Bilim, sürekli genişleyen sınırlarla sürekli gelişen bir alandır.
John Bardeen bir Amerikalı fizikçiydi. Fizik alanında Nobel Ödülü'nü iki kez alan tek kişidir: ilk olarak 1956'da William Shockley ve Walter Brattain ile transistörün icadı için; 1972'de ise Leon N Cooper ve John Robert Schrieffer ile BCS teorisi olarak bilinen geleneksel süperiletkenliğin temel teorisi için.
Transistör elektronik endüstrisinde devrim yaratmış, telefonlardan bilgisayarlara kadar neredeyse her modern elektronik cihazın geliştirilmesini mümkün kılmış ve Bilgi Çağının başlamasını sağlamıştır. Bardeen'in süperiletkenlik alanındaki gelişmeleri—ikinci Nobel Ödülünü aldığı—nükleer manyetik rezonans spektroskopisi NMR ve tıbbi manyetik rezonans görüntüleme MRI'da kullanılmaktadır.
Wisconsin'de doğup büyüyen Bardeen, Princeton Üniversitesi'nden fizik alanında doktora derecesi aldı. İkinci Dünya Savaşı'nda hizmet ettikten sonra, Bell Labs'da araştırmacı ve Illinois Üniversitesi'nde profesör oldu. 1990'da Bardeen, Life dergisinin "Yüzyılın En Etkili 100 Amerikalısı" listesinde yer aldı.
Eğitim ve erken yaşam
Bardeen, Madison, Wisconsin'de 23 Mayıs 1908'de doğdu. Wisconsin Üniversitesi Tıp Fakültesi'nin ilk dekanı olan Charles Bardeen'in oğluydu.
Bardeen, Madison'daki University High School'a gitti. Okulu 1923'te 15 yaşında bitirdi. Birkaç yıl önce mezun olabilirdi, ancak bu, başka bir liseye gitmesi ve annesi ölümlüğü nedeniyle ertelendi. 1923'te Wisconsin Üniversitesi'ne girdi. Kolej hayatındayken Zeta Psi kardeşliğine katıldı. Gerekli üyelik aidatını kısmen bilardo oynayarak topladı. Tau Beta Pi mühendislik onur cemiyetine üye olarak kabul edildi. Babasının akademisyeni gibi olmasını istemediği için mühendisliği seçti. Ayrıca mühendisliğin iyi iş beklentilerine sahip olduğunu hissetti.
Bardeen, 1928'de Wisconsin–Madison Üniversitesi'nden elektrik mühendisliğinde Bilim Lisans derecesini aldı. Chicago'da çalışmak için bir yıl ara vermesine rağmen 1928'de mezun oldu. Kendisini ilgilendiren tüm fizik ve matematik yüksek lisans derslerini aldı ve normal dört yıl yerine beş yılda mezun oldu. Bu, Leo J. Peters tarafından yönetilen tez çalışmasını tamamlamasına zaman kazandırdı. 1929'da Wisconsin'den elektrik mühendisliğinde Bilim Yüksek Lisans derecesini aldı.
Bardeen Wisconsin'de çalışmalarına devam ederek kendisini geliştirdi, ancak sonuç olarak Pittsburgh'ta bulunan Gulf Oil Corporation'ın araştırma kolu olan Gulf Research Laboratories'te çalışmaya gitti. 1930'dan 1933'e kadar Bardeen, manyetik ve yerçekimi anketlerinin yorumlanması için yöntemlerin geliştirilmesi üzerinde çalıştı. Jeofizikçi olarak çalıştı. İş kendisini ilgilendirmeyi bıraktığında, Princeton Üniversitesi'ndeki matematik alanında yüksek lisans programına başvurdu ve kabul edildi.
