Charles Hard Townes wurde am 28. Juli 1915 als Sohn des Anwalts Henry Keith Townes und seiner Frau Ellen Sumter (geb. Hard) Townes inGreenville (South Carolina) geboren. Er wurde an öffentlichen Schulen in Greenville ausgebildet und begann ein Studium an der Furman University in Greenville, das er 1935 mit demBachelor of Science in Physik und dem Bachelor of Arts in modernen Sprachen „summa cum laude“ abschloss. Nach demMaster-Abschluss in Physik an der Duke University 1936promovierte er 1939 amCalifornia Institute of Technology überIsotopentrennung undKernspin. 1939 bis 1947 war er bei denBell Laboratories, wo er im Zweiten Weltkrieg am Einsatz vonRadar bei Bombern arbeitete, wozu er Radarsysteme mit immer kürzeren Wellenlängen entwickelte. 1948 wurde er Associate Professor und 1950 Professor für Physik an derColumbia University. 1950 bis 1952 war er Executive Director des Columbia Radiation Laboratory und 1952 bis 1955 Vorsitzender der Physik-Fakultät. Von 1959 bis 1961 war er Vizepräsident und Direktor für Forschung amInstitute for Defense Analyses inWashington, D.C., einerNon-Profit-Organisation, die von elf Universitäten betrieben wurde und die US-Regierung beriet. Er wurde 1961 zumProvost und Professor für Physik amMassachusetts Institute of Technology ernannt, legte aber die Position als Provost 1966 nieder, um sich wieder verstärkt der Forschung widmen zu können. 1967 wurde er Professor an der University of California, insbesondere an derUniversity of California, Berkeley, und Präsident derAmerican Physical Society. Seit 1986 war er Professor Emeritus.
Townes war zeitweise Vizepräsident des Science Advisory Committee des US-Präsidenten und in verschiedenen weiteren Regierungskomitees (unter anderem dem wissenschaftlichen Beratergremium für die Mondlandung und für MX-Raketen). Er war auch im Aufsichtsrat vonGeneral Motors und vonPerkin Elmer.
Townes heiratete am 4. Mai 1941 Frances Hildreth Brown und hat vier Töchter, Linda Rosenwein, Ellen Anderson, Carla Kessler und Holly Townes. Er ist der Schwager vonArthur L. Schawlow, der 1951 seine jüngste Schwester Aurelia geheiratet hatte. Er starb am 27. Januar 2015 in einem Krankenhaus im kalifornischen Oakland im Alter von 99 Jahren.[1]
In seiner Zeit an den Bell Laboratories während desZweiten Weltkriegs entwarf TownesRadar-Bombensysteme und erhielt eine Reihe von Patenten zur zugehörigen Technologie. Nach dem Krieg konzentrierte er sich auf die Anwendung der Mikrowellentechnologie aus der Radarforschung in derSpektroskopie.
An der Columbia University setzte er seine Forschungen zur Mikrowellenphysik fort und forschte an der Wechselwirkung von Mikrowellen mit Molekülen und der Verwendung von Mikrowellenspektren zu Analyse der Struktur von Molekülen, Atomen und Atomkernen. 1952 entwickelte er die Idee für einenMaser, die 1954 in eine funktionierende Apparatur zur Verstärkung und Erzeugung elektromagnetischer Wellen durch stimulierte Emission mündete – die Arbeitsgruppe prägte dafür den BegriffMASER, ein Akronym fürmicrowaveamplification bystimulatedemission ofradiation. Er konnte 1958 mit seinem SchwagerArthur L. Schawlow theoretisch zeigen, dass das Funktionsprinzip des Masers auch auf optische und infrarote Wellenlängen anwendbar ist. Unmittelbar vor Einführung des erstenLasers durchTheodore Maiman organisierte Townes im Hotel Shawanga Lodge in denCatskills im September 1959 eine internationale Konferenz, die als erste Konferenz über Quantenelektronik betrachtet wird (also dem künftigen Gebiet des Lasers). Die Vorträge der 160 Teilnehmer drehten sich meist um Maser, nur zwei diskutierten die Möglichkeit der Übertragung in den optischen Bereich (Schawlow,Ali Javan), in den Diskussionen wurde aber viel darüber gesprochen.[2]
Weitere Forschungen Townes lagen in den Bereichennichtlinearer Optik,Radio- undInfrarotastronomie. Ihm und seinen Kollegen gelang es als ersten, komplexe Moleküle in derinterstellaren Materie nachzuweisen und (in den 1980er Jahren mit dem als Post-Doc dort bei Townes arbeitendenReinhard Genzel) die Masse desSchwarzen Lochs im Zentrum unsererMilchstraße zu messen (sie kamen damals auf 4 Millionen Sonnenmassen), indem sie im Infraroten die Bewegung interstellarer Gaswolken nahe dem galaktischen Zentrum verfolgten.
