科学は常に拡大する境界線とともに継続的に成長する分野である。
John Bardeenはアメリカの物理学者である。彼はノーベル物理学賞を2度受賞した唯一の人物である。1956年にはWilliam ShockleyとWalter Brattainとともにトランジスタの発明で、1972年にはLeon N CooperとJohn Robert Schriefferとともに従来の超伝導の基本理論であるBCS理論で受賞した。
トランジスタは電子産業に革命をもたらし、電話からコンピュータまでほぼすべての現代の電子機器の開発を可能にし、情報化時代をもたらした。Bardeenの超伝導に関する発展は、彼が2度目のノーベル賞を受賞したもので、核磁気共鳴分光法NMRと医療用磁気共鳴画像法MRIで使用されている。
ウィスコンシン州で生まれ育ったBardeenはPrinceton Universityから物理学の博士号を取得した。第二次世界大戦後、Bell Labsの研究者であり、University of Illinoisの教授であった。1990年、Bardeenはライフ誌の「20世紀の最も影響力のあるアメリカ人100人」リストに掲載された。
教育と初期生活
Bardeenは1908年5月23日にウィスコンシン州Madison で生まれた。彼はCharles Bardeenの息子であり、University of Wisconsin Medical Schoolの初代学長であった。
BardeenはUniversity High School at Madisonに通った。1923年に15歳で学校を卒業した。彼は数年前に卒業することもできたが、別の高校で講座を受講したこと、そして彼の母親の死のために延期された。彼は1923年にUniversity of Wisconsinに入学した。大学在学中、彼はZeta Psi fraternityに参加した。彼は必要な会費の一部をビリヤードをプレイすることで集めた。彼はTau Beta Pi工学名誉協会の会員として入会した。彼は父親のような学者になりたくなかったため工学を選んだ。また、彼は工学が良い雇用見通しを持っていると感じた。
Bardeenは1928年にUniversity of Wisconsin–Madisonから電気工学の学士号を取得した。彼はシカゴで働くために1年間休暇を取ったにもかかわらず、1928年に卒業した。彼は興味のあった物理学と数学のすべての大学院課程を受講し、通常の4年ではなく5年で卒業した。これにより、彼はLeo J. Petersが指導した修士論文を完成させる時間が得られた。彼は1929年にウィスコンシンから電気工学の理学修士号を取得した。
Bardeenはウィスコンシンに留まることで彼の研究をさらに進めたが、最終的にはGulf Oil Corporationの研究部門であり、Pittsburghに拠点を置くGulf Research Laboratoriesで働くために去った。1930年から1933年まで、Bardeenは磁気調査と重力調査の解釈方法の開発に取り組んだ。彼は地球物理学者として働いた。仕事が彼の関心を失った後、彼はPrinceton Universityの数学大学院プログラムに応募し、受け入れられた。
大学院生として、Bardeenは数学と物理学を研究した。物理学者Eugene Wignerの指導下で、彼は固体物理学の問題に関する論文を執筆することになった。論文を完成させる前に、彼は1935年にHarvard Universityの Fellows of the Society of Societyのジュニアフェローの職を提供された。彼は1935年から1938年の間、そこで3年間を過ごし、ノーベル賞受賞者となるJohn Hasbrouck van VleckとPercy Williams Bridgmanと共に金属の凝聚力と電気伝導に関する問題に取り組み、核の準位密度に関するいくつかの研究も行った。彼は1936年にPrincetonから数理物理学の博士号を取得した。
キャリアと研究
第二次世界大戦中の兵役
1941年から1944年まで、BardeenはNaval Ordnance Laboratoryで磁気機雷および魚雷ならびに機雷および魚雷対策に関する作業を行うグループを率いた。この期間中、彼の妻Janeは1941年に生まれた息子Billと1944年に生まれた娘Betsyを出産した。
Bell Labs
1945年10月、BardeenはBell Labsで働き始めた。彼はWilliam Shockleyと化学者Stanley Morganが率いる固体物理学グループのメンバーであった。グループで働いていた他の職員はWalter Brattain、物理学者Gerald Pearson、化学者Robert Gibney、電子機器の専門家Hilbert Moore、および複数のテクニシャンであった。彼は彼の家族をNew Jersey州Summitに移した。
