Akira Hasegawa ( japonés :長谷川 晃, Hepburn : Hasegawa Akira , nacido el 17 de junio de 1934 en la prefectura de Tokio) [1] es un físico teórico e ingeniero que ha trabajado en los Estados Unidos y Japón. Es conocido por su trabajo en la derivación de la ecuación de Hasegawa-Mima , [2] que describe la turbulencia fundamental del plasma y la consecuente generación de flujo zonal que controla la difusión del plasma . Hasegawa también hizo el descubrimiento de solitones ópticos [3] en fibras de vidrio , un concepto que es esencial para las comunicaciones ópticas de alta velocidad..
Akira Hasegawa | |
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長谷川 晃 | |
Nació | |
Nacionalidad | Japón |
Educación | Universidad de Osaka (BE, ME) Universidad de California, Berkeley (Ph.D.) Universidad de Nagoya (Sc.D.) |
Premios |
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Carrera científica | |
Campos | Física del plasma , Solitones ópticos |
Tesis | (1964) |
Hasegawa fue el primero en sugerir la existencia de solitones ópticos en 1973. En 1974, él (junto con Liu Chen ) demostró que los plasmas se podían calentar con la onda cinética de Alfvén . [4] Hasegawa y Chen introdujeron el concepto de la onda cinética de Alfven para ilustrar el proceso microscópico del calentamiento de la onda de Alfven . [5] En 1977, Hasegawa introdujo la ecuación Hasegawa-Mima para describir la turbulencia en los plasmas Tokamak y luego la desarrolló en la década de 1980 (con Masahiro Wakatani) para obtener la ecuación Hasegawa-Wakatani. [6] La ecuación predijo una cascada inversa en el espectro de energía turbulenta (es decir, de longitudes de onda pequeñas a grandes) y flujos zonales (en la dirección azimutal en el Tokamak) que pueden controlar la difusión turbulenta radial. [7] Con Wakatani, escribió un artículo sobre turbulencias autoorganizadas en plasmas. [8]
La propuesta de Hasegawa de atrapar plasmas con un imán dipolo similar al campo magnético de la Tierra, donde la turbulencia causada por el viento solar estabiliza la trampa, fue implementada en el primer experimento de plasma dipolo [9] en la Universidad de Tokio por el Prof. Zensho Yoshida. En 2010, también se construyó un experimento de plasma con un dipolo flotante en el Instituto de Tecnología de Massachusetts . [10]
Vida personal y puntos de vista
Akira Hasegawa se graduó del Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Universidad de Osaka , Japón y fue estudiante Fulbright en la Universidad de California, Berkeley , donde completó su doctorado. bajo la supervisión de CK Birdsall en 1964. El título de su disertación fue Simulación por computadora de plasma usando el modelo de corriente de hoja .
Posteriormente ocupó un puesto de posdoctorado en Bell Laboratories durante seis meses, donde trabajó con Solomon J. Buchsbaum . Hasegawa fue profesor asociado en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Osaka de 1964 a 1968. Durante este período, se desempeñó como profesor visitante en el Instituto de Física del Plasma de la Universidad de Nagoya y recibió el título de Doctor en Ciencias del Departamento de Física. en la Universidad de Nagoya.
Se reincorporó a Bell Laboratories en 1968, donde permaneció como miembro distinguido del personal técnico hasta 1991. Durante su tiempo en Bell Laboratories, también se convirtió en Profesor Adjunto en el Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Columbia desde 1971. Fue Visitante Distinguido Profesor de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en 1980 y profesor invitado en el Instituto de Ingeniería Láser de la Universidad de Osaka. Hasegawa fue elegido presidente de la División de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física en 1990, cuando informó al presidente de la importancia de la investigación de la fusión basada en combustibles avanzados para evitar consecuencias indeseables de la fusión de deuterio tritio . En 1991, renunció a Bell Laboratories y se trasladó a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Osaka. Se retiró en 1998.
Además de más de 250 artículos científicos y varios libros de texto, Hasegawa ha publicado varios libros sobre los temas de la cultura japonesa y zen , que aprendió de su maestro espiritual, Kobori Nanrei Sohaku del templo Daitoku-ji . Después de su retiro de la Universidad de Osaka, tomó un puesto como profesor en la Universidad de Mujeres de Kobe para impartir un curso sobre Felicidad para mujeres japonesas, a pedido de la fundadora de la universidad, la Sra. Kaname Yukiyoshi. También trabajó como profesor en la Universidad Himeji Dokkyo y la Universidad Tecnológica de Kochi y fue consultor especial de NTT Japan y BTG International .
Akira Hasegawa nació de padres japoneses que se divorciaron cuando él era muy joven. Fue criado principalmente por su madre, Kaoru Takata, quien se graduó en el Departamento de Ciencias y Matemáticas de la Universidad de Mujeres de Nara. Su madre fue una gran influencia en el desarrollo de su interés por las matemáticas. Hasegawa jugó en un equipo de béisbol mientras estaba en Nagasaka Junior High School. En Itami High School fue miembro del Club de Ciencias. Mientras estaba en la Universidad de Osaka, también tocó el trombón en una Dixieland Jazz Band, que él y su amigo formaron. Gastó todo el dinero de su beca para comprar una gran colección de discos de jazz, desde Bix Beiderbecke hasta Miles Davis .
En marzo de 1961, antes de mudarse a los Estados Unidos, Hasegawa estaba casado con Miyoko, su esposa actual. Juntos, tienen dos hijos, Tomohiro y Atsushi, y una hija, Akiko. Juega al tenis, pero ahora le gusta más jugar al golf. Akira disfruta actualmente de ser miembro del Club Rotario de Kyoto-East y de publicar libros sobre diversos temas no científicos, como historia, finanzas y cultura. Él cree que Japón es un país establecido sobre una cultura matriarcal única durante el período Jomon , unos diez mil años antes de Cristo.
Además de un extenso historial de publicaciones académicas y la dirección y autoría de numerosos libros de texto de investigación científica, [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] Hasegawa ha Ha sido prolífico en la publicación de diversos aspectos de la cultura y la filosofía en los últimos años, escribiendo sobre diversos temas como la vida y la entropía, la economía y las finanzas, Lao Tzu y Confucio , así como la cultura y religión japonesas. Muchos de los textos están disponibles electrónicamente en japonés, así como en inglés e incluyen títulos como: " Una historia de vida y salud ", [20] " Una historia de dinero ", [21] " Gestión de fondos para quienes están cerca de la jubilación ", [22] " Método de inversión para pensiones privadas ", [23] " El único mundo de Lao Tzu y la física moderna: un diálogo con un abad zen ", [24] " Mai y la danza y la cultura japonesa ", [25 ] " Disfrutando del vino ", [26] " Ciencia y religión ", [27] " Cómo aumentar la productividad en las industrias de servicios ", [28] "Mujeres japonesas que cambian el mundo". [29]
Actividades de investigación
Hasegawa ha realizado una serie de contribuciones fundamentales en el tema de las ondas y las turbulencias en los plasmas, así como en la transferencia de información en las fibras ópticas . Mientras estaba en Bell Labs como postdoctorado, tuvo éxito en la explicación teórica de un fenómeno resonante único en plasma magnetizado, conocido como resonancia Buchsbaum-Hasegawa. [30] Mientras estaba en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Osaka, fue pionero en una simulación por computadora de plasmas en campos magnéticos y supervisó a numerosos estudiantes, incluidos Tetsuo Kamimura (profesor, Universidad de Meijo ), Katsunobu Nishihara (profesor, Universidad de Osaka ) y Hideo Okuda. (Profesor, Universidad de Princeton ). Kiyoshi Yatsui (profesor, Universidad Tecnológica de Nagaoka ) fue un asistente en su grupo. Durante este período, conoció al profesor Toshiya Taniuchi de la Universidad de Nagoya . El profesor Taniuchi luego se convirtió en mentor de Hasegawa sobre ondas no lineales en plasmas y fluidos.
En 1968, mientras estaba en Bell Laboratories, Hasegawa se unió a un grupo a cargo de plasmas espaciales . Su primer trabajo teórico fue mostrar que la oscilación observada en un satélite en la magnetosfera de la tierra puede explicarse por una excitación de la inestabilidad del espejo junto con un modo de onda de deriva y la denominó inestabilidad de espejo de deriva. [31] Esto se ha convertido en un trabajo pionero en inestabilidades del plasma espacial. En 1973, mientras trabajaba en estudios de la evolución no lineal de la envolvente de onda de Whistler , descubrió la misma ecuación, la ecuación no lineal de Schrödinger , aplicada a la envolvente de los pulsos de luz en las fibras de vidrio. Con la ayuda de una simulación por computadora realizada en colaboración con Fred Tappert , demostró la transmisión de un pulso óptico no lineal estable en fibra, que más tarde se conocería como el solitón óptico. [3] La verificación experimental de la existencia del solitón óptico fue realizada por primera vez por LF Mollenauer et al de Bell Laboratories en 1980. [32] La ecuación no lineal de Schrödinger ahora se usa ampliamente para la simulación de la transferencia de señales ópticas en fibras a distancias intercontinentales. [33] y no se limita únicamente a solitones.
