Charles Townes, een van de uitvinders van de laser, is afgelopen dinsdag op 99-jarige leeftijd overleden. Dat is bekendgemaakt door de University of California in Berkeley, waar Townes emiritus-hoogleraar fysica was. Townes deelde in 1964 de Nobelprijs voor de natuurkunde voor het bouwen van de eerste werkende maser, en dat werk leidde tot de uitvinding van de laser.
Nadat Townes in de Tweede Wereldoorlog bij Bell Labs gewerkt had aan radar, ging hij bij Columbia University aan de slag met spectroscopie met microgolven. Daarvoor had hij een bron nodig die intense stralingspulsen zuiver kon produceren. Daarvoor keek hij naar het idee van Einstein dat licht met de juiste golflengte aangeslagen moleculen kan stimuleren om licht met dezelfde golflengte uit te zenden. Maar tot dan toe was het niet gelukt om dit idee praktisch uit te buiten, omdat er geen manier was om de aangeslagen moleculen netjes in een groepje bij elkaar te houden.
Townes bedacht een manier om de aangeslagen moleculen van de niet-aangeslagen varianten te scheiden en ze in een resonantieholte op te sluiten. Samen met een aantal studenten bouwde hij in 1954 een praktisch exemplaar met ammoniagas, waaraan een microgolf inderdaad een veel grotere, coherente puls ontlokte. De eerste maser – microwave amplification by stimulated emission of radiation – was geboren.
In 1964 ontving Townes de Nobelprijs voor zijn uitvinding, samen met de Russische onderzoekers Aleksandr Prokhorov en Nicolai Basov, die onafhankelijk van het Amerikaanse team een theoretische basis rond de maser hadden ontwikkeld. Het was echter Townes die het concept doorontwikkelde tot een versie voor zichtbaar licht. In 1958 publiceerde hij samen met zijn schoonbroer Arthur Schawlow – die later ook de Nobelprijs zou ontvangen – het idee voor een optische resonantieholte met twee spiegels. Tot het bouwen ervan kwam het echter niet, die eer viel twee jaar later ten deel aan Theodore Maiman van Hughes Aircraft Company.
Townes heeft aan verschillende vakgebieden binnen de fysica gewerkt. Vanaf eind jaren zestig legde hij zich vooral toe op astronomie en het toepassen van masers en lasers in dit veld. Dat leidde onder meer tot de ontdekking van complexe organische moleculen in de ruimte en het zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Tot vorig jaar bleef hij de campus in Berkeley dagelijks bezoeken.