グループの割り当ては、脆いガラス真空管増幅器に対する固体代替案を探すことであった。彼らの最初の試みはShockleyの外部電界を半導体に使用してその伝導率に影響を与えるというアイデアに基づいていた。これらの実験はあらゆる種類の構成と材料で毎回謎のように失敗した。グループが停滞していたが、Bardeenは電界が半導体に浸透するのを防いだ表面状態を呼び出す理論を提案した。グループはこれらの表面状態の研究に焦点を変え、ほぼ毎日仕事について議論するために会った。グループの関係は優れており、アイデアは自由に交換された。1946年の冬までに、Bardeenは表面状態に関する論文をPhysical Reviewに提出する十分な結果を持っていた。Brattainは半導体の表面に明るい光を照射することによって観察された表面状態を研究する実験を開始した。これにより、Shockleyと共著の1つを含むいくつかの論文がさらに発表されました。これは表面状態の密度が彼らの失敗した実験の原因となるのに十分以上であると推定した。半導体と導電ワイヤ間のポイント接触を電解質で囲むことを始めたときに仕事のペースが大幅に上がった。Mooreは入力信号の周波数を簡単に変更できるようにする回路を構築し、蒸発しなかった粘稠化学物質であるglycol borate guを使用することを提案した。最後に、Pearsonがparameter Shockleyの提案に基づいて、p–n接合を横切って配置されたguの液滴に電圧をかけたとき、彼らは電力増幅のいくつかの証拠を得始めた。
トランジスタの発明
1947年12月23日、BardeenとBrattainはShockleyなしで働いていたとき、増幅を達成したポイント接触トランジスタの作成に成功した。翌月までに、Bell Labsの特許弁護士は特許申請に取り組み始めた。
Bell Labsの弁護士はすぐに、Shockleyの電界効果原理がJulius Lilienfeldによって1930年に予期されており、特許されていたことを発見した。彼は1925年10月22日にカナダでMESFET様特許を出願した。
Shockleyは公然とトランジスタの発明の大部分の功績を取った。これによりBardeenとShockleyの関係が悪化した。しかし、Bell Labs経営陣は一貫して3人の発明者すべてをチームとして提示した。Shockleyは最終的にBardeenとBrattainを怒らせて遠ざけ、彼は本質的に2人がジャンクショントランジスタでの作業をブロックした。Bardeenは超伝導理論を追求し始め、1951年にBell Labsを去った。BrattainはさらにShockleyと協力することを拒否され、別のグループに割り当てられた。BardeenもBrattainも、発明後の最初の1年を超えてトランジスタの開発にはあまり関係がなかった。
「トランジスタ」は「トランスコンダクタンス」と「抵抗」の造語で、テレビとラジオで置き換わった真空管の1/50のサイズで、はるかに少ない電力を使用し、はるかに信頼性が高く、電気機器がより小型化することが可能になった。
University of Illinois at Urbana–Champaign
1951年までに、Bardeenは新しい仕事を探していた。Bardeenの友人であるFred Seitzは、University of Illinois at Urbana–Champaignを説得して、Bardeenに年間10,000ドルのオファーを提供させた。Bardeenはオファーを受け入れ、Bell Labsを去った。彼は1951年にUniversity of Illinois at Urbana–Champaignの工学部および物理学部に参加した。彼はIllinoisの電気工学と物理学の教授であった。彼の博士号の学生Nick Holonyak 1954は、1962年にLEDを発明した。
Illinoisでは、彼は2つの主要な研究プログラムを確立した。1つは電気工学部門にあり、もう1つは物理学部門にあった。電気工学部門の研究プログラムは半導体の実験的および理論的側面を扱い、物理学部門の研究プログラムはマクロスコピック量子システム、特に超伝導と量子液体の理論的側面を扱った。
彼は1951年から1975年までIllinoisの活動的な教授であり、その後名誉教授となった。彼の後半生では、Bardeenはアクティブで学術研究を続け、その間に金属線状チェーン化合物を通じた電荷密度波CDWsの電子の流れの理解に焦点を当てた。CDW電子輸送が集団量子現象であるという彼の提案は、最初はスケプティシズムで迎えられた。しかし、2012年に報告された実験は、超伝導量子干渉デバイス SQUIDおよびAharonov–Bohm効果を参照する傍硫化タンタル環を通じた磁束の磁束に対するCDW電流の振動を示し、集団CDW電子輸送が本質的に量子的な性質であることが確かであるという考えに信憑性を与えた。量子力学を参照してください。Bardeenは1980年代を通じて彼の研究を続け、彼が死ぬ前の1年以内にPhysical Review LettersとPhysics Todayで記事を発表した。
