John Bardeen zmienił nie tylko fizykę. Przemyślał rzeczywistość. Urodzony 23 maja 1908 w Madison w stanie Wisconsin, zmarł 30 stycznia 1991 w Bostonie, ustanowił rekord, który nigdy nie zostanie pobity. Jest jedyną osobą w historii, która dwukrotnie zdobyła Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
Większość ludzi uważa tranzystory za małe przełączniki. To prawda, ale po to istnieją smartfony. Zanim pojawił się Bardeen i jego koledzy, elektronika zajmowała dużo miejsca. Polegała na lampach próżniowych. Urządzenia te wytwarzały dużo ciepła. Psuły się. Były ogromne.
Bardeen pomógł wynaleźć tranzystor. Badania te ukończył z Williamem B. Shockleyem i Walterem H. Brattainem z Bell Telephone Laboratories w New Jersey. Wprowadzili to urządzenie 23 grudnia 1947 roku. Było kompaktowe. To było skuteczne. To zapoczątkowało rewolucję elektroniczną. Wynalazek ten zastąpił lampy próżniowe i umożliwił tworzenie mniejszych komponentów komputerowych. Niemal każde urządzenie cyfrowe można prześledzić wstecz do konkretnego momentu w Maryland Hill w stanie New Jersey.
Ale Bardin na tym nie poprzestał.
Uzyskał tytuł licencjata i magistra w dziedzinie elektrotechniki na Uniwersytecie Wisconsin. W 1936 roku wstąpił na Uniwersytet Princeton, aby uzyskać doktorat z fizyki matematycznej. Pracował na Uniwersytecie w Minnesocie, a następnie podczas II wojny światowej pełnił funkcję głównego fizyka w Laboratorium Uzbrojenia Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w Waszyngtonie.
Po wojnie przeniósł się do Bell Laboratories. To tu narodził się tranzystor. Jednak na początku lat pięćdziesiątych jego zainteresowania uległy zmianie. Skupił się na innej kwestii. Nadprzewodnictwo.
Teoretyczne wyjaśnienie BCS
Nadprzewodnictwo to dziwny stan materii. Zachodzi w temperaturach bliskich zera absolutnego. W tym trybie opór znika całkowicie. Prąd elektryczny płynie bez strat energii. Brzmi jak magia. To jest fizyka.
W 1957 roku Bardeen wraz z Leonem N. Cooperem i Johnem R. Schriefferem opublikowali teorię wyjaśniającą, jak to działa. Naukowcy nazywają tę teorię teorią BCS. Ten akronim oznacza Bardeen, Cooper i Schrieffer.
Teoria BCS stała się podstawą wszystkich późniejszych badań teoretycznych nadprzewodnictwa.
To nie jest tylko abstrakcyjna matematyka. Wyjaśnia, dlaczego materiał może przewodzić prąd bez strat, jeśli jest wystarczająco schłodzony. Te ramy teoretyczne pozwalają naukowcom zrozumieć i przewidzieć zachowanie nadprzewodnictwa. Stanowi podstawę wszystkiego, od maszyn MRI po komputery kwantowe przyszłości.
Za tę pracę Bardeen otrzymał w 1972 roku drugą Nagrodę Nobla. Podzielił się nią z Cooperem i Schriefferem. Pierwszą nagrodą w 1956 roku podzielili się Shockley i Brattain. Żaden inny fizyk nie może się równać z tym osiągnięciem.
Dlaczego jego praca jest dziś ważna
Możesz się zastanawiać, dlaczego teoria z 1957 roku jest teraz aktualna. Jest to ważne, ponieważ nadprzewodniki są wciąż najnowocześniejszą dziedziną badań. Wykorzystuje się je w obrazowaniu medycznym. Są niezbędne w akceleratorach cząstek. W miarę zagłębiania się w technologię ważne jest zrozumienie, w jaki sposób elektrony poruszają się bez oporu.
Bardeen pisał także teorie na temat właściwości półprzewodników. Od 1951 do 1972 wykładał na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.