Doktora öğrencisi olarak Bardeen matematik ve fizik çalıştı. Fizikçi Eugene Wigner altında, katı hal fiziğindeki bir problem hakkında tez yazmaya başladı. Tezini tamamlamadan önce, 1935'te Harvard Üniversitesi'nde Fellows Cemiyeti Junior Fellow pozisyonu teklif edildi. Orada 1935'ten 1938'e kadar üç yıl geçirdi, gelecekteki Nobel fizik ödüllüleri John Hasbrouck van Vleck ve Percy Williams Bridgman ile metallerde koheyon ve elektriksel kondüktivite problemleri üzerinde çalıştı ve ayrıca nüklei yoğunluk seviyesi üzerinde de bazı çalışmalar yaptı. 1936'da Princeton'dan matematiksel fizikte Ph.D. aldı.
Kariyer ve araştırma
İkinci Dünya Savaşı Hizmeti
1941'den 1944'e kadar Bardeen, Naval Ordnance Laboratory'deki manyetik mayınlar ve torpidolar ve mayin ve torpedo karşı tedbirleri üzerinde çalışan grubu başlattı. Bu dönem boyunca karısı Jane, 1941'de doğan oğlu Bill ve 1944'te doğan kızı Betsy'i dünyaya getirdi.
Bell Labs
Ekim 1945'te Bardeen Bell Labs'ta çalışmaya başladı. William Shockley ve kimyager Stanley Morgan tarafından yönetilen bir katı hal fiziği grubunun üyesiydi. Grupta çalışan diğer personel Walter Brattain, fizikçi Gerald Pearson, kimyager Robert Gibney, elektronik uzmanı Hilbert Moore ve birkaç teknisyendi. Ailesini Summit, New Jersey'ye taşıdı.
Grup, kırılgan cam vakum tüpü amplifikatörlerine katı hal alternatifleri arayışındaydı. İlk denemeleri, Shockley'nin yariiletkenin iletkenliğini etkilemek için harici bir elektrik alanı kullanma hakkındaki fikirlerine dayanıyordu. Bu deneyler her zaman tüm konfigurasyonlarda ve malzemelerde gizemli bir şekilde başarısız oldu. Grup, Bardeen'in yariiletkenin içine nüfuz etmesini engelleyen yüzey durumlarını içeren bir teori önerene kadar durdu. Grup, bu yüzey durumlarını incelemek için odağını değiştirdi ve çalışmayı tartışmak için neredeyse her gün buluştular. Grubun uyumu muazzamdı ve fikirler serbestçe değiştirildi. 1946 kışında, Bardeen yüzey durumları hakkında Physical Review'e bir makale sunacak kadar sonuç elde ettiler. Brattain, yariiletkenin yüzeyine parlak bir ışık tutulurken yapılan gözlemler yoluyla yüzey durumlarını incelemek için deneyler başlattı. Bu, biri Shockley ile ortak yazılan birkaç makalenin daha yazılmasına yol açtı; bu makaleler yüzey durumlarının yoğunluğunun başarısız deneyleri açıklamaya yetmekten fazla olduğunu tahmin etti. Yariiletken ve iletken teller arasındaki noktasal kontakları elektrolitlerle çevremeye başladıklarında iş temposu önemli ölçüde arttı. Moore, giriş sinyalinin frekansını kolayca değiştirmelerine izin veren bir devre inşa etti ve buharlaşmayan viskoz bir kimyasal olan glikol borat gu kullanmalarını önerdi. Sonunda, Pearson, Shockley tarafından yapılan bir öneriye göre hareket ederek bir p–n junksiyonuna yerleştirilen gu damlacığının üzerine bir gerilim koyduğunda güç amplifikasyonunun bazı kanıtlarını elde etmeye başladılar.
Transistörün icadı
23 Aralık 1947'de Bardeen ve Brattain, Shockley olmaksızın çalışırken amplifikasyon elde eden bir noktasal temas transistörünü oluşturmayı başardılar. Bir sonraki ayda Bell Labs'ın patent avukatları patent başvuruları üzerinde çalışmaya başladılar.
Bell Labs'ın avukatları kısa sürede Shockley'nin alan etkinliği ilkesinin 1930'da Julius Lilienfeld tarafından önceden haber verilmiş ve patentlenmiş olduğunu, 22 Ekim 1925'te Kanada'da MESFET benzeri patentini başvurduğunu keşfettiler.
Shockley, transistörün icadı için halkın gözünde aslanın payını aldı; bu Bardeen'in Shockley ile ilişkisinin kötüleşmesine yol açtı. Ancak Bell Labs yönetimi tutarlı bir şekilde üç mucidi de bir ekip olarak sundu. Shockley sonunda Bardeen ve Brattain'ı kızdırıp yalıttı ve esas olarak ikisinin bağlantı transistörü üzerinde çalışmasını engelledi. Bardeen süperiletkenlik için bir teori geliştirmeye başladı ve 1951'de Bell Labs'tan ayrıldı. Brattain Shockley ile daha fazla çalışmayı reddetti ve başka bir gruba atandı. Ne Bardeen ne de Brattain'in transistörün icadından sonraki ilk yıldan sonra geliştirilmesi ile çok fazla ilgisi yoktu.
"Transistör", "transkonduktans" ve "direnç" in bir portmanteau'su, television ve radyolarda değiştirdiği vakum tüplerinin 1/50'si boyutundaydı, çok daha az güç kullandı, çok daha güvenilirdi ve elektrik cihazlarının daha kompakt hale gelmesine izin verdi.
Illinois Üniversitesi at Urbana–Champaign
1951'de Bardeen yeni bir iş arıyordu. Bardeen'in dostu Fred Seitz, Illinois Üniversitesi at Urbana–Champaign'i Bardeen'e yılda 10.000 dolar teklif vermesi için ikna etti. Bardeen teklifi kabul etti ve Bell Labs'tan ayrıldı. 1951'de Illinois Üniversitesi at Urbana–Champaign'de mühendislik ve fizik fakültelerine katıldı. Illinois'de Elektrik Mühendisliği ve Fizik Profesörüydü. Doktora öğrencisi Nick Holonyak 1954, 1962'de LED'i icat etti.
Illinois'te, Elektrik Mühendisliği Departmanı'nda bir tane ve Fizik Departmanı'nda bir tane olmak üzere iki büyük araştırma programı kurdu. Elektrik Mühendisliği Departmanı'ndaki araştırma programı, yariiletkenler hakkında deneysel ve teorik yönlerle ilgilenirken, Fizik Departmanı'ndaki araştırma programı özellikle süperiletkenlik ve kuantum sıvıları olmak üzere makroskopik kuantum sistemlerinin teorik yönleri ile ilgileniyordu.
1951'den 1975'e kadar Illinois'de aktif bir profesör oldu ve ardından Emrite Profesörü oldu. Sonraki yaşamında Bardeen akademik araştırmalarda aktif kaldı ve bu sırada metalik doğrusal zincir bileşikleri yoluyla yoğunluk dalgaları CDW'lerdeki elektron akışını anlama üzerine yoğunlaştı. CDW elektron taşınması bir kolektif kuantum fenomeni olduğu hakkındaki önerileri başlangıçta şüpheyle karşılandı. Ancak, 2012'de rapor edilen deneyler, tantal trisülfür halkalarında CDW akımındaki salınımları, süperiletken kuantum girişim cihazlarının davranışına benzer şekilde, kolektif CDW elektron taşınması temelinde kuantum doğasının bir fikir birliği olduğuna inanılmıştır. Bkz. SQUID ve Aharonov–Bohm etkisi ve kuantum mekaniği. Bardeen 1980'ler boyunca araştırmasına devam etti ve öldüğünden bir yıldan az bir süre önce Physical Review Letters ve Physics Today'de makaleler yayınladı.
1956'da Fizik Nobel Ödülü
1956'da John Bardeen, Beckman Instruments'in Semiconductor Laboratory'sinin William Shockley'i ve Bell Telephone Laboratories'in Walter Brattain'i ile Fizik Nobel Ödülünü paylaştı; "yariiletkenler hakkındaki araştırmaları ve transistör etkisinin keşfi için".
Stockholm'deki Nobel Ödülü töreninde, Brattain ve Shockley ödüllerini o gece King Gustaf VI Adolf'tan aldılar. Bardeen, Nobel Ödülü törenine sadece üç çocuğundan birini getirdi. Kral Gustav bundan dolayı Bardeen'i azarladı ve Bardeen, Kral'a bir sonraki sefer tüm çocuklarını törenine getireceğini söyledi. Sözünü tuttu.
BCS teorisi
1957'de Bardeen, Leon Cooper ve onun doktora öğrencisi John Robert Schrieffer ile işbirliğinde, başlangıçlarından BCS teorisi adlandırılan süperiletkenliğin standart teorisini önerdi.
1972'de Fizik Nobel Ödülü
1972'de Bardeen, Brown Üniversitesi'nin Leon N Cooper'ı ve Pennsylvania Üniversitesi'nin John Robert Schrieffer'ı ile Fizik Nobel Ödülünü paylaştı; "süperiletkenliğin ortak olarak geliştirilmiş teorileri, genellikle BCS-teorisi denir, için". Bu Bardeen'in Fizik alanında ikinci Nobel Ödülüydü. Aynı alanda iki Nobel Ödülü'nü kazanan ilk kişi oldu. Yalnızca üç kişi daha birden fazla Nobel Ödülü almıştır.
Bardeen, Stockholm'deki Nobel Ödülü törenine üç çocuğunu getirdi. Bardeen, Nobel Ödülü parasının çoğunu Duke Üniversitesi'ndeki Fritz London Memorial Derslerine finansman sağlamak için verdi.
Diğer ödüller
Nobel ödülünü iki kez almaya ek olarak Bardeen'in aşağıdakiler dahil çok sayıda ödülü vardır:
- 1952 Franklin Enstitüsü'nün Stuart Ballantine Madalyası.
- 1959 American Academy of Arts and Sciences'in Üyesi seçildi
- 1965 Ulusal Bilim Madalyası.
- 1971 IEEE Honor Madalyası; "katı hal iletkenliğinin anlaşılmasına, transistörün icadına ve süperiletkenliğin mikroskopik teorisine yaptığı derin katkıları için".
- 1973'te Royal Society ForMemRS'nin Yabancı Üyesi seçildi.
- 1975 Franklin Madalyası.
- 10 Ocak 1977'de John Bardeen, Başkan Gerald Ford tarafından Presidential Medal of Freedom ile ödüllendirildi. Töreninde oğlu William Bardeen tarafından temsil edildi.
- Bardeen, 1990'da Başkan George H. W. Bush tarafından "Amerikan toplumuna istisna niteliğindeki katkıları" için Third Century Award verilen 11 alıcıdan biri oldu ve 1988'de Sovyet Academy of Sciences'den altın madalya verildi.
- 1987 American Academy of Achievement'ın Golden Plate Award
Xerox
Bardeen ayrıca Xerox Corporation'a önemli bir danışman olmuştur. Doğası gereği sessiz olmasına rağmen, Xerox PARC olan Kaliforniya araştırma merkezini canlı tutmak için Xerox yöneticilerine baskı yapma konusunda karakteristik olmayan bir adım attı; ana şirket araştırma merkezinin çok az şey getireceğinden şüpheliydi.
Kişisel yaşam
Bardeen, 18 Temmuz 1938'de Jane Maxwell ile evlendi. Princeton'dayken, Pittsburgh'taki eski arkadaşlarını ziyaret ederken Jane ile tanıştı.
Bardeen çok alçakgönüllü bir kişiliğe sahip bir bilim insanıydı. Illinois Üniversitesi'nde yaklaşık 40 yıl profesör olarak görev yaptığı sürece, komşuları tarafından arkadaşları için yemek hazırladığı barbeküleri düzenlemesinden en iyi şekilde hatırlanıyordu; bu arkadaşların çoğu üniversitedeki başarılarından habersizdi. Her zaman misafirlerinden hamburger ekmeğinin kızartılıp kızartılmadığını sorardı çünkü o da öyle seviyordu. Golf oynamaktan ve ailesinin yanında pikniğe gitmekten hoşlanıyordu. Illinois Üniversitesi tarihçisi Bardeen hakkında bir kitap yazan Lillian Hoddeson, Bardeen'in "dahiyelik" stereotipinden radikal bir şekilde farklı olduğu ve
