Лэмб, Уиллис Юджин

После защиты диссертации работал в Колумбийском университете и в 1945 году стал ассистентом профессора, в 1947 году — ассоциированным профессором и в 1948 году — профессором. В этот период его исследования были сосредоточены на СВЧ-источниках для радаров (магнетронах) и изучении тонкой структуры водорода (сдвиг Лэмба)^[9][10][11].

В 1951 году перешёл в Стэнфордский университет в Калифорнии. В 1954/55 учебном году — приглашённый лектор в Гарвардском университете.

С 1956 до 1962 года — профессор физики в Оксфордском университете, а затем в Йельском университете в Нью-Хэвене. Во время работы в Оксфорде и Йеле его научные интересы сместились в область атомной спектроскопии и теоретической лазерной физики^[9][11].

В Йельском университете он занимал должности профессора физики имени Генри Форда II с 1962 по 1972 год и профессора физики имени Дж. Уилларда Гиббса с 1972 по 1974 год^[12].

После 1974 года Лэмб — профессор Аризонского университета, где занимался исследованиями в области оптических наук и физики^[9][10]. В 2002 году он вышел на пенсию^[9][13], а в 2003 году получил статус профессора-эмерита^[14].

В 1947 году Уиллис Лэмб совместно с Робертом Резерфордом провёл эксперимент по измерению тонкой структуры атома водорода, открыв явление, получившее название «лэмбовский сдвиг». Используя метод микроволновой радиочастотной спектроскопии, учёные облучали пучок атомов водорода микроволновым излучением на частоте 2395 МГц в магнитном поле. В результате было зафиксировано расщепление энергетических уровней 2s и 2p атома водорода: уровень 2S_1/2 оказался смещён вверх относительно 2P_1/2 на величину около 1057—1060 МГц^[15][16].

Это открытие стало фундаментальной вехой в физике, так как его невозможно было объяснить с помощью классической теории или уравнения Дирака. Лэмбовский сдвиг стал первым физическим эффектом, подтвердившим правильность теории перенормировок, и послужил фундаментом для создания современной квантовой электродинамики (КЭД). Эффект объясняется взаимодействием электрона с квантовым вакуумом и ролью вакуумных флуктуаций, при которых постоянно возникающие и исчезающие виртуальные частицы меняют энергетическое состояние электрона^[17][18][19].

В настоящее время лэмбовский сдвиг остаётся важнейшим инструментом и активно используется в высокоточных тестах Стандартной модели. Сравнение теоретических предсказаний с экспериментальными данными обеспечивает самую точную проверку поправок квантовой электродинамики^{[20][21][22][19]}.

В 1955 году Лэмб получил половину Нобелевской премии по физике «за открытия, связанные с тонкой структурой спектра водорода». Вторую половину премии получил Поликарп Куш «за точное определение магнитного момента электрона».

Уиллис Лэмб внёс решающий вклад в создание полуклассической теории многомодовой генерации в газовом лазере, часто называемой теорией Лэмба. Он также внёс выдающийся вклад в развитие квантовой оптики и теории лазерного излучения, теоретически предсказав эффект, получивший название «провал Лэмба»^[23][24]. Это открытие стало фундаментальным инструментом в лазерной физике^[23][25]. Основные направления его использования включают:

• Стабилизация частоты газовых лазеров — эффект применяется для создания контура обратной связи, позволяющего точно настраивать и стабилизировать частоту оптического резонатора, что обеспечивает высокую длительную стабильность излучения^[23][26][25].
• Спектроскопия сверхвысокого разрешения — использование поглощающих ячеек внутри резонатора позволяет получать сверхузкие резонансы и создавать перестраиваемые лазерные спектрометры для высокоточных исследований^[25].