La ciencia es un campo que crece continuamente con fronteras cada vez más amplias.
John Bardeen fue un físico estadounidense. Es la única persona en recibir el Premio Nobel de Física dos veces: primero en 1956 junto con William Shockley y Walter Brattain por la invención del transistor; y nuevamente en 1972 junto con Leon N Cooper y John Robert Schrieffer por una teoría fundamental de la superconductividad convencional conocida como la teoría BCS.
El transistor revolucionó la industria electrónica, haciendo posible el desarrollo de casi todos los dispositivos electrónicos modernos, desde teléfonos hasta computadoras, e inaugurando la Era de la Información. Los avances de Bardeen en superconductividad—por los que recibió su segundo Premio Nobel—se utilizan en espectroscopia de resonancia magnética nuclear RMN e imagen de resonancia magnética médica IRM.
Nacido y criado en Wisconsin, Bardeen recibió un doctorado en física de la Universidad de Princeton. Después de servir en la Segunda Guerra Mundial, fue investigador en Bell Labs y profesor en la Universidad de Illinois. En 1990, Bardeen apareció en la lista de Life magazine de los "100 estadounidenses más influyentes del siglo".
Educación y vida temprana
Bardeen nació en Madison, Wisconsin, el 23 de mayo de 1908. Era hijo de Charles Bardeen, el primer decano de la Escuela de Medicina de la Universidad de Wisconsin.
Bardeen asistió a la Universidad High School en Madison. Se graduó de la escuela en 1923 a los 15 años. Podría haberse graduado varios años antes, pero esto se pospuso porque tomó cursos en otra escuela secundaria y debido a la muerte de su madre. Entró en la Universidad de Wisconsin en 1923. Mientras estaba en la universidad, se unió a la fraternidad Zeta Psi. Recaudó las cuotas de membresía necesarias en parte jugando billar. Fue iniciado como miembro de la sociedad de honor de ingeniería Tau Beta Pi. Eligió ingeniería porque no quería ser académico como su padre. También sintió que la ingeniería tenía buenas perspectivas de empleo.
Bardeen recibió su licenciatura en ingeniería eléctrica en 1928 de la Universidad de Wisconsin–Madison. Se graduó en 1928 a pesar de tomarse un año libre para trabajar en Chicago. Tomó todos los cursos de posgrado en física y matemáticas que le interesaban, y se graduó en cinco años en lugar de los cuatro habituales. Esto le permitió tiempo para completar su tesis de maestría, que fue supervisada por Leo J. Peters. Recibió su maestría en ingeniería eléctrica en 1929 de Wisconsin.
Bardeen continuó sus estudios quedándose en Wisconsin, pero eventualmente fue a trabajar para Gulf Research Laboratories, el brazo de investigación de la Gulf Oil Corporation que estaba basado en Pittsburgh. De 1930 a 1933, Bardeen trabajó allí en el desarrollo de métodos para la interpretación de levantamientos magnéticos y gravitacionales. Trabajó como geofísico. Después de que el trabajo no mantuviera su interés, solicitó y fue aceptado al programa de posgrado en matemáticas en la Universidad de Princeton.
Como estudiante de posgrado, Bardeen estudió matemáticas y física. Bajo el físico Eugene Wigner, terminó escribiendo su tesis sobre un problema en física del estado sólido. Antes de completar su tesis, se le ofreció una posición como Junior Fellow de la Society of Fellows en la Universidad de Harvard en 1935. Pasó los siguientes tres años allí, de 1935 a 1938, trabajando con los futuros galardonados con el Premio Nobel en física John Hasbrouck van Vleck y Percy Williams Bridgman en problemas de cohesión y conducción eléctrica en metales, y también hizo algo de trabajo en densidad de niveles de núcleos. Recibió su Ph.D. en física matemática de Princeton en 1936.
Carrera e investigación
Servicio en la Segunda Guerra Mundial
De 1941 a 1944, Bardeen dirigió el grupo que trabajaba en minas y torpedos magnéticos y contramedidas de minas y torpedos en el Naval Ordnance Laboratory. Durante este período, su esposa Jane dio a luz a un hijo Bill, nacido en 1941, y una hija Betsy, nacida en 1944.
Bell Labs
En octubre de 1945, Bardeen comenzó a trabajar en Bell Labs. Era miembro de un grupo de física del estado sólido, dirigido por William Shockley y el químico Stanley Morgan. Otro personal que trabajaba en el grupo eran Walter Brattain, el físico Gerald Pearson, el químico Robert Gibney, el experto en electrónica Hilbert Moore y varios técnicos. Trasladó a su familia a Summit, Nueva Jersey.