Hasegawa y Liu Chen lograron explicar el mecanismo de oscilación magnética de la tierra (ahora conocido como resonancia Chen-Hasegawa [34] ) que fue observado por su colega, Louis J. Lanzerotti . Este trabajo también les llevó a descubrir una nueva onda ahora llamada onda cinética de Alfvén [4] que resolvió la singularidad magnetohidrodinámica . Un equipo de Bell Labs de Cliff Surko (profesor de la Universidad de California, San Diego ) y Richart E. Slusher ( Georgia Tech ) descubrió turbulencia de plasma de baja frecuencia por dispersión láser en la máquina de plasma de Princeton . Hasegawa con Kunioki Mima derivó una ecuación de onda no lineal bidimensional que describe los espectros de turbulencia observados. Esta ecuación, ahora llamada ecuación de Hasegawa-Mima , [2] se usa ampliamente como la ecuación fundamental para describir la turbulencia del plasma de baja frecuencia . Una propiedad única de la ecuación es la existencia de una cascada inversa de espectros turbulentos que pueden formar estructuras coherentes como el flujo zonal en la dirección azimutal en plasmas cilíndricos . [7] Hasegawa con Masahiro Wakatani extendió la ecuación a la geometría realista de plasmas confinados en un campo magnético toroidal (ecuación de Hasegawa-Wakatani) y demostró la excitación universal del flujo zonal [6] como consecuencia de la turbulencia. [8] Para satisfacer las necesidades del confinamiento de alta presión para combustible de fusión avanzado como el deuterio - helio-3 , en 1987 Hasegawa propuso [35] un confinamiento de plasma por un campo magnético dipolo generado por una corriente de anillo superconductora flotante . Los dispositivos basados en esta idea fueron construidos en la Universidad de Tokio por un grupo de investigación encabezado por el profesor Z. Yoshida [9] y por el equipo del MIT y la Universidad de Columbia dirigido por los profesores J. Kesner y ME Mauel, [10] y confinamientos exitosos de plasma de alta presión. fueron demostrados.
En septiembre de 1991, Hasegawa asumió el cargo de profesor de ingeniería de comunicaciones en la facultad de ingeniería de la Universidad de Osaka y comenzó un nuevo grupo de sistemas de comunicación basados en solitones ópticos . Estableció grupos de investigación nacionales e internacionales que se concentraron en comunicaciones de ultra alta velocidad basadas en solitones ópticos. El grupo demostró con éxito una comunicación de ultra alta velocidad totalmente óptica basada en solitones a distancias intercontinentales. Un estudiante durante este período, Toshihiko Hirooka ahora trabaja como profesor en la Universidad de Tohoku .
Después de su retiro, Hasegawa propuso dos conceptos importantes en los dispositivos de fusión . Una es la idea de que un dispositivo de fusión funciona como amplificador de potencia y no como reactor. Aquí, el dispositivo funciona con la ayuda de una inyección continua de energía electromagnética que proporciona negentropía que mantiene el perfil de presión de plasma deseable. El otro es el concepto de asimetría quiral de los vórtices generados en la turbulencia del plasma, donde los vórtices que tienen carga central positiva (negativa) tienden a expandirse (encogerse), lo cual es esencial en la formación de un flujo zonal adecuado para el confinamiento del plasma.
Honores y premios
Hasegawa es miembro de IEEE y de la American Physical Society . [36] A nivel internacional, ha sido reconocido como ganador del premio Rank de 1991 (británico), el premio Moet Hennessy de 1995, el premio Louis Vuitton Da Vinci de excelencia (francés), el premio IEEE / LEOS Quantum Electronics de 1999 y el premio James Clerk Maxwell de 2000. Premio de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física. [37] En su cita, se destacaron sus descubrimientos innovadores y contribuciones fundamentales a la teoría de la turbulencia de las ondas de deriva no lineales , la propagación de las ondas de Alfvén en el laboratorio y en el plasma espacial, así como los solitones ópticos y su aplicación en telecomunicaciones . También compartió con Kuniaki Mima y Pat Diamond el Premio Hannes Alfvén de la Sociedad Europea de Física 2011 . [38]
A nivel nacional, Hasegawa ha recibido varios premios, entre ellos, el Premio C&C 1996, el Premio al Logro 1996 del Instituto de Ingenieros en Electrónica, Información y Comunicación (Japón), el Premio Shida Rinzaburo 1993 (Ministerio de Correos y Telecomunicaciones de Japón) y el Premio Hattori (Seiko) de 1995 Premio Houkou. También tiene el honor de recibir el Premio de la Academia de Japón 2008 , y en 2010 La Orden del Tesoro Sagrado , Rayos de oro con cinta para el cuello del Emperador japonés .
Referencias
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