米尔斯邓普塞 爱德华·米尔斯·珀塞尔

大学毕业后,他被选为交流学生到德国的卡尔思鲁恩高等工业学校留学,在W·韦泽尔教授指导下学习。一年之后,他回国进入哈佛大学攻读博士学位;两年之后,珀塞尔成为该大学讲师。第二次世界大战开始后,他来到麻省理工大学放射研究所进行微波雷达开发研究。许多微波波长都是1米以下的电磁波,人们可以将这种波的直线系统用于雷达。

珀塞尔这段经历在一生中十分有用;他亦因在这一研究所结识了许多著名科学家。后来珀塞尔发现了原子磁共振的吸收。“二战”结束后,他回到哈佛大学;1949年成为该校物理学教授。

珀塞尔对核磁共振研究是于1945年开始的。他认为,处于原子中心的原子核具有很小的磁场,在原子核外有静磁场存在时,核的旋进运动就会开始。地球的自转轴也会产生周期26000公里的旋进运动。从外向输送电波时,这种电磁波的频率与原子核的旋进频率一致,这就是共振。

珀塞尔利用各种各样的固体和液体试验材料,测定共振频率构成这种材料的原子旋进频率。此后这种现象叫做核磁共振,而且在人类生活的各个方面得到广泛的应用。

珀塞尔是美国物理学会成员、国家科学院院士、美国艺术和科学研究院成员,以及艾森豪威尔总统和肯尼迪总统当政时期的总统科学咨询委员会成员。

1945年以后,珀塞尔一直在哈佛大学进行研究和教学工作直至1997年去世。

爱德华·米尔斯·珀塞尔成就及荣誉编辑

爱德华·米尔斯·珀塞尔核磁共振应用于医学

核磁共振(NMR)在医学上的应用,一般是在其他检查手段所不及的时候使用。

诸如对人体肿瘤的检查,是将人体置于很强的静磁场,氢原子的共振频率与相等的电磁波会瞬间产生;人体中的氢原子核磁共振就会形成放射电磁波,利用人体横断面的氢原子就能呈现人体断层画面。人们把这种检测方法叫做核磁共振(NMR)或计算机扫描画像(CT)。

与珀塞尔一同发现核磁共振的还有瑞士物理学家菲力克斯·布罗赫(Felix Bloch)。由于珀塞尔和布罗赫同时发现核磁共振现象,1952年,他们一同获诺贝尔物理学奖。

就在珀塞尔等人研究核磁共振之后,又有人开发出利用质子和X射线的CT法。

爱德华·米尔斯·珀塞尔氢原子发出电波

1951年,亦即珀塞尔获得诺贝尔奖的前一年,他的研究小组从宇宙空间的氢原子中,成功地观测到波长21厘米的微波。这是第二次世界大战中荷兰的延·沃尔特(JAN·Oort 1900-1992)等人从理论上预言的一种波,而在此之前的1927年,沃尔特认为银河系有数千亿个类似太阳的恒星;宇宙间与银河系相似的星系有数千亿个;在宇宙间类似太阳的恒星也有数千亿个×数千亿个那么多。

1944年,沃尔特小组发表论文,阐述宇宙间的氢原子理应辐射或吸收的电波波长约为21厘米,构成氢的质子和电子数百万年间才重复交换各自的自转方向一次,此时21厘米的电波会释放出来。

当时,在哈佛大学工作的珀塞尔夫人对这篇论文非常感兴趣,于是她支持丈夫搞这项研究。

1950年,美国射电天文学院研究团体成立。这一研究团体从哈佛大学的一个试验室租借许多零部件制成无线电波收发器,并持续这项研究。1951年3月,他们终于检测出21厘米波长的电波。后来荷兰和澳大利亚的研究小组也观测出21厘米的电波,当时,3国研究小组的发现报告,刊登在英国著名科学刊物《自然》杂志上。

爱德华·米尔斯·珀塞尔开拓电波天文学

珀塞尔开拓的电波天文学取得了许多丰硕成果。类星体、脉冲星,以及宇宙背景辐射的发现等,都是利用射电天文学方法完成的。1963年,旅美荷兰天文学家马修·施密特发现,类星体是一种有红外线光X射线等巨大能量辐射的天体;1967年,英国安东尼·休伊思(Antony Hewish)发现脉冲星是一种电波周期很短的电波星体,最短可达千分之一周期。

后来的研究证明,这是超新星爆发之后留下的物质太空中只带中子的超密度中子星。

1965年,最早发现的宇宙背景辐射是美国人阿诺·彭齐亚斯(Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)从宇宙的旋转方向和温度为摄氏零下270度极低温度对应的电波。这对于研究数十亿年前发生的大爆炸诞生了宇宙,以及宇宙继续发生膨胀十分重要。

核磁共振和电波天文学的开拓者珀塞尔对医学和天文学的巨大贡献令人难忘。