Charles Townes a primit premiul Nobel pentru Fizică în 1964 împreună cu doi ruși, Aleksandr Prokhorov și Nicolai Basov, pentru munca lor independentă asupra amplificării microundelor (maser) și a luminii, laser, invenție care a revoluționat multe domenii de activitate.
În primăvara lui 1951, pe când stătea pe o bancă într-un parc cu azalee înflorite în Washington, lui Townes i-a venit ideea cum să creeze un fascicul pur dintr-o lungime de undă scurtă, lumină de înaltă frecvență, relatează Reuters. Pe baza acestei revelații Townes și studenții lui au construit în 1954 un dispozitiv pe care l-au numit maser, pentru amplificarea microundelor prin emisie stimulată a radiației electromagnetice. Patru ani mai târziu, la sugestia cumnatului său Arthur L. Schawlow, care lucra la Bell Labs, Townes a aplicat conceptul și pe raze de lumină. Bell Laboratories a patentat noua idee sub numele de laser, acronim de la Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificare a luminii prin emisie stimulată a radiației).
Fasciculele laser au mai multe proprietăți care le diferențiază de lumina incoerentă produsă, de exemplu de Soare, sau de becul cu incandescență. Astfel, laserul este monocromatic (un spectru în general foarte îngust de lungimi de undă), este caracterizat de direcționalitate (proprietatea de a se propaga pe distanțe mari cu o divergență foarte mică) și de intensitate (unele raze laser sunt suficient de puternice pentru a fi folosite la tăierea metalelor).
Om de știință, Townes era și credincios. În 2005, el declara la un post de radio: ‘Religia este încercarea de a înțelege scopul și sensul universului nostru. Știința caută să înțeleagă cum funcționează acest univers. Amândouă sunt sunt legate’.