विज्ञान एक ऐसा क्षेत्र है जो लगातार विस्तृत होती सीमाओं के साथ विकसित होता है।
John Bardeen एक अमेरिकी भौतिकist थे। वे एकमात्र व्यक्ति हैं जिन्हें भौतिकी में नोबेल पुरस्कार दो बार दिया गया: पहली बार 1956 में William Shockley और Walter Brattain के साथ ट्रांजिस्टर के आविष्कार के लिए; और फिर से 1972 में Leon N Cooper और John Robert Schrieffer के साथ पारंपरिक सुपरकंडक्टिविटी के मौलिक सिद्धांत के लिए जिसे BCS सिद्धांत कहा जाता है।
ट्रांजिस्टर ने इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में क्रांति ला दी, लगभग हर आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के विकास को संभव बनाया, टेलीफोन से लेकर कंप्यूटर तक, और सूचना युग की शुरुआत की। Bardeen की सुपरकंडक्टिविटी में विकास—जिसके लिए उन्हें दूसरा नोबेल पुरस्कार दिया गया—परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी NMR और चिकित्सा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग MRI में उपयोग किए जाते हैं।
Wisconsin में जन्मे और पले-बढ़े, Bardeen को Princeton University से भौतिकी में PhD प्राप्त हुआ। द्वितीय विश्व युद्ध में सेवा देने के बाद, वह Bell Labs में शोधकर्ता थे, और University of Illinois में प्रोफेसर थे। 1990 में, Bardeen Life magazine की "शताब्दी के 100 सबसे प्रभावशाली अमेरिकी" सूची में दिखाई दिए।
शिक्षा और प्रारंभिक जीवन
Bardeen का जन्म Madison, Wisconsin में 23 मई, 1908 को हुआ था। वह Charles Bardeen के पुत्र थे, जो University of Wisconsin Medical School के पहले dean थे।
Bardeen ने Madison में University High School में भाग लिया। उन्होंने 1923 में 15 साल की उम्र में स्कूल से स्नातक की उपाधि प्राप्त की। वह कई साल पहले स्नातक हो सकते थे, लेकिन यह स्थगित कर दिया गया क्योंकि उन्होंने दूसरे हाई स्कूल में पाठ्यक्रम लिए और उनकी माँ की मृत्यु के कारण। वह 1923 में University of Wisconsin में प्रवेश किया। कॉलेज में रहते हुए, वह Zeta Psi भाईचारे में शामिल हुए। उन्होंने बिलियर्ड्स खेलकर आवश्यक सदस्यता शुल्क बढ़ाए। उन्हें Tau Beta Pi engineering honor society के सदस्य के रूप में शामिल किया गया। उन्होंने इंजीनियरिंग चुना क्योंकि वह अपने पिता की तरह एक शिक्षाविद नहीं बनना चाहते थे। उन्हें यह भी लगा कि इंजीनियरिंग में अच्छी नौकरी की संभावनाएं थीं।
Bardeen को 1928 में University of Wisconsin–Madison से विद्युत इंजीनियरिंग में Bachelor of Science की डिग्री मिली। वह 1928 में स्नातक हुए हालांकि Chicago में काम करने के लिए एक साल की छुट्टी ली। उन्होंने physics और mathematics में सभी स्नातक पाठ्यक्रम लिए जिनमें उनकी रुचि थी, और वह सामान्य चार के बजाय पाँच साल में स्नातक हुए। इससे उन्हें अपनी Master's thesis पूरी करने का समय मिला, जिसकी निगरानी Leo J. Peters ने की थी। उन्हें 1929 में Wisconsin से विद्युत इंजीनियरिंग में Master of Science की डिग्री मिली।
Bardeen ने Wisconsin में रहकर अपनी पढ़ाई जारी रखी, लेकिन वह आखिरकार Gulf Research Laboratories में काम करने गए, जो Gulf Oil Corporation की research arm थी जो Pittsburgh में स्थित थी। 1930 से 1933 तक, Bardeen ने वहां magnetic और gravitational surveys की व्याख्या के तरीकों के विकास पर काम किया। वह एक geophysicist के रूप में काम करते थे। काम की रुचि खत्म होने के बाद, उन्होंने Princeton University में mathematics में स्नातक कार्यक्रम के लिए आवेदन किया और स्वीकृत हुए।
एक स्नातक छात्र के रूप में, Bardeen ने mathematics और physics का अध्ययन किया। physicist Eugene Wigner के तहत, वह अंततः solid-state physics में एक समस्या पर अपनी thesis लिखते थे। अपनी thesis पूरी करने से पहले, उन्हें 1935 में Harvard University में Society of Fellows के Junior Fellow के पद का प्रस्ताव दिया गया। वह अगले तीन साल वहां रहे, 1935 से 1938 तक, भविष्य के physics में नोबेल पुरस्कार विजेता John Hasbrouck van Vleck और Percy Williams Bridgman के साथ cohesion और metals में electrical conduction की समस्याओं पर काम किया, और nuclei के level density पर भी कुछ काम किया। उन्हें 1936 में Princeton से mathematical physics में Ph.D. मिला।
कैरियर और अनुसंधान
द्वितीय विश्व युद्ध की सेवा
1941 से 1944 तक, Bardeen ने Naval Ordnance Laboratory में magnetic mines और torpedoes और mine और torpedo countermeasures पर काम करने वाले समूह का नेतृत्व किया। इस अवधि के दौरान उनकी पत्नी Jane ने एक बेटे Bill का जन्म दिया, 1941 में पैदा हुआ और एक बेटी Betsy, 1944 में पैदा हुई।
