John Clive Ward , FRS (1 de agosto de 1924 - 6 de mayo de 2000) fue un físico británico-australiano . Introdujo la identidad Ward-Takahashi , también conocida como "Identidad de Ward" (o "Identidades de Ward"). Andrei Sakharov dijo que Ward era uno de los titanes de la electrodinámica cuántica . Hizo contribuciones significativas a la física cuántica del estado sólido , la mecánica estadística y el modelo de Ising .
John Clive Ward | |
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Nació | Londres, Inglaterra | 1 de agosto de 1924
Fallecido | 6 de mayo de 2000 Victoria , Columbia Británica, Canadá | (75 años)
Nacionalidad | Australiano, Británico |
alma mater | Universidad de Oxford |
Conocido por | Teoría electrodinámica Electrodinámica cuántica Teoría cuántica de campos Teoría de la renormalización Identidad de Ward-Takahashi Bomba de hidrógeno funcional de Luttinger-Ward |
Premios | Medalla Guthrie (1981) Medalla Dirac (1981) Premio Heineman (1982) Medalla Hughes (1983) |
Carrera científica | |
Campos | Partículas fisicas |
Instituciones | Instituto de Estudios Avanzados Bell Laboratories Universidad de Adelaide Universidad de Maryland Universidad de Miami Instituto Carnegie de Tecnología Universidad Johns Hopkins Universidad Victoria de Wellington Universidad Macquarie |
Tesis | Algunas propiedades de las partículas elementales (1949) |
Asesor de doctorado | Maurice Pryce |
Ward fue uno de los autores del Modelo estándar de interacciones de partículas de calibre: sus contribuciones se publicaron en una serie de artículos que fue coautor con Abdus Salam . También se le atribuye haber sido uno de los primeros defensores del uso de diagramas de Feynman . Se ha dicho que los físicos han hecho uso de sus principios y desarrollos "a menudo sin saberlo, y generalmente sin citarlo". [1]
En 1955, Ward fue contratado para trabajar en el Establecimiento de Investigación de Armas Atómicas en Aldermaston . Allí, obtuvo de forma independiente una versión del diseño Teller-Ulam , por lo que se le ha llamado el "padre de la bomba H británica". [2]
Vida temprana
John Clive Ward nació en East Ham , Londres , [3] el 1 de agosto de 1924. [1] Era hijo de Joseph William Ward, un funcionario que trabajaba en Inland Revenue , [3] [4] y su esposa Winifred née Palmer, maestra de escuela. Tenía una hermana, Mary Patricia. Asistió a Chalkwell Elementary School y Westcliff High School for Boys . En 1938 se presentó y ganó una beca de £ 100 para el Bishop Stortford College . Realizó el examen de certificación de la escuela superior en 1942, recibió distinciones en matemáticas, física, química y latín, y se le ofreció una posgrado (beca) en Merton College, Oxford . [3] [5]
Aunque la Segunda Guerra Mundial estaba en su apogeo en el momento, la sala no fue llamado a filas por el ejército, y se le permitió completar su Licenciatura en Artes grado en Ciencias de la Ingeniería con honores de primera clase , el estudio de las matemáticas bajo JHC Whitehead y CE Titchmarsh . Recibió una beca del Harmsworth Trust, y en octubre de 1946, una vez terminada la guerra, consiguió un puesto como asistente graduado de Maurice Pryce , quien recientemente había sido nombrado profesor de física teórica en Oxford. [3]
Contribuciones científicas
Entrelazamiento cuántico
En 1947, Ward y Pryce publicaron un artículo en Nature , en el que fueron los primeros en calcular y utilizar amplitudes de probabilidad para la polarización de un par de fotones entrelazados cuánticos que se mueven en direcciones opuestas. [6] [7] Para polarizaciones x y y , Ward, deriva esta amplitud de probabilidad a ser: [6]
que se puede normalizar como: [7] [8]
Esto se puede utilizar para derivar la correlación de las polarizaciones cuánticas de los dos fotones. [6] Su predicción fue confirmada experimentalmente por Chien-Shiung Wu e I. Shaknov en 1950. [9] Esta fue la primera confirmación experimental de un par de fotones entrelazados como aplicable a la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) . [10] El resultado fue posteriormente explicado por Richard Dalitz y Frank Duarte . [7] [1] [11] Aparentemente siguiendo la doctrina de Dirac , Ward nunca se molestó por cuestiones de interpretación en la mecánica cuántica . [8]
Con su beca Harmsworth expirando y viendo pocos prospectos en Oxford, Ward respondió a un anuncio de trabajo de la Universidad de Sydney . Le ofrecieron un puesto, pero cuando llegó, descubrió que era para tutor y no para conferencista . Por lo tanto, sirvió durante el año, luego regresó a Oxford para completar su tesis de Doctor en Filosofía (D.Phil.) Sobre "Algunas propiedades de las partículas elementales". Ward esperaba que su tesis, una elaboración de su artículo de 1947, fuera fácilmente aprobada por el examinador externo, Nicholas Kemmer , pero en el último momento Rudolf Peierls ocupó el lugar de Kemmer , quien se negó a aceptarla. Solo después de un enérgico argumento del examinador interno, J. de Witt, se otorgó la tesis. [3] [12]
Identidad de barrio
Pryce consiguió que Ward recibiera un premio del Departamento de Investigación Científica e Industrial (DSIR) durante dos años. Fue entonces cuando desarrolló la identidad Ward-Takahashi , originalmente conocida como "Identidad de Ward" (o "Identidades de Ward"). [1] [3] [13] Este resultado en electrodinámica cuántica se inspiró en una conjetura de Freeman Dyson , [14] y se reveló en una carta de media página típica del estilo sucinto de Ward. En su libro Quantum Electrodynamics , Walter Greiner y Joachim Reinhardt
afirman en su discusión sobre la renormalización de carga : "la identidad de Ward tiene un significado mucho más fundamental: asegura la universalidad de la interacción electromagnética ". [15] En su libro The Infinity Puzzle , Frank Close escribió: "Las identidades de Ward son los cimientos básicos sobre los que descansa todo el edificio de la renormalización". [2]En 1950, la beca DSIR de Ward estaba llegando a su fin. Pryce se había convertido en profesor visitante en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey , y los colegas de Ward, PT Matthews y Abdus Salam, eran miembros visitantes allí en el año académico 1950-1951. A través de ellos, pudo obtener una membresía de $ 3,000 para el año académico 1951-1952. Fue en Princeton donde conoció el modelo de Ising y conoció a Mark Kac de la Universidad de Cornell , con quien colaboraría en una solución exacta del modelo de Ising utilizando un método combinatorio. [3] [16] [17] Su trabajo conjunto con Kac en el modelo Ising dio lugar a lo que ahora se llama el operador Kac-Ward. [16] [18] Cuando terminó su membresía, trabajó para los Laboratorios Bell en 1952 y 1953. [1] Luego aceptó una oferta de cátedra en la Universidad de Adelaide de Bert Green , donde trabajó durante un año antes de comenzar otra membresía en el Instituto de Estudios Avanzados. [3]
Modelo estandar
Ward dejó el programa británico de bombas de hidrógeno y aceptó un trabajo en una empresa de electrónica en California. Más tarde, en 1956, Elliott Montroll le ofreció una cátedra visitante en la Universidad de Maryland . [3] Al señalar un artículo reciente de Keith Brueckner y Murray Gell-Mann sobre la energía del estado fundamental de un gas de electrones , Ward dio una conferencia en la que propuso un enfoque diferente. Montroll reconoció que se trataba de la teoría de Debye-Hückel . Durante las próximas semanas, Ward recordó más tarde, "Logramos no sólo producir una extensión definitiva de una teoría puramente clásica anteriormente, sino también establecer las reglas para el tratamiento esquemático de problemas en la mecánica estadística cuántica, reglas que ahora son el pan de cada día". y mantequilla de cálculos modernos ". [3]
Poco después, los físicos se sorprendieron con la noticia de que Wu y Tsung-Dao Lee habían demostrado en el experimento de Wu que la paridad no se conserva en interacciones débiles . Esto inspiró a Ward a considerar nuevamente la física de partículas. Junto con muchos otros, considera cómo se podría aplicar la teoría gauge a la teoría de la desintegración beta de Fermi . [3] Ward se convirtió en uno de los autores del Modelo Estándar de interacciones de partículas de calibre; sus contribuciones sobre interacciones electromagnéticas y débiles se publicaron en una serie de artículos que fue coautor con Abdus Salam . [19] [20] [21] [22] Ward escribió una nota a Abdus, informándole que Albert Einstein estaría dando vueltas en su tumba, presumiblemente en el sentido de las agujas del reloj. [3]
Las contribuciones de Salam y Ward al modelo estándar se utilizaron en el desarrollo de la estructura teórica del bosón de Higgs . [23] Ward también hizo contribuciones a la mecánica cuántica , [12] [24] la teoría del fermión, [25] la física cuántica del estado sólido , [26] y la mecánica estadística y el modelo de Ising. [27]
Aldermaston
En 1955, Ward fue reclutado por William Cook para trabajar en el programa británico de bombas de hidrógeno en el Establecimiento de Investigación de Armas Atómicas en Aldermaston . El gobierno británico había decidido que necesitaba bombas de hidrógeno y era tarea de Aldermaston diseñar una. [28] Cook había sido puesto a cargo del proyecto en septiembre de 1954. Ward era el único físico teórico en Aldermaston; el director, William Penney , aunque físico, era un experto en hidrodinámica e instrumentación. Penney no estaba feliz de que Ward lo obligara, y los dos no se llevaban bien. [29] John Corner recordó que Ward no encajaba en Aldermaston. [28]
El conocimiento británico de los diseños termonucleares se limitó al trabajo realizado por el Proyecto Manhattan en tiempos de guerra : Edward Teller 's Classic Super , [3] y un diseño de 1946 de John von Neumann y Klaus Fuchs . Todo lo que se sabía con certeza sobre el diseño de la bomba de hidrógeno estadounidense era que tenía múltiples etapas. [28] "Me asignaron", recordó más tarde Ward, "el trabajo improbable de descubrir el secreto de la invención de Ulam-Teller ... una idea de genio mucho más allá de los talentos del personal de Aldermaston, un hecho bien conocido por tanto Cook como Penney ". [29]
Después de trabajar con una gran cantidad de propuestas, Ward dio con un diseño viable que incorporaba la puesta en escena, la compresión y la implosión por radiación. [1] [29] En una reunión el 2 de diciembre de 1955, Ward lo dibujó en la pizarra. La respuesta de Penny fue genial, considerándola demasiado complicada, pero Cook reconoció que valía la pena. Aunque el diseño de Ward no fue el que finalmente se adoptó para las bombas de hidrógeno utilizadas en la Operación Grapple , el concepto fue influyente, [3] [28] y el desarrollo de un diseño más avanzado que el que tenían los estadounidenses sería la clave para lograr el objetivo general. del proyecto: una reanudación de la relación especial nuclear con los estadounidenses. [29] [30] Se le ha llamado el "padre de la bomba H británica". [2]
Universidad Macquarie
Después de Maryland, Ward buscó un nuevo trabajo. Pensó que había encontrado uno en la Universidad de Miami en Florida , pero se le negó la tenencia y se fue en 1959. Luego consiguió un puesto en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania , pero no estaba contento allí. Solicitó una vez más una membresía de un año en el Instituto de Estudios Avanzados y fue aceptado por tercera vez. Theodore H. Berlin luego le ofreció un puesto en la Universidad Johns Hopkins en 1961. Permaneció allí hasta 1966, cuando respondió a un anuncio de un profesor de matemáticas en la Universidad Victoria de Wellington en Nueva Zelanda. Los amigos australianos estaban asombrados de que alguien eligiera Nueva Zelanda en lugar de Australia, y en 1967 se convirtió en el profesor fundamental de física en la Universidad Macquarie en Sydney . Rechazó ofertas de Oxford y Cambridge. [3] [1] Finalmente se convirtió en ciudadano australiano. [31]
En 1967 creó el programa de física en la Universidad Macquarie utilizando las Conferencias de Física Feynman como libros de texto primarios. Este programa tenía un fuerte énfasis experimental y el propio Ward (que originalmente se formó como ingeniero) "tenía una gran admiración por todo lo práctico". [31] Se le atribuye ser un pionero en el uso de diagramas de Feynman y difundir su uso en Australia. [32] A finales de la década de 1970, Ward participó, con Frank Duarte, en el exitoso movimiento de reforma científica de Macquarie , [33] y consideró esto como un "logro más importante". [31] La señal más visible fue que la universidad acordó presentar títulos de Licenciatura en Ciencias (BSc) en lugar de solo Licenciatura en Artes (BA), siendo la primera más apreciada por los estudiantes y lugares de trabajo en Australia. [3]
Vida personal y muerte
El número total de artículos publicados por Ward fue de solo 20, un hecho que refleja un fuerte sentido de autocrítica. También criticó lo que llamó "fábricas de doctorados" y expresó su escepticismo sobre la importancia que se atribuye a tener un gran número de citas. [31] Nunca supervisó a estudiantes graduados. [3] Aunque nunca recibió el Premio Nobel de Física , sí recibió algunos premios importantes, como la Medalla Guthrie y la Medalla Dirac en 1981, el Premio Heineman en 1982 y la Medalla Hughes en 1983 "por sus contribuciones originales e influyentes. a la teoría cuántica de campos, en particular la identidad de Ward y la teoría de interacciones débiles de Salam-Ward ". [34] Se convirtió en miembro de la Royal Society en 1965. [3] [35] Tiene un número de Erdős de 2. [36]
Andrei Sakharov dijo que Ward era uno de los "titanes" de la electrodinámica cuántica junto a Freeman Dyson, Richard Feynman , Julian Schwinger , Sin-Itiro Tomonaga y Gian Carlo Wick . [37] A este respecto, se ha dicho que los físicos han hecho uso de sus principios y desarrollos "a menudo sin saberlo, y generalmente sin citarlo". [1]
Además de su física, Ward tocaba el piano y la trompa . Fue soltero la mayor parte de su vida, pero estuvo brevemente casado mientras estaba en los Estados Unidos. No tuvo hijos. [3] Murió en la isla de Vancouver en Columbia Británica , Canadá, el 6 de mayo de 2000, de una enfermedad respiratoria. [1]
Referencias
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