La tarea del grupo era buscar una alternativa de estado sólido a los frágiles amplificadores de tubos de vacío de vidrio. Sus primeros intentos se basaron en las ideas de Shockley sobre el uso de un campo eléctrico externo en un semiconductor para afectar su conductividad. Estos experimentos misteriosamente fallaron cada vez en todo tipo de configuraciones y materiales. El grupo estaba en un punto muerto hasta que Bardeen sugirió una teoría que invocaba estados de superficie que evitaban que el campo penetrara el semiconductor. El grupo cambió su enfoque para estudiar estos estados de superficie, y se reunieron casi diariamente para discutir el trabajo. La relación del grupo fue excelente, e ideas fueron intercambiadas libremente. Para el invierno de 1946 tenían suficientes resultados como para que Bardeen presentara un artículo sobre los estados de superficie a Physical Review. Brattain comenzó experimentos para estudiar los estados de superficie a través de observaciones realizadas mientras se brillaba una luz brillante en la superficie del semiconductor. Esto llevó a varios artículos más, uno de ellos coautorizado con Shockley, que estimó que la densidad de los estados de superficie era más que suficiente para explicar sus experimentos fallidos. El ritmo del trabajo se aceleró significativamente cuando comenzaron a rodear los contactos puntuales entre el semiconductor y los alambres conductores con electrolitos. Moore construyó un circuito que les permitía variar la frecuencia de la señal de entrada fácilmente y sugirió que usaran borato de glicol gu, un químico viscoso que no se evaporaba. Finalmente comenzaron a obtener evidencia de amplificación de potencia cuando Pearson, actuando sobre una sugerencia de Shockley, puso un voltaje en una gota de gu colocada a través de una unión p–n.
La invención del transistor
El 23 de diciembre de 1947, Bardeen y Brattain estaban trabajando sin Shockley cuando lograron crear un transistor de contacto puntual que logró amplificación. Al mes siguiente, los abogados de patentes de Bell Labs comenzaron a trabajar en las solicitudes de patentes.
Los abogados de Bell Labs pronto descubrieron que el principio de efecto de campo de Shockley había sido anticipado y patentado en 1930 por Julius Lilienfeld, quien presentó su patente de tipo MESFET en Canadá el 22 de octubre de 1925.
Shockley públicamente se apropió de la mayor parte del crédito por la invención del transistor; esto llevó a un deterioro de la relación de Bardeen con Shockley. Sin embargo, la dirección de Bell Labs constantemente presentó a los tres inventores como un equipo. Shockley eventualmente enfureció y alienó a Bardeen y Brattain, y esencialmente los bloqueó de trabajar en el transistor de unión. Bardeen comenzó a perseguir una teoría para la superconductividad y dejó Bell Labs en 1951. Brattain se negó a trabajar más con Shockley y fue asignado a otro grupo. Ni Bardeen ni Brattain tuvieron mucho que ver con el desarrollo del transistor más allá del primer año después de su invención.
El "transistor" un acrónimo de "transconductancia" y "resistor" era 1/50 del tamaño de los tubos de vacío que reemplazó en televisores y radios, usaba mucha menos energía, era mucho más confiable, y permitía que los dispositivos eléctricos se volvieran más compactos.
Universidad de Illinois en Urbana–Champaign
Para 1951, Bardeen estaba buscando un nuevo trabajo. Fred Seitz, un amigo de Bardeen, convenció a la Universidad de Illinois en Urbana–Champaign para hacerle a Bardeen una oferta de $10,000 por año. Bardeen aceptó la oferta y dejó Bell Labs. Se unió a las facultades de ingeniería y física en la Universidad de Illinois en Urbana–Champaign en 1951. Fue Profesor de Ingeniería Eléctrica y de Física en Illinois. Su estudiante de doctorado Nick Holonyak 1954, inventó el LED en 1962.
En Illinois, estableció dos programas de investigación importantes, uno en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y otro en el Departamento de Física. El programa de investigación en el Departamento de Ingeniería Eléctrica trató con aspectos experimentales y teóricos de semiconductores, y el programa de investigación en el Departamento de Física trató con aspectos teóricos de sistemas cuánticos macroscópicos, particularmente superconductividad y líquidos cuánticos.