Bell Labs
अक्टूबर 1945 में, Bardeen ने Bell Labs में काम शुरू किया। वह एक solid-state physics समूह के सदस्य थे, जिसका नेतृत्व William Shockley और chemist Stanley Morgan ने किया। समूह में काम करने वाले अन्य कर्मचारी Walter Brattain, physicist Gerald Pearson, chemist Robert Gibney, electronics expert Hilbert Moore और कई तकनीशियन थे। वह अपने परिवार को Summit, New Jersey में ले गए।
समूह का असाइनमेंट नाजुक glass vacuum tube amplifiers के लिए एक solid-state alternative की तलाश करना था। उनके पहले प्रयास Shockley के विचारों पर आधारित थे कि semiconductor पर एक बाहरी विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके इसकी conductivity को प्रभावित किया जाए। ये प्रयोग रहस्यमय तरीके से हर बार सभी तरह की configurations और materials में विफल हुए। समूह एक standstill पर था जब तक Bardeen ने एक सिद्धांत का सुझाव नहीं दिया जो surface states को invoke करता था जो क्षेत्र को semiconductor में penetrate होने से रोकता था। समूह ने इन surface states का अध्ययन करने के लिए अपना ध्यान बदल दिया, और वे काम पर चर्चा करने के लिए लगभग रोज़ मिलते थे। समूह की rapport उत्कृष्ट था, और विचारों का स्वतंत्र रूप से आदान-प्रदान किया जाता था। 1946 की सर्दियों तक उनके पास पर्याप्त परिणाम थे कि Bardeen ने Physical Review में surface states पर एक पेपर प्रस्तुत किया। Brattain ने semiconductor की सतह पर एक उज्ज्वल प्रकाश डालते समय किए गए observations के माध्यम से surface states का अध्ययन करने के लिए प्रयोग शुरू किए। इससे कई और पेपर सामने आए, जिनमें से एक Shockley के साथ co-authored था, जिसने surface states की density का अनुमान लगाया कि उनके विफल प्रयोगों को समझाने के लिए पर्याप्त था। काम की गति में काफी तेजी आई जब उन्होंने point contacts को semiconductor और conducting wires के बीच electrolytes से घेरना शुरू किया। Moore ने एक circuit बनाया जो उन्हें input signal की frequency को आसानी से बदलने की अनुमति देता था और सुझाव दिया कि वे glycol borate gu का उपयोग करें, एक viscous chemical जो evaporate नहीं होता। अंत में उन्हें power amplification का कुछ evidence मिलने लगा जब Pearson, Shockley के एक सुझाव पर काम करते हुए, एक p–n junction में रखे gu की एक बूंद पर एक voltage लगाया।
ट्रांजिस्टर का आविष्कार
23 दिसंबर, 1947 को, Bardeen और Brattain Shockley के बिना काम कर रहे थे जब वे एक point-contact transistor बनाने में सफल रहे जिसने amplification प्राप्त किया। अगले महीने तक, Bell Labs के patent attorneys patent applications पर काम करना शुरू कर दिया।
Bell Labs के attorneys को जल्द ही पता चला कि Shockley के field effect principle को Julius Lilienfeld ने 1930 में anticipated और patented किया था, जिन्होंने अपनी MESFET-like patent को Canada में 22 अक्टूबर, 1925 को दाखिल किया था।
Shockley ने सार्वजनिक रूप से ट्रांजिस्टर के आविष्कार के लिए शेर का हिस्सा श्रेय लिया; इससे Bardeen का Shockley के साथ संबंध बिगड़ गया। Bell Labs management ने, हालांकि, लगातार तीनों आविष्कारकों को एक टीम के रूप में प्रस्तुत किया। Shockley ने अंततः Bardeen और Brattain को नाराज और अलग-थलग कर दिया, और उसने अनिवार्य रूप से दोनों को junction transistor पर काम करने से रोक दिया। Bardeen ने सुपरकंडक्टिविटी के लिए एक सिद्धांत का पीछा करना शुरू किया और 1951 में Bell Labs छोड़ दिया। Brattain ने Shockley के साथ काम करने से इनकार कर दिया और दूसरे समूह को सौंपा गया। न तो Bardeen और न ही Brattain का इसके आविष्कार के बाद पहले वर्ष से परे ट्रांजिस्टर के विकास के साथ बहुत कुछ करना था।
"ट्रांजिस्टर" "transconductance" और "resistor" का एक portmanteau था, जो टेलीविजन और रेडियो में इसे बदलने वाले vacuum tubes का 1/50 आकार था, बहुत कम शक्ति का उपयोग करता था, बहुत अधिक विश्वसनीय था, और यह विद्युत devices को अधिक compact बनाने की अनुमति देता था।
University of Illinois at Urbana–Champaign
