John Bardeen hat nicht nur die Physik verändert. Er hat die Realität neu aufgebaut. Er wurde am 23. Mai 1908 in Madison, Wisconsin, geboren und starb am 30. Januar 1991 in Boston. Er hielt einen Rekord, der niemals gebrochen werden wird. Er ist der einzige Mensch in der Geschichte, der zweimal den Nobelpreis für Physik erhielt.
Die meisten Menschen stellen sich Transistoren als kleine Schalter vor. Das stimmt, aber es ist auch der Grund, warum es Smartphones gibt. Bevor Bardeen und seine Kollegen kamen, nahm die Elektronik Platz ein. Sie verließen sich auf Vakuumröhren. Diese Dinge erzeugen Wärme. Sie sind kaputt gegangen. sie sind riesig.
Bardeen war an der Erfindung des Transistors beteiligt. Er schloss diese Forschung mit William B. Shockley und Walter H. Brattain von den Bell Telephone Laboratories, New Jersey, ab. Sie stellten dieses Gerät am 23. Dezember 1947 vor. Es ist klein. Es war effizient. Es begann die elektronische Revolution. Diese Erfindung ersetzte Vakuumröhren und ermöglichte es, Computerkomponenten kleiner zu machen. Fast jedes digitale Gerät kann auf einen bestimmten Zeitpunkt in Murray Hill, New Jersey, zurückgeführt werden.
Aber Bardeen hörte hier nicht auf.
Er erhielt seinen Bachelor- und Master-Abschluss in Elektrotechnik von der University of Wisconsin. 1936 ging er an die Princeton University, um in mathematischer Physik zu promovieren. Er arbeitete an der University of Minnesota und diente dann während des Zweiten Weltkriegs als Chefphysiker am US Naval Weapons Laboratory in Washington.
Nach dem Krieg ging er zu den Bell Laboratories. Hier wurde der Transistor geboren. Doch Anfang der 1950er Jahre änderte sich seine Einstellung. Er konzentrierte sich auf eine andere Sache. Supraleitung.
Theoretische Erklärung von BCS
Supraleitung ist ein seltsamer Zustand der Materie. Es tritt bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auf. In diesem Modus verschwindet der Widerstand vollständig. Elektrischer Strom fließt, ohne Energie zu verlieren. Klingt nach Magie. Das ist Physik.
Im Jahr 1957 veröffentlichte Bardeen zusammen mit Leon N. Cooper und John R. Schrieffer eine Theorie, die die Funktionsweise erklärte. Wissenschaftler nennen dies die BCS-Theorie. Dieses Akronym steht für Bardeen, Cooper und Schrieffer.
Die BCS-Theorie wurde zur Grundlage aller nachfolgenden theoretischen Forschungen zur Supraleitung.
Das ist nicht nur abstrakte Mathematik. Dies erklärt, warum ein Material Strom verlustfrei leiten kann, wenn es kühl genug ist. Dieser theoretische Rahmen ermöglicht es Forschern, das Verhalten der Supraleitung zu verstehen und vorherzusagen. Es legt den Grundstein für alles, von MRT-Geräten bis hin zu den Quantencomputern der Zukunft.
Für diese Arbeit erhielt Bardeen 1972 seinen zweiten Nobelpreis. Er teilte sich den Preis mit Cooper und Schrieffer. Der erste Preis im Jahr 1956 wurde zwischen Shockley und Brattain geteilt. Kein anderer Physiker kann diese Leistung erbringen.
Warum seine Arbeit heute wichtig ist
Sie fragen sich vielleicht, warum die Theorie von 1957 heute relevant ist. Dies ist wichtig, da Supraleiter immer noch ein Spitzengebiet sind. Diese werden in der medizinischen Bildgebung eingesetzt. Diese sind für Teilchenbeschleuniger notwendig. Je weiter wir in die Technologie vordringen, desto wichtiger ist es zu verstehen, wie sich Elektronen ohne Widerstand bewegen.
Bardeen verfasste auch Theorien über die Eigenschaften von Halbleitern. Von 1951 bis 1972 lehrte er an der University of Illinois in Urbana-Champaign.