John Clive Ward , FRS (1 de agosto de 1924 - 6 de mayo de 2000) fue un físico angloaustraliano que hizo importantes contribuciones a la teoría cuántica de campos, la física de la materia condensada y la mecánica estadística. Andrei Sajarov llamó a Ward uno de los titanes de la electrodinámica cuántica.
Ward introdujo la identidad Ward-Takahashi . Fue uno de los autores del modelo estándar de interacciones de partículas calibre: sus contribuciones se publicaron en una serie de artículos del que fue coautor con Abdus Salam . También se le atribuye ser 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, en general, sin citarlo". [1] El modelo de Ising fue otro de sus intereses de investigación.
En 1955, Ward fue contratado para trabajar en el Establecimiento de Investigación de Armas Atómicas en Aldermaston . Allí, derivó de forma independiente una versión del diseño Teller-Ulam , por el que se le ha llamado el "padre de la bomba H británica". [2]
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. de soltera Palmer, maestra de escuela. Tenía una hermana, María Patricia. Asistió a la escuela primaria Chalkwell y a la escuela secundaria para niños Westcliff . En 1938 se postuló y ganó una beca de £100 para el Bishop Stortford College . Tomó el Examen de Certificado de Escuela Superior en 1942, recibió distinciones en Matemáticas, Física, Química y Latín, y se le ofreció una postmaestría (beca) para Merton College, Oxford . [3] [5]
Aunque la Segunda Guerra Mundial estaba en pleno apogeo en ese momento, Ward no fue llamado a filas por el ejército y se le permitió completar su Licenciatura en Ciencias de la Ingeniería con honores de primera clase , estudiando matemáticas con JHC Whitehead y EC 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]
El número total de artículos publicados por Ward fue sólo de unos 20, un hecho que refleja un fuerte sentido de autocrítica. También criticó lo que llamó "fábricas de doctorado" y expresó escepticismo ante la importancia que se concede a un gran número de citas. [6] Nunca supervisó a estudiantes de posgrado. [3] Recibió algunos premios importantes, incluida la Medalla Guthrie y la Medalla Dirac de la Universidad de Nueva Gales del Sur en 1981, el Premio Heineman en 1982 y la Medalla Hughes en 1983 "por sus contribuciones originales y muy influyentes a la teoría cuántica de campos". , particularmente la identidad de Ward y la teoría de las interacciones débiles de Salam-Ward". [7] Se convirtió en miembro de la Royal Society en 1965. [3] [8]
Andrei Sakharov dijo que Ward era uno de los "titanes" de la electrodinámica cuántica junto con Freeman Dyson , Richard Feynman , Julian Schwinger , Sin-Itiro Tomonaga y Gian Carlo Wick . [9] Al respecto, se ha dicho que los físicos han hecho uso de sus principios y desarrollos "a menudo sin saberlo, y generalmente sin citarlo". [1]
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 cuánticos entrelazados que se mueven en direcciones opuestas. [10] [11] Para las polarizaciones x e y , Ward derivó que esta amplitud de probabilidad sería: [11]
que se puede normalizar como: [11] [12]
Esto se puede utilizar para derivar la correlación de polarización de los dos fotones. [10] Su predicción fue confirmada experimentalmente por Chien-Shiung Wu e I. Shaknov en 1950. [13] Esta fue la primera confirmación experimental de que un par de fotones entrelazados es aplicable a la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) . [14] El resultado fue explicado posteriormente por Richard Dalitz y Frank Duarte . [11] [1] [15] Aparentemente siguiendo la doctrina de Dirac , a Ward nunca le molestaron las cuestiones de interpretación en la mecánica cuántica . [12]
Con su beca Harmsworth expirando y viendo pocas perspectivas en Oxford, Ward respondió a un anuncio de trabajo de la Universidad de Sydney . Le ofrecieron un puesto, pero cuando llegó descubrió que era de tutor y no de profesor . Por lo tanto, cumplió el año y luego regresó a Oxford para completar su tesis de Doctorado 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 minuto el lugar de Kemmer fue ocupado por Rudolf Peierls , quien se negó a aceptarla. Sólo después de un contundente argumento del examinador interno, J. de Witt, se adjudicó la tesis. [3] [16]
Pryce dispuso 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 Ward" (o "Identidades de Ward"). [1] [3] [17] Este resultado en electrodinámica cuántica se inspiró en una conjetura de Freeman Dyson , [18] 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 Ward tiene un significado mucho más fundamental: garantiza la universalidad de la interacción electromagnética ". [19] 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 de Princeton, Nueva Jersey , y los colegas de Ward, PT Matthews y Abdus Salam, fueron miembros visitantes allí en el año académico 1950-1951. A través de ellos, pudo conseguir una membresía de 3.000 dólares 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] [20] [21] Su trabajo conjunto con Kac en el modelo Ising dio lugar a lo que ahora se llama el operador Kac-Ward. [20] [22] Cuando terminó su membresía, trabajó para los Laboratorios Bell en 1952 y 1953. [1] Luego aceptó una oferta de una cátedra en la Universidad de Adelaide de Bert Green , donde trabajó durante un año antes de asumir otra membresía en el Instituto de Estudios Avanzados. [3]
Ward abandonó el programa británico de bombas de hidrógeno y aceptó un trabajo en una empresa de electrónica en California. Posteriormente, en 1956, Elliott Montroll le ofreció una cátedra visitante en la Universidad de Maryland . [3] Tomando nota de 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 semanas siguientes, Ward recordaría más tarde, "habíamos logrado no sólo producir una extensión definitiva de una teoría que antes era puramente clásica, sino también establecer las reglas para el tratamiento esquemático de problemas de la mecánica estadística cuántica, reglas que ahora son el pan". y mantequilla de los 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 las interacciones débiles . Esto inspiró a Ward a considerar nuevamente la física de partículas. Junto con muchos otros, considera cómo podría aplicarse la teoría de calibre 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 calibre; sus contribuciones sobre interacciones electromagnéticas y débiles fueron publicadas en una serie de artículos que fue coautor con Abdus Salam . [23] [24] [25] [26] Ward le 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 aportaciones de Salam y Ward al modelo estándar se utilizaron en el desarrollo de la estructura teórica del bosón de Higgs . [27] Ward también hizo contribuciones a la mecánica cuántica , [16] [28] a la teoría de los fermiones, [29] a la física cuántica del estado sólido , [30] y a la mecánica estadística y el modelo de Ising. [31]
En 1955, William Cook reclutó a Ward 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. [32] 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 contento de que le obligaran a Ward y los dos no se llevaban bien. [33] John Corner recordó que Ward no encajaba en Aldermaston. [32]
El conocimiento británico de los diseños termonucleares se limitó al trabajo realizado por el Proyecto Manhattan en tiempos de guerra : el Classic Super de Edward Teller , [3] y un diseño de 1946 de John von Neumann y Klaus Fuchs . Lo único que se sabía con certeza sobre el diseño de la bomba de hidrógeno estadounidense era que tenía múltiples etapas. [32] "Me asignaron", recordó Ward más tarde, "la improbable tarea de descubrir el secreto de la invención de Ulam-Teller... una idea genial que va mucho más allá de los talentos del personal de Aldermaston, un hecho bien conocido por tanto Cook como Penney." [33]
Después de trabajar con una gran cantidad de propuestas, Ward dio con un diseño viable que incorpora puesta en escena, compresión e implosión de radiación. [1] [33] En una reunión el 2 de diciembre de 1955, Ward lo esbozó en la pizarra. La respuesta de Penny fue fría, considerándola demasiado complicada, pero Cook la reconoció como valiosa. 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] [32] 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. [33] [34] Se le ha llamado el "padre de la bomba H británica". [2]
Después de Maryland, Ward buscó un nuevo trabajo. Pensó que había encontrado uno en la Universidad de Miami en Florida , pero se le negó el puesto y lo dejó en 1959. Luego consiguió un puesto en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania , pero no estaba contento allí. Solicitó nuevamente una membresía de un año en el Instituto de Estudios Avanzados y fue aceptado por tercera vez. Theodore H. Berlin le ofreció entonces un puesto en la Universidad Johns Hopkins en 1961. Permaneció hasta 1966, cuando respondió a un anuncio para un profesor de matemáticas en la Universidad Victoria de Wellington en Nueva Zelanda. Los amigos australianos quedaron asombrados de que alguien eligiera Nueva Zelanda en lugar de Australia. En la Universidad Macquarie de Sydney fue recibido por el profesor Peter Mason en 1968 con el nombramiento de profesor. Rechazó ofertas de Oxford y Cambridge. [3] [1] Finalmente se convirtió en ciudadano australiano. [6]
En 1967 creó el programa de física en la Universidad Macquarie utilizando las Conferencias Feynman sobre Física como libros de texto primarios. Este programa tenía un fuerte énfasis experimental y el propio Ward (que originalmente se formó como ingeniero) "sentía una gran admiración por cualquier cosa práctica". [6] Se le atribuye ser uno de los primeros pioneros en el uso de diagramas de Feynman y difundir su uso en Australia. [35] A finales de la década de 1970, Ward participó, con Frank Duarte, en el exitoso movimiento de reforma científica Macquarie , [36] y consideró esto como un "logro más importante". [6] La señal más visible fue que la universidad acordó presentar títulos de Licenciatura en Ciencias (BSc) en lugar de solo títulos de Licenciatura en Artes (BA), siendo el primero más apreciado por los estudiantes y los lugares de trabajo en Australia. [3]
Además de su física, Ward tocaba el piano y la trompa . Ward tocó el piano en actuaciones públicas, por ejemplo, en agosto de 1968 interpretando a Grieg en el Ayuntamiento de Blacktown, Sydney. Estuvo soltero la mayor parte de su vida, pero estuvo casado brevemente mientras estuvo en los Estados Unidos. No tuvo hijos. [3] Murió en la isla de Vancouver en Columbia Británica , Canadá, el 6 de mayo de 2000, a causa de una enfermedad respiratoria. [1]
