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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 atómica-molecular-óptica, física de la 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 al norte del estado, y en varias otras instituciones afiliadas. El departamento está relacionado con investigaciones realizadas en los Laboratorios Nacionales Brookhaven y en el CERN .
Columbia tiene aproximadamente 20 carreras universitarias en física y alberga a unos 100 estudiantes de posgrado.
Las raíces de los graduados en física se remontan a la apertura de la Escuela de Minas en 1864, aunque el departamento no se estableció formalmente hasta 1892. En 1899 se fundó la Sociedad Estadounidense de Física en una reunión en Columbia. Varios años más tarde, el Fondo Earnest Kempton Adams permitió al departamento invitar a científicos distinguidos a la escuela. Entre los distinguidos profesores de la EKA se encontraban Hendrik Lorentz (1905-1906) y Max Planck (1909). Durante su estancia 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 recién descubierto neutrón . 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 y emigró inmediatamente a Nueva York. Poco después de llegar empezó 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 del mismo.
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, que condujo a la predicción teórica y la posterior observación 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 cuadripolares nucleares , lo que llevó a la introducción del modelo nuclear unificado por James agua de lluvia . En la década de 1940, la investigación teórica se centró en los cálculos de electrodinámica cuántica. En la década de 1950 se produjo un cambio hacia la física de altas energías . Durante este tiempo, el trabajo de Tsung-Dao Lee y sus colaboradores condujo al descubrimiento de simetrías de paridad y conjugación de carga en la interacción débil . Durante estos años, también se construyó en Nevis un ciclotrón nuevo y más potente.
A medida que los físicos investigaban la materia a escalas cada vez más finas, se requerían experimentos de mayor energía. Muchas de ellas 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 la no conservación de la paridad en la desintegración de piones y muones . Lederman , Schwartz y Steinberger demostraron que el neutrino muónico era distinto del neutrino electrónico .
Hoy en día, los experimentadores de Columbia realizan trabajos en laboratorios de todo el mundo. Estos incluyen el CERN , en Ginebra, Suiza, el Laboratorio Nacional Brookhaven , en Upton, Nueva York, y el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi , 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 reticular .
Científicos que han recibido el Premio Nobel por el trabajo realizado mientras eran profesores de la Universidad de Columbia:
Otros profesores:
Científicos que recibieron el Premio Nobel y tienen doctorados de la Universidad de Columbia:
Profesores visitantes:
Personal investigador:
Profesores de EKA:
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: