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독자적으로 액체와 고체에서의 핵자기공명(NMR)을 발견(1946)한 공로로 미국의 F. 블로흐와 함께 1952년 노벨 물리학상을 받았다.

핵자기공명은 순수한 물질의 분자구조와 혼합물의 조성을 연구하는 데 널리 쓰이고 있다. 제2차 세계대전중 그는 케임브리지 매사추세츠공과대학에서 전파탐지기 문제를 연구하는 그룹을 이끌었다. 1946년 핵자기공명검파법을 개발했는데, 그의 방법은 미국의 물리학자 I. I. 래비가 고안한 원자 빔 방법에 비해 매우 정확한 방법이었다.

1949년 하버드대학교 물리학교수가 되었고 1952년 성간매질에 있는 중성의 수소원자에 의해 방출되는 21cm 복사를 검출했다. 그러한 전파는 네덜란드의 천문학자 H. C. 반 드 휠스트가 1944년 예견했던 것이었다. 이 연구로 인해 천문학자들은 은하에 있는 수소 구름의 분포와 위치를 결정하고 은하수의 회전을 측정할 수 있게 되었다. 1960년 하버드대학교 G. 게이드좌(座) 교수, 1980년 명예교수가 되었다. 같은 해 국립과학훈장을 받았다.

그는 〈Physics : For Science and Engineering Students〉(1952, 공저)·〈Electricity and Magnetism〉(1965) 등 마이크로파 및 전기·자기에 관해 다수의 훌륭한 책을 저술했다.