1951 तक, Bardeen एक नई नौकरी की तलाश में थे। Fred Seitz, Bardeen के एक दोस्त, ने University of Illinois at Urbana–Champaign को Bardeen को $10,000 प्रति वर्ष का प्रस्ताव देने के लिए मनाया। Bardeen ने प्रस्ताव स्वीकार किया और Bell Labs छोड़ दिया। वह 1951 में University of Illinois at Urbana–Champaign में engineering और physics faculties में शामिल हुए। वह Illinois में Electrical Engineering और Physics के Professor थे। उनका Ph.D. छात्र Nick Holonyak 1954, ने 1962 में LED का आविष्कार किया।
Illinois में, उन्होंने दो major research programs स्थापित किए, एक Electrical Engineering Department में और एक Physics Department में। Electrical Engineering Department में research program semiconductors के experimental और theoretical दोनों पहलुओं से संबंधित था, और Physics Department में research program macroscopic quantum systems, विशेष रूप से superconductivity और quantum liquids के theoretical पहलुओं से संबंधित था।
वह 1951 से 1975 तक Illinois में एक active professor थे और फिर Professor Emeritus बने। अपने बाद के जीवन में, Bardeen academic research में सक्रिय रहे, जिस दौरान उन्होंने metallic linear chain compounds के माध्यम से charge density waves CDWs में electrons के प्रवाह को समझने पर ध्यान केंद्रित किया। उनके proposals कि CDW electron transport एक collective quantum phenomenon है, शुरुआत में संदेह के साथ स्वागत किया गया था। हालांकि, 2012 में रिपोर्ट किए गए प्रयोग tantalum trisulfide rings के माध्यम से CDW current versus magnetic flux में oscillations दिखाते हैं, जो superconducting quantum interference devices के behavior के समान है, यह विचार को विश्वसनीयता देता है कि collective CDW electron transport fundamentally quantum in nature है। Bardeen ने 1980 के दशक में अपनी research जारी रखी, और Physical Review Letters और Physics Today में articles प्रकाशित किए जो उनकी मृत्यु से एक साल से कम पहले के थे।
1956 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार
1956 में, John Bardeen ने William Shockley of Semiconductor Laboratory of Beckman Instruments और Walter Brattain of Bell Telephone Laboratories के साथ भौतिकी में नोबेल पुरस्कार साझा किया "semiconductors पर उनके research और transistor effect की खोज के लिए"।
Stockholm में नोबेल पुरस्कार समारोह में, Brattain और Shockley को उस रात King Gustaf VI Adolf से पुरस्कार मिले। Bardeen अपने तीन बच्चों में से केवल एक को नोबेल पुरस्कार समारोह में लाए। King Gustav ने Bardeen को इसके लिए डाँटा, और Bardeen ने King को आश्वस्त किया कि अगली बार वह अपने सभी बच्चों को समारोह में लाएंगे। उन्होंने अपना वादा निभाया।
BCS सिद्धांत
1957 में, Bardeen, Leon Cooper और उनके doctoral student John Robert Schrieffer के सहयोग में, सुपरकंडक्टिविटी का standard theory propose किया जिसे BCS theory कहा जाता है जो उनकी initials के लिए named है।
1972 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार
1972 में, Bardeen ने Brown University के Leon N Cooper और University of Pennsylvania के John Robert Schrieffer के साथ भौतिकी में नोबेल पुरस्कार साझा किया "उनके jointly developed theory of superconductivity, usually called the BCS-theory के लिए"। यह Bardeen का भौतिकी में दूसरा नोबेल पुरस्कार था। वह एक ही field में दो नोबेल पुरस्कार जीतने वाले पहले व्यक्ति बने। केवल तीन अन्य लोगों को ही कभी एक से अधिक नोबेल पुरस्कार मिले हैं।
Bardeen अपने तीन बच्चों को Stockholm में नोबेल पुरस्कार समारोह में लाए। Bardeen ने Duke University में Fritz London Memorial Lectures को fund करने के लिए अपने अधिकांश नोबेल पुरस्कार की राशि दान कर दी।
अन्य awards
नोबेल पुरस्कार दो बार दिए जाने के अलावा, Bardeen के पास कई अन्य awards हैं जिनमें शामिल हैं:
- 1952 Franklin Institute's Stuart Ballantine Medal।
- 1959 American Academy of Arts and Sciences के Fellow के रूप में elected
- 1965 National Medal of Science।
- 1971 IEEE Medal of Honor "solids की conductivity की समझ में उनके profound contributions, ट्रांजिस्टर के आविष्कार, और superconductivity के microscopic theory के लिए।"
- 1973 में Royal Society के Foreign Member के रूप में elected ForMemRS।
- 1975 Franklin Medal।
- 10 जनवरी, 1977 को, John Bardeen को President Gerald Ford द्वारा Presidential Medal of Freedom से सम्मानित किया गया। उन्हें समारोह में अपने बेटे, William Bardeen द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया।
- Bard