1956年のノーベル物理学賞
1956年、John BardeenはBeckman Instrumentsの半導体研究所のWilliam Shockleyおよびベル電話研究所のWalter Brattainとノーベル物理学賞を共有した。「半導体の研究とトランジスタ効果の発見」。
Stockholmのノーベル賞授賞式では、BrattainとShockleyはその夜King Gustaf VI Adolfから賞を受け取った。Bardeenは彼の3人の子供のうち1人だけをノーベル賞授賞式に連れてきた。King Gustavはこのため、Bardeenを叱った、そしてBardeenは次回彼は彼の3人の子供すべてを儀式に連れてくることをKingに確約した。彼は彼の約束を守った。
BCS理論
1957年、Bardeenは、Leon Cooperと彼の博士号の学生John Robert Schriefferと協力して、BCS理論と呼ばれる超伝導の標準理論を提案した。これは彼らの頭文字で名付けられた。
1972年のノーベル物理学賞
1972年、Bardeenはbrown UniversityのLeon N CooperとUniversity of PennsylvaniaのJohn Robert Schriefferとノーベル物理学賞を共有した。「共同開発された超伝導理論、通常BCS理論と呼ばれている」。これはBardeenの2番目のノーベル物理学賞であった。彼は同じ分野でノーベル賞を2度獲得した最初の人物になった。3人だけが1つ以上のノーベル賞を受賞したことがある。
Bardeenはノーベル賞授賞式でStockholmに3人の子供を連れてきた。Bardeenはノーベル賞金の多くをDuke UniversityのFritz London Memorial Lecturesに資金を提供するために与えた。
その他の賞
ノーベル賞を2度受賞することに加えて、Bardeenには多くの他の賞があります：
- 1952年Franklin Instituteの Stuart Ballantine Medal.
- 1959年アメリカ芸術科学アカデミーのフェローに選出されました
- 1965年国家科学勲章。
- 1971年IEEE Medal of Honor「固体の伝導率の理解、トランジスタの発明、および超伝導の顕微鏡理論への深い貢献」。
- 1973年にロイヤルソサエティの外国メンバーForMemRSに選出されました。
- 1975年Franklin Medal.
- 1977年1月10日、John Bardeenは大統領Gerald Fordからホワイトハウスから大統領自由勲章を提示されました。彼は彼の息子William Bardeenによって式典で代表された。
- Bardeenは1990年に大統領George H. W. Bushから「アメリカ社会への例外的な貢献」のためにThird Century Awardを与えられた11人の受信者の1人であり、1988年にソビエト科学アカデミーから金メダルを授与された。
- 1987年American Academy of Achievementの Golden Plate Award
Xerox
BardeenはXerox Corporationの重要なアドバイザーでもあった。本来は静かな性質のため、彼はXeroxの親会社が研究センターであるXerox PARCが研究センターであると疑っていたとき、Xeroxの経営陣にカリフォルニアの研究センターXerox PARCを維持し続けるよう促す特徴的でない措置を講じた。
個人的な生活
Bardeenは1938年7月18日にJane Maxwellと結婚した。Princeton在学中、彼はPittsburghの古い友人への訪問中にJaneに会った。
Bardeenは非常に謙虚な性格の科学者であった。彼はUniversity of Illinoisで約40年間教授を務めていた間、彼は友人のための料理を準備するバーベキューをホストするための隣人によって最もよく記憶されました。彼らの多くは彼の大学での成果に気づいていなかった。彼はゲストにハンバーガーのパンをトーストしたかどうかを常に尋ねるでしょう。彼はハンバーガーのパンをそのようにするのが好きだったからです。彼は家族とゴルフやピクニックに行くことを楽しんだ。University of Illinoisの歴史家であり、Bardeenに関する本を執筆したLillian Hoddesonは、彼が「『天才』の一般的なステレオタイプから根本的に異なる」ため、
