểu thêm về những món đồ chơi mới này và với sự khuyến khích của Dan, tôi bắt tay vào một thí nghiệm để nghiên cứu sự va chạm của các nguyên tử được kích thích bằng laser. Cuối cùng tôi đã viết ra cả hai thí nghiệm cho luận án của mình và bảo vệ nó vào năm 1976.

Tôi đã nhận học bổng của Chaim Weizmann để làm việc trong các dự án mà tôi lựa chọn tại MIT trong hai năm nữa. Trong thời gian đó, tôi tiếp tục làm việc với Dave Pritchard và Jim Kinsey. Tôi cũng bắt đầu nghiên cứu về sự ngưng tụ Bose-Einstein (BEC) trong hydro phân cực spin với Dan và Tom Greytak. Những ngày đầu của cuộc thử nghiệm chúng tôi đã tràn đầy niềm tin và lạc quan, nhưng ngày nay, 22 năm sau, BEC của hydro vẫn chỉ ở mức “vừa vặn”. Tuy nhiên, tôi hy vọng sự ra đi của tôi và những phát triển về làm mát bằng laser được giải Nobel năm nay công nhận, là yếu tố quan trọng trong việc chỉ ra con đường dẫn đến thành công cuối cùng của BEC trong hơi kiềm.

Trong bữa tiệc kỷ niệm luận án của tôi vào năm 1976, Dan Kleppner nói rằng thật may mắn khi tôi đã thực hiện thí nghiệm thứ hai, sử dụng tia laser, vì nếu không có lẽ tôi đã phải đến Cục Tiêu chuẩn Quốc gia (NBS). Năm 1978, tôi nhận một vị trí tại NBS (sau này được đổi tên thành Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia-NIST) trong bộ phận của Barry Taylor, làm việc với Ed Williams và Tom Olsen về các phép đo chính xác của tỷ lệ con quay hồi chuyển proton và Ampe tuyệt đối. Đây là những dự án thú vị, nhưng kinh nghiệm của tôi với laser và vật lý nguyên tử cũng giúp tôi có cơ hội dành một phần thời gian để khám phá những cách cải thiện khả năng đo lường bằng những công cụ đó. Tôi đã sử dụng cơ hội đó để theo đuổi phương pháp làm mát bằng laser, và câu chuyện diễn ra như thế nào được kể trong Bài giảng Nobel đi kèm.

Năm 1979, ngay sau khi Jane và tôi chuyển đến Gaithersburg, chúng tôi gia nhập Nhà thờ Giám lý Fairhaven United. Chúng tôi không phải là những người thường xuyên đi nhà thờ trong những năm ở MIT, nhưng Ed và Jean Williams đã mời chúng tôi đến Fairhaven và ở đó chúng tôi tìm thấy một hội thánh có sự đa dạng về sắc tộc và chủng tộc mang đến một trải nghiệm thờ phượng phong phú không thể cưỡng lại. Cuối năm đó, con gái đầu lòng của chúng tôi, Catherine, bây giờ được gọi là Caitlin, chào đời. Năm 1981 Christine được sinh ra. Con cái của chúng ta là một nguồn phước lành, phiêu lưu và thử thách vô tận. Sự xuất hiện của họ, vào thời điểm mà cả tôi và Jane đều đang cố gắng tạo dựng bản thân trong những công việc mới, đòi hỏi sự cân bằng tinh tế giữa công việc, gia đình và cuộc sống hôn nhân. Bằng cách nào đó, niềm tin và sức trẻ của chúng đã giúp chúng tôi vượt qua giai đoạn đó.

Tại NBS, với một số thiết bị đi mượn và một số tiền dư mà Barry Taylor, theo phong cách có một không hai của anh ấy, tôi bắt đầu làm mát bằng laser. Hỗ trợ từ Văn phòng Nghiên cứu Hải quân đã cho phép Hal Metcalf dành thời gian làm việc tại NBS trong những ngày đầu đó. Tôi đã từng làm việc với Hal một chút tại MIT, và tôi biết rằng sự nhiệt tình vô bờ bến và sự sáng tạo bùng nổ của anh ấy là những phẩm chất vô giá. Sự hợp tác của tôi với Hal về làm mát bằng laser là lần đầu tiên và là một trong những lần quan trọng nhất trong số nhiều tương tác có giá trị với các đồng nghiệp đã đến NIST hoặc những người tôi đã gặp ở nơi khác. Tôi đã đề cập đến nhiều điều này trong Bài giảng của mình, và tôi muốn nhấn mạnh lại rằng chúng đã đóng góp nhiều như thế nào vào sự phát triển của phương pháp làm mát bằng laser, và đặc biệt, tầm quan trọng của các thành viên nhóm cao cấp, Kris Helmerson, Paul Lett, Steve Rolston, và Chris Westbrook, đã từng. Tôi cũng muốn nhắc lại những lời của Bengt Nagel trong lời nhận xét chính thức của ông ấy với Steve Chu, Claude Cohen-Tannoudji và bản thân tôi vào ngày 10 tháng 12 năm 1997 tại Stockholm. Anh ấy nói rằng chúng tôi được công nhận là những nhà lãnh đạo và đại diện cho các nhóm của chúng tôi. Ba chúng tôi rất cảm thấy rằng Giải thưởng này vinh danh tất cả những đồng nghiệp tuyệt vời đó, những người đã đóng góp rất nhiều cho sự phát triển của phương pháp làm mát bằng laser.

Kể từ khi được trao giải Nobel Vật lý năm 1997, tôi đã rất vinh dự nhận được những lời chúc mừng và chúc mừng từ các đồng nghiệp, bạn bè trên toàn thế giới, cũng như từ nhiều người mà tôi không hề quen biết. Một lời chào như vậy đã đến, không phải với tôi mà với các con tôi, từ Susan Hench Bowis. Cô ấy đã đọc các tài khoản báo chí về thông báo và nhớ lại với các cô con gái tuổi teen của tôi rằng cô ấy đã 17 tuổi vào năm 1950 khi cha cô ấy, Philip Hench, đã được trao giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học. Anh ấy đã xa nhà vào thời điểm thông báo, cũng như tôi, và cũng giống như Caitlin, Susan Hench đã đi học. Những cuộc điện thoại xuyên Đại Tây Dương không phổ biến trong những ngày đó, và vì vậy cuối cùng khi cô liên lạc và chúc mừng cha mình, đó là bằng cáp. Anh gọi lại cho cô ấy, “Tự hào về em, em yêu của anh, hơn bất kỳ giải thưởng nào.” Chắc chắn giải Nobel là giải thưởng cao quý nhất mà một nhà khoa học có thể hy vọng nhận được, và tôi đã nhận nó với một cảm giác kính sợ vì tôi đang ở trong công ty của những người đã nhận nó trước đây. Nhưng không giải thưởng nào có thể so sánh tầm quan trọng đối với gia đình và bạn bè mà tôi coi là báu vật lớn nhất của mình.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây