에드워드 밀스 퍼셀

1. 개요

에드워드 밀스 퍼셀은 미국의 물리학자이자 천문학자로, 핵자기 공명(NMR) 현상을 발견하여 1952년 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 또한 은하수의 나선 팔을 관측할 수 있게 해준 21cm 수소선을 최초로 감지하는 등 천문학 분야에도 기여했다. 이 외에도 고체 물리학 연구와 저서 활동을 통해 과학 발전에 기여했으며, 여러 대통령의 과학 고문을 역임하고 다양한 학회에서 활동했다.

2. 생애

에드워드 밀스 퍼셀은 과학, 교육, 시민 활동 분야에서 많은 상을 받았다. 드와이트 D. 아이젠하워, 존 F. 케네디, 린든 B. 존슨 대통령의 과학 고문을 지냈으며, 미국 물리학회 회장을 역임했다. 미국 철학 학회, 미국 국립 과학 아카데미, 미국 예술 과학 아카데미 회원이었다. 1979년 미국 국가 과학 메달을 받았고, Jansky 강연을 국립 전파 천문대에서 했다. 퍼셀은 노벨상을 받은 최초의 파이 캡(Phi Kap)으로서 파이 카파 시그마 명예의 전당에 헌액되었다.

저서로는 혁신적인 입문서 전기 및 자기가 있다. 이 책은 스푸트니크 시대에 NSF 보조금 지원을 받은 프로젝트로, 상대론적 전자기학을 사용하여 주제를 제시한 것으로 유명하다. 1965년판은 연방 보조금 조건으로 현재 자유롭게 이용할 수 있으며, 원래 버클리 물리학 강좌의 한 권으로 출판되었다. 이 책은 퍼셀과 모린의 저서로 상업적인 세 번째 판으로도 출판되었다. 퍼셀은 또한 생물학자들에게 "낮은 레놀즈 수에서의 생명"이라는 유명한 강연으로 기억되는데, 이 강연에서 그는 마이크로 스케일에서의 흐름 체제 제한에서 지배적인 힘과 효과를 설명했다. 그는 가리비 정리로 불리는 원리를 통해 낮은 레놀즈 수 흐름의 시간 가역성을 강조하기도 했다.

퍼셀은 1997년 3월 7일 매사추세츠 주 케임브리지에서 84세의 나이로 사망했다.

2.1. 어린 시절과 교육

일리노이주 테일러빌에서 태어나고 자란 퍼셀은 퍼듀 대학교에서 전기 공학 공학 학사 학위를, 하버드 대학교에서 물리학 석사 및 박사 학위를 받았다. 퍼듀 대학교 재학 시절 파이 카파 시그마 동아리의 알파 시(Alpha Xi) 챕터 회원이었다.

2.2. 연구 경력

제2차 세계 대전 동안 퍼셀은 MIT 방사선 연구소에서 마이크로파 레이더 개발에 참여한 후 연구를 위해 하버드 대학교로 돌아왔다. 1945년 12월, 그는 동료 로버트 파운드, 헨리 토레이와 함께 핵자기 공명(NMR)을 발견했다. NMR은 과학자들이 물질의 화학 구조와 특성을 결정하는 우아하고 정확한 방법을 제공하며, 물리학과 화학에서 널리 사용된다. 또한 자기 공명 영상(MRI)의 기반이 되기도 한다. NMR 발견으로 퍼셀은 1952년 스탠퍼드 대학교의 펠릭스 블로흐와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

퍼셀은 천문학에도 기여하여 중성 은하 수소에서 방출되는 전파 (초미세 구조 분열로 인한 유명한 21cm 선)를 처음으로 감지하여 은하수의 나선 팔을 처음으로 관측할 수 있게 했다. 이 관측은 전파 천문학 분야를 개척하는 데 도움을 주었으며, 21cm 선 측정은 현대 천문학에서 여전히 중요한 기술이다. 그는 또한 스핀-에코 완화, 핵자기 완화, 그리고 음의 스핀 온도 (레이저 개발에 중요)에 대한 연구를 통해 고체 물리학에 중요한 기여를 했다. 노먼 F. 램지와 함께 그는 입자 물리학의 CP 대칭성에 의문을 제기한 최초의 인물이었다.

3. 주요 업적

제2차 세계 대전 동안 MIT 방사선 연구소에서 마이크로파 레이더 개발에 참여한 후, 퍼셀은 핵자기 공명(NMR)을 발견하여 1952년 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

천문학 분야에서는 중성 은하 수소에서 방출되는 21cm 선을 처음으로 감지하여 전파 천문학 분야를 개척하는 데 기여했다. 또한 고체 물리학 및 CP 대칭성 문제에 대한 연구도 진행했다.

3.1. 핵자기공명 (NMR) 발견

1945년 12월, 퍼셀은 동료 로버트 파운드, 헨리 토레이와 함께 핵자기 공명(NMR)을 발견했다. NMR은 과학자들에게 물질의 화학 구조와 특성을 결정하는 우아하고 정확한 방법을 제공하며, 물리학과 화학에서 널리 사용된다. 또한 20세기 가장 중요한 의학 발전 중 하나인 자기 공명 영상(MRI)의 기반이 되기도 한다. NMR 발견으로 퍼셀은 1952년 스탠퍼드 대학교의 펠릭스 블로흐와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

퍼셀은 천문학에도 기여하여 중성 은하 수소에서 방출되는 전파 (초미세 구조 분열로 인한 유명한 21cm 선)를 처음으로 감지하여 은하수의 나선 팔을 처음으로 관측할 수 있게 했다. 이 관측은 전파 천문학 분야를 개척하는 데 도움을 주었으며, 21cm 선 측정은 현대 천문학에서 여전히 중요한 기술이다. 그는 또한 스핀-에코 완화, 핵자기 완화, 그리고 음의 스핀 온도 (레이저 개발에 중요)에 대한 연구를 통해 고체 물리학에 중요한 기여를 했다. 노먼 F. 램지와 함께 그는 입자 물리학의 CP 대칭성에 의문을 제기한 최초의 인물이었다.

3.2. 21cm 수소선 발견과 전파 천문학

퍼셀은 천문학에 기여하여 중성 은하 수소에서 방출되는 전파 (초미세 구조 분열^영어로 인한 유명한 21cm 선)를 처음으로 감지하여 은하수의 나선 팔을 처음으로 관측할 수 있게 했다. 이 관측은 전파 천문학 분야를 개척하는 데 도움을 주었으며, 21cm 선 측정은 현대 천문학에서 여전히 중요한 기술이다. 그는 또한 스핀-에코 완화, 핵자기 완화, 그리고 음의 스핀 온도 (레이저^영어 개발에 중요)에 대한 연구를 통해 고체 물리학에 중요한 기여를 했다. 노먼 F. 램지와 함께 그는 입자 물리학의 CP 대칭성에 의문을 제기한 최초의 인물이었다.

3.3. 고체 물리학 연구

퍼셀은 스핀-에코 완화, 핵자기 완화, 그리고 음의 스핀 온도 (레이저 개발에 중요)에 대한 연구를 통해 고체 물리학에 중요한 기여를 했다. 노먼 F. 램지와 함께 그는 입자 물리학의 CP 대칭성에 의문을 제기한 최초의 인물이었다.

4. 저술 활동

퍼셀은 혁신적인 입문서 전기 및 자기의 저자였다. 이 책은 스푸트니크 시대에 NSF 보조금으로 지원받은 프로젝트로, 상대론적 전자기학을 사용하여 해당 수준의 주제를 제시한 것으로 영향력이 컸다. 연방 보조금 조건으로 현재 자유롭게 이용할 수 있는 1965년판은 원래 버클리 물리학 강좌의 한 권으로 출판되었다. 이 책은 퍼셀과 모린의 저서로 상업적인 세 번째 판으로도 출판되었다. 퍼셀은 또한 생물학자들에게 "낮은 레놀즈 수에서의 생명"이라는 유명한 강연으로 기억되는데, 이 강연에서 그는 (종종 마이크로 스케일에서) 흐름 체제 제한에서 지배적인 힘과 효과를 설명했다. 그는 또한 가리비 정리라고 불리는 원리로 낮은 레놀즈 수 흐름의 시간 가역성을 강조했다.

5. 사회 활동 및 수상

퍼셀은 과학, 교육, 시민 활동에 대한 공로를 인정받아 많은 상을 받았다. 드와이트 D. 아이젠하워, 존 F. 케네디, 린든 B. 존슨 대통령의 과학 고문을 역임했으며, 미국 물리학회 회장을 역임했다. 또한 미국 철학 학회, 미국 국립 과학 아카데미, 미국 예술 과학 아카데미의 회원이었다. 국립 전파 천문대에서 Jansky 강연을 하기도 했다.

5.1. 수상 내역

* 1952년 - 노벨 물리학상
* 1953년 - 리히트마이어 기념상
* 1957년 - 어스테드 메달
* 1979년 - 미국 국가 과학상
* 1984년 - 생물물리학상
* 1988년 - 베아트리스 틴즐리상
* 1989년 - 영국 왕립 학회 외국인 회원

6. 사망

퍼셀은 1997년 3월 7일, 매사추세츠 주 케임브리지에서 84세의 나이로 사망했다.