Fue un profesor activo en Illinois de 1951 a 1975 y luego se convirtió en Profesor Emérito. En su vida posterior, Bardeen se mantuvo activo en investigación académica, durante la cual se enfocó en entender el flujo de electrones en ondas de densidad de carga CDW a través de compuestos de cadena lineal metálica. Sus propuestas de que el transporte de electrones CDW es un fenómeno cuántico colectivo fueron inicialmente recibidas con escepticismo. Sin embargo, experimentos reportados en 2012 muestran oscilaciones en la corriente CDW versus el flujo magnético a través de anillos de trisulfuro de tántalo, similar al comportamiento de dispositivos de interferencia cuántica superconductora, prestando credibilidad a la idea de que el transporte colectivo de electrones CDW es fundamentalmente cuántico en naturaleza. Bardeen continuó su investigación durante los años 1980 y publicó artículos en Physical Review Letters y Physics Today menos de un año antes de su muerte.
El Premio Nobel de Física en 1956
En 1956, John Bardeen compartió el Premio Nobel de Física con William Shockley del Semiconductor Laboratory de Beckman Instruments y Walter Brattain de Bell Telephone Laboratories "por sus investigaciones sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor".
En la ceremonia del Premio Nobel en Estocolmo, Brattain y Shockley recibieron sus premios esa noche del Rey Gustaf VI Adolf. Bardeen llevó solo uno de sus tres hijos a la ceremonia del Premio Nobel. El Rey Gustav regañó a Bardeen por esto, y Bardeen aseguró al Rey que la próxima vez traería a todos sus hijos a la ceremonia. Cumplió su promesa.
Teoría BCS
En 1957, Bardeen, en colaboración con Leon Cooper y su estudiante de doctorado John Robert Schrieffer, propuso la teoría estándar de la superconductividad conocida como la teoría BCS llamada así por sus iniciales.
El Premio Nobel de Física en 1972
En 1972, Bardeen compartió el Premio Nobel de Física con Leon N Cooper de la Universidad de Brown y John Robert Schrieffer de la Universidad de Pennsylvania "por su teoría conjuntamente desarrollada de la superconductividad, usualmente llamada la teoría BCS". Este fue el segundo Premio Nobel de Física de Bardeen. Se convirtió en la primera persona en ganar dos Premios Nobel en el mismo campo. Solo otros tres han recibido más de un Premio Nobel.
Bardeen llevó a sus tres hijos a la ceremonia del Premio Nobel en Estocolmo. Bardeen dio gran parte de su dinero del Premio Nobel para financiar las Fritz London Memorial Lectures en la Universidad de Duke.
Otros premios
Además de ser galardonado con el Premio Nobel dos veces, Bardeen ha recibido numerosos otros premios que incluyen:
- 1952 Medalla Stuart Ballantine del Franklin Institute.
- 1959 elegido Fellow de la American Academy of Arts and Sciences
- 1965 Medalla Nacional de Ciencia.
- 1971 Medalla IEEE de Honor por "sus profundas contribuciones a la comprensión de la conductividad de los sólidos, a la invención del transistor, y a la teoría microscópica de la superconductividad".
- Elegido Miembro Extranjero de la Royal Society ForMemRS en 1973.
- 1975 Medalla Franklin.
- El 10 de enero de 1977, John Bardeen fue presentado con la Medalla Presidencial de la Libertad por el Presidente Gerald Ford. Fue representado en la ceremonia por su hijo, William Bardeen.
- Bardeen fue uno de 11 recipientes que recibieron el Third Century Award del Presidente George H. W. Bush en 1990 por "contribuciones excepcionales a la sociedad estadounidense" y recibió una medalla de oro de la Academia de Ciencias Soviética en 1988.
- 1987 Galardón Golden Plate de la American Academy of Achievement
Xerox
Bardeen también fue un importante asesor de la Corporación Xerox. Aunque de naturaleza silenciosa, tomó la medida poco característica de instar a los ejecutivos de Xerox a mantener a flote su centro de investigación en California, Xerox PARC, cuando la empresa matriz sospechaba que su centro de investigación resultaría poco.
Vida personal
Bardeen se casó con Jane Maxwell el 18 de julio de 1938. Mientras estaba en Princeton, conoció a Jane durante una visita a sus antiguos amigos en Pittsburgh.
Bardeen era un científico con una personalidad muy modesta. Mientras sirvió como profesor durante casi 40 años en la Universidad de Illinois, fue mejor recordado por los vecinos por organizar asados donde preparaba comida para sus amigos, muchos de los cuales no eran conscientes de sus logros en la universidad. Siempre preguntaba a sus invitados si les gustaba el pan del sándwich tostado ya que a él le gustaba de esa manera. Disfrutaba jugando golf e ir de picnic con su familia. Lillian Hoddeson, una historiadora de la Universidad de Illinois que escribió un libro sobre Bardeen, dijo que porque él "difería radicalmente del estereotipo popular de 'genio'" y
