Existují vědci, kteří změní svět jedním objevem. A pak je tu John Bardeen – muž, který to dokázal dvakrát. Je jedinou osobou v historii, která získala dvě Nobelovy ceny za fyziku. První za vynález tranzistoru, druhou za teorii supravodivosti.
Zázračné dítě z Wisconsinu
John Bardeen se narodil 23. května 1908 v Madisonu ve Wisconsinu. Nebyla to ledajaká rodina. Jeho otec Charles působil jako profesor anatomie na University of Wisconsin-Madison a pomohl zde založit lékařskou školu. Matka Althea před svatbou učila a vedla obchod s interiérovým designem. Po provdání se aktivně věnovala světu umění.
Bardeenův talent pro matematiku se projevil velmi brzy. Střední školu dokončil v patnácti letech. Mohl ji ukončit ještě dříve, ale studium prodloužily dva faktory – dodatečné kurzy na jiné střední škole a tragická smrt matky.
Cesta za vzděláním
V roce 1923 vstoupil Bardeen na univerzitu ve Wisconsinu. Bylo mu patnáct. O pět let později, v roce 1928, získal bakalářský i magisterský titul v oboru elektrotechniky.
Jeho učitelé? Samá zvučná jména. V matematice ho vedli Warren Weaver a Edward Van Vleck. Hlavním vedoucím ve fyzice byl John Hasbrouck van Vleck. Bardeen měl navíc štěstí na hostující profesory. Přednášeli mu Paul Dirac, Werner Heisenberg i Arnold Sommerfeld – vesměs legendy moderní fyziky.
Představte si to jako fotbalovou akademii, kde vás trénují současně Pelé, Maradona a Cruyff. Bardeen nasával znalosti od těch nejlepších.
Po studiích zůstal nějaký čas ve Wisconsinu. Pak získal místo v Gulf Research Laboratories – výzkumném oddělení ropné společnosti Gulf Oil v Pittsburghu. Po třech letech ho práce přestala bavit.
Princeton a fyzika pevných látek
Bardeen byl přijat do doktorského studia na Princeton University. Původně v oboru matematika, ale studoval obojí – matematiku i fyziku. Jeho závěrečná práce se týkala fyziky pevných látek. Vedoucím byl Eugene Wigner, budoucí nositel Nobelovy ceny.
Titul Ph.D. získal v roce 1936. Nebylo to jednoduché. V roce 1935 mu zemřel otec a Bardeen musel studium na čas přerušit. Doktorát dokončoval už jako postdoktorand na Harvardově univerzitě.
Během studií na Princetonu potkal Jane Maxwellovou. Před dokončením studia se vzali.
Válka a odmítnutý Manhattan
Na sklonku roku 1938 začal Bardeen pracovat jako odborný asistent na University of Minnesota. Pak přišla druhá světová válka.
Bardeen pracoval jako fyzik v Naval Ordnance Laboratory ve Washingtonu. Zůstal zde asi čtyři roky. V roce 1943 byl pozván k účasti na Projektu Manhattan – vývoji atomové bomby. Odmítl.
Za svou službu v Naval Ordnance Laboratory obdržel Meritorious Civilian Service Award.
Bellovy laboratoře a zrození tranzistoru
Po válce se Bardeen chtěl vrátit k výzkumu. University of Minnesota však nepochopila význam tehdy mladého oboru – fyziky pevných látek. Bardeen proto přijal nabídku z Bellových laboratoří, které právě spouštěly oddělení pro výzkum pevných látek.
V říjnu 1945 nastoupil do Bellových laboratoří. S rodinou se přestěhoval do Summit v New Jersey. Navázal přátelství s Walterem Brattainem, kterