Físico teórico estadounidense
Johndale C. Solem (nacido en 1941) es un físico teórico estadounidense y miembro del Laboratorio Nacional de Los Álamos . Solem ha sido autor o coautor de más de 185 artículos técnicos en muchos campos científicos diferentes. [1] Es conocido por su trabajo sobre cómo evitar colisiones de cometas o asteroides con la Tierra y sobre la propulsión de naves espaciales interestelares.
Educación y carrera
En la Universidad de Yale , Johndale C. Solem obtuvo su licenciatura cum laude en Física en 1963 y su doctorado en Física en 1968. Su tesis doctoral bajo la dirección de Glen A. Rebka, Jr. versó sobre la polarización nuclear dinámica en hidruro de deuterio. Luego se unió a la División Teórica del Laboratorio Científico de Los Álamos (posteriormente conocido como Laboratorio Nacional de Los Álamos ) en Nuevo México (1969-2000).
Paralelamente a su labor investigadora, Solem ocupó varios puestos de dirección (1971-1988). Entre ellos, cabe destacar los siguientes: jefe de grupo de Física de Armas Termonucleares, jefe de grupo de Física de Neutrones, jefe de grupo de Física de Altas Densidades Energéticas, subdirector de división de Física y jefe asociado de división de Teoría.
Poco después de la desintegración de la Unión Soviética, Solem encabezó una colaboración científica conjunta entre Estados Unidos y Rusia en un esfuerzo por obtener buena ciencia y mejorar las relaciones entre ambos países. [2]
Solem formó parte del Consejo Asesor Científico de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (1971-1978) y de varios comités del Departamento de Defensa y del Departamento de Energía que asesoraban sobre políticas científicas. Fue el representante de Los Álamos en el Estudio de Planificación de Sistemas de Defensa de Sitios de Misiles Nacionales. Formó parte del Comité de Revisión del Programa de Armas de Los Álamos y de comités de alto nivel que fijaban la dirección del desarrollo de armas nucleares (1971-1988). Solem dirigió el Programa de Investigación Postdoctoral de Los Álamos (1972-1978) y fue autor de los estatutos del programa, que aún están en vigor.
Mientras fue consultor de la Corporación RAND en Santa Mónica, California (1987-2005), realizó investigaciones sobre tecnología de antimateria y microrrobótica, así como sobre cuestiones de seguridad nacional. Como consultor de la Universidad de Illinois en Chicago (1987-1988), su investigación se centró en láseres de rayos X y microholografía .
Contribuciones científicas
Las actividades de investigación de Solem han involucrado física y matemáticas experimentales, computacionales y teóricas , así como otras áreas de la ciencia, incluyendo magnetismo; transporte de partículas y radiación; física del plasma; física nuclear; teoría de explosivos nucleares; ecuaciones de estado; inteligencia artificial y robótica; ciencia computacional; microholografía de rayos X; ciencia y tecnología de antiprotones; física matemática; astrofísica; métodos exóticos de propulsión de naves espaciales; los fundamentos de la mecánica cuántica; y teoría del láser, particularmente en lo que se aplica a los diseños conceptuales para el láser de rayos gamma.
Cometas y asteroides
El trabajo de Solem sobre la intercepción y desviación de cometas y asteroides en curso de colisión con la Tierra (1993a, 2000) también condujo a una teoría sobre el origen de la forma de los asteroides en forma de pila de escombros . Su teoría analítica de la fragmentación de los cometas por fuerzas de marea planetarias resultó en su cálculo del diámetro y la densidad del cometa progenitor de Shoemaker-Levy 9 tal como era antes de fragmentarse en el campo de mareas de Júpiter en 1994 (1994a). [3]
Propulsión por pulsos de plasma nuclear para viajes espaciales interplanetarios
Las investigaciones de Solem sobre viajes interplanetarios culminaron en su concepto MEDUSA, una nave espacial propulsada por explosivos nucleares para viajes espaciales interplanetarios (1994b). Gregory Matloff dijo que se trataba de " un concepto [de propulsión] sorprendente que podría reducir en gran medida la masa de la nave espacial". [4] El concepto inspiró la investigación y el desarrollo por parte de la comunidad aeroespacial. [5] [6] [7]
A instancias del Breakthrough Propulsion Physics Project de la NASA, Solem investigó si una sonda interestelar impulsada por plasma pulsado externo nuclear (EPPP) podría llegar a Alfa Centauri en 40 años, la duración media de la carrera de un científico. No se pudo encontrar ningún plan, ni siquiera con una preparación elaborada, que pudiera acelerar un vehículo de ese tipo mucho más allá del 1% de la velocidad de la luz. [8]
Mecánica cuántica
Solem descubrió una extraña polarización del átomo de hidrógeno que, contrariamente a la intuición, impulsaba las órbitas de los electrones perpendiculares a un campo eléctrico aplicado (1987).
Dilucidó la interpretación de la fase geométrica en mecánica cuántica al mostrar la invalidez de la superposición de estados cuánticos , la distinción entre rayos y vectores en el espacio proyectivo de Hilbert y el significado de las singularidades resultantes (1993b). Utilizando la simetría del problema orbital de Kepler en el formalismo del operador tanto para la mecánica clásica como para la cuántica, Solem predijo un proceso de dispersión elástica previamente desconocido que rotará la polarización lineal del fotón dispersado en ½ (1997a).
Mecánica de medios continuos
Solem examinó la naturaleza fundamental de las espumas bajo compresión y mostró una relación general hiperbólica entre tensión y deformación (1999).
Fenómenos físicos y químicos en campos magnéticos extremadamente altos
Solem dirigió una serie de experimentos pioneros, conocidos como el Proyecto Dirac [2] , que utilizaban bancos de condensadores y dispositivos de compresión de flujo impulsados por explosivos de diseño y construcción rusos para investigar fenómenos físicos y químicos en campos magnéticos y presiones extremadamente altos (1997b). Estos experimentos fueron una colaboración internacional de científicos de Rusia, Alemania, Japón, Australia, Bélgica, varias universidades estadounidenses y el Laboratorio Nacional de Los Álamos.
Láseres de rayos gamma
Solem contribuyó a muchas innovaciones en la investigación del láser de rayos gamma (Graser) y publicó más de una docena de artículos a lo largo de un período de veinte años.
Ondas de choque impulsadas por láser
Solem y sus colegas realizaron los primeros experimentos controlados por láser sobre la estructura de las ondas de choque (1977, 1978) y los primeros experimentos de adaptación de impedancia .
Láseres avanzados de longitudes de onda extremadamente cortas
Durante su año sabático en la Universidad de Illinois en Chicago (1987-1988), Solem se dedicó a la investigación con colegas académicos para investigar los límites comenzando con un gran láser excimer de fluoruro de criptón en el laboratorio láser de la universidad, que produciría pulsos cortos e intensos de radiación de 248 nm. Él y sus colegas investigaron los movimientos de muchos electrones en la ionización y excitación multifotónica , la producción de quinto armónico en neón y argón, los procesos de campo fuerte en el ultravioleta, la generación de longitudes de onda muy cortas en BaF 2 , que produjeron rayos X de 9-13 Å y las distribuciones de energía cinética de fragmentos iónicos producidos por la ionización multifotónica de subpicosegundos de N 2 (1988a, 1989b, 1991a).
Microholografía de rayos X
Solem escribió un artículo sobre el uso de la microholografía de rayos X para obtener imágenes de especímenes biológicos (1982). Como resultado de este trabajo inicial, la investigación en pos de la holografía de rayos X ha continuado en la Universidad de California en Berkeley, la Universidad de Illinois, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, empresas industriales y en Francia y Alemania. Solem observó que al utilizar fuentes de rayos X coherentes, intensas y pulsadas, es posible obtener imágenes tridimensionales ampliadas de estructuras biológicas elementales en estado vivo (1996a).
Teoría de la canalización automática del haz láser de alta intensidad
Mientras estaban en la Universidad de Illinois en Chicago, Solem y sus colegas desarrollaron una teoría analítica de la autocanalización del desplazamiento de carga como mecanismo para extender los láseres atómicos a una energía cuántica más alta y luego ampliaron esta teoría al desarrollo de láseres de rayos X de laboratorio de rango KeV (1989c, 1994d).
Robótica
Solem creó un lenguaje de programación de alto nivel para controlar robots personales . [9] Además de iniciar un programa de laboratorio en inteligencia artificial y robótica, Solem realizó cálculos "pioneros" [10] sobre la motilidad de los microrobots (1994e). Mostró mecanismos únicos para el autoensamblaje de microrobots móviles basados en sólidos platónicos, en particular el dodecaedro, que puede ensamblarse en una hélice apropiada para la propulsión a un alto número de Reynolds (2002). Describió varios microrobots para aplicaciones militares (1996b).
Computadoras avanzadas
Además de organizar y dirigir el desarrollo de varios códigos informáticos de aplicaciones de física a gran escala, Solem desarrolló un concepto para una arquitectura de supercomputadora masivamente paralela especializada para la solución de Monte Carlo de ecuaciones integro-diferenciales (1985a, 1985b).
Política de defensa nacional
Solem desarrolló ideas sobre la disuasión nuclear para la política de defensa nacional (1974, 1981b).
Investigación en tecnología nuclear y fusión nuclear pura
Solem aportó ideas sobre el uso de la espectroscopia de partículas beta para medir los procesos de mezcla en las microcápsulas de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en 2006.
Origen universal de la vida
Solem trabajó en una teoría universal, basada en la astrofísica, sobre el origen de la vida a partir de procesos naturales que surgen de la materia inerte a partir de la mínima información posible, o la mínima desviación posible del equilibrio termodinámico, junto con energía termodinámicamente libre. Desarrolló criterios físicos subyacentes para el tamaño mínimo necesario de las moléculas para que se vuelvan autorreplicantes (2003a).
Ciencia y tecnología de la antimateria
Solem desarrolló técnicas para utilizar cantidades muy pequeñas de antiprotones almacenados en una trampa de Penning, o un dispositivo similar de almacenamiento de partículas cargadas, para realizar experimentos liliputienses en física de alta densidad de energía, incluidas mediciones de opacidad y ecuación de estado (1988b, 1990).
Trabajó en la propulsión de naves espaciales utilizando antimateria . Desarrolló el esquema de reentrada para el uso eficiente de la energía de aniquilación de antiprotones (1991b), mientras trabajaba como consultor para la Corporación RAND.
Matemáticas
Solem colaboró en el desarrollo de funciones pseudocaracterísticas de poliedros convexos, un resultado que proporcionó una rápida localización regional de partículas en los cálculos de Monte Carlo (2003b).
Artículos citados
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Honores y premios
- Becario del Laboratorio Nacional de Los Álamos (1996) [11]
- Premio Los Alamos Fellows por servicios dedicados como coordinador de los becarios (1999-2000)
- Premio al Mentor Destacado, Laboratorio Nacional de Los Álamos (2002)
- Premio al desempeño sobresaliente, Laboratorio Nacional de Los Álamos (1991)
- Sigma Xi (1963)
Patentes en posesión
- Patente de EE.UU. Nº 4.955.974. 11 de septiembre de 1990. Rhodes, CK; Boyer, K.; Solem, JC; Haddad, WS "Aparato para generar hologramas de rayos X". [12]
- Patente de EE.UU. Nº 5.214.581. 25 de mayo de 1993. Rhodes, CK; Boyer, K.; Solem, JC; Haddad, WS "Método para la reconstrucción de objetos a partir de hologramas de rayos X".
Referencias
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Véase también