El Departamento de Física de la Universidad de Columbia incluye aproximadamente 40 profesores que enseñan y realizan investigaciones en las áreas de astrofísica, física nuclear de alta energía, física de partículas de alta energía, física atómico-molecular-óptica, física de materia condensada y física teórica.
Esta investigación se lleva a cabo en Pupin Hall y el Centro Shapiro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (CEPSR), ambos en el campus de Morningside Heights de la universidad, Nevis Labs en el norte del estado, y en varias otras instituciones afiliadas. El departamento está relacionado con la investigación realizada en Brookhaven National Laboratories y en el CERN .
Columbia tiene aproximadamente 20 especializaciones en física y es el hogar de unos 100 estudiantes graduados.
Historia
Las raíces de los graduados en física se remontan a la apertura de la Escuela de Minas en 1864, aunque el departamento solo se estableció formalmente en 1892. En 1899 se fundó la Sociedad Estadounidense de Física en una reunión en Columbia. Varios años más tarde, el Earnest Kempton Adams Fund permitió al departamento invitar a científicos distinguidos a la escuela. Entre los distinguidos conferenciantes de la EKA se encontraban Hendrik Lorentz (1905-1906) y Max Planck (1909). Durante la estadía de Lorentz en Columbia, escribió una de sus obras más importantes, la Teoría de los electrones .
En 1931, Pupin Labs era un centro de investigación líder. Durante este tiempo, Harold Urey (premio Nobel de Química) descubrió el deuterio y George B. Pegram estaba investigando los fenómenos asociados con el neutrón recién descubierto . En 1938, Enrico Fermi escapó de la Italia fascista después de ganar el premio Nobel por su trabajo sobre la radiactividad inducida. De hecho, se llevó a su esposa e hijos a Estocolmo e inmediatamente emigró a Nueva York. Poco después de llegar comenzó a trabajar en Columbia. Su trabajo sobre fisión nuclear, junto con el trabajo de Rabi sobre física atómica y molecular, marcó el comienzo de una era dorada de investigación fundamental en la universidad. Uno de los primeros ciclotrones del país se construyó en el sótano de Pupin Hall, donde aún quedan partes de él.
Antes y después de la Segunda Guerra Mundial , se llevaron a cabo investigaciones sobre los momentos magnéticos de los núcleos y los electrones. Junto con el trabajo de Willis Lamb sobre la comprensión de la estructura fina del hidrógeno, estos experimentos fueron cruciales para el desarrollo posterior de la electrodinámica cuántica , por la que Feynman y Schwinger ganaron el premio Nobel. Durante este mismo tiempo, Chien-Shiung Wu estaba llevando a cabo una investigación histórica en Nevis sobre interacciones débiles, lo que llevó a la predicción teórica y la observación posterior de la no conservación de la paridad máxima .
Durante la guerra, se aprendieron muchas técnicas de microondas que luego se utilizaron en Columbia para el desarrollo del máser , el precursor de microondas del láser , y para la observación de grandes momentos de cuadrupolo nuclear , lo que llevó a la introducción del modelo nuclear unificado por James Rainwater . En la década de 1940, la investigación teórica se centró en los cálculos en electrodinámica cuántica. En la década de 1950, hubo un cambio hacia la física de altas energías . Durante este tiempo, el trabajo de Tsung-Dao Lee y sus colaboradores condujo al descubrimiento de la paridad y las simetrías de conjugación de carga en la interacción débil . Durante estos años, también se construyó un ciclotrón nuevo y más potente en Nevis.
A medida que los físicos investigaban la materia a escalas cada vez más finas, se requerían experimentos de mayor energía. Muchos de estos se realizaron en Nevis y Brookhaven. Rainwater y Fitch exploraron la estructura de los núcleos observando transiciones de rayos X en átomos muónicos. Richard Garwin y Leon Lederman observaron no conservación de paridad en la desintegración de piones y muones . Lederman , Schwartz y Steinberger demostraron que el neutrino muónico era distinto del neutrino electrónico .
En la actualidad, los experimentadores de Columbia realizan trabajos en laboratorios de todo el mundo. Estos incluyen CERN , en Ginebra, Suiza, Brookhaven National Laboratory , en Upton, Nueva York, y Fermi National Accelerator Laboratory , en Batavia, Illinois. Pupin Labs también alberga una supercomputadora dedicada de 400 Gigaflops construida por Norman Christ , que se utiliza para cálculos en cromodinámica cuántica de celosía .
premios Nobel
Científicos que recibieron el Premio Nobel por el trabajo realizado mientras eran profesores de la Universidad de Columbia:
- Polykarp Kusch
- Willis Lamb
- Charles Townes
- Tsung-Dao Lee
- James Rainwater
- Leon Lederman
- Melvin Schwartz
- Jack Steinberger
Otra facultad:
- Enrico Fermi
- Hideki Yukawa
- Willis Lamb
- María Goeppert-Mayer
- Samuel Chao Chung Ting
- Steven Weinberg
- Horst Störmer
Científicos que recibieron el Premio Nobel y tienen un doctorado de la Universidad de Columbia:
- Isidor Isaac Rabi
- James Rainwater
- Leon Lederman
- Melvin Schwartz
- Robert Millikan
- Julian Schwinger
- Leon Cooper
- Val Fitch
- Arno Penzias
- Norman Ramsey
- Martin Lewis Perl
Profesores visitantes:
- Murray Gell-Mann
- Hans Bethe
- Daniel Tsui
Personal investigador:
- María Goeppert-Mayer
- Aage Bohr
- Arthur Leonard Schawlow
- Carlo Rubbia
Profesores de EKA:
- Hendrik Lorentz
- Wilhelm Wien
- Max Planck
Ver también
- Universidad de Colombia
- Michael Idvorsky Pupin
- Laboratorios Nevis
- Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Fundación Fu
Referencias
Este artículo es una adaptación de la historia resumida que se encuentra en la página de inicio del departamento de física de la Universidad de Columbia:
- Página de inicio del departamento
- Herencia de la física en Columbia
- Premios Nobel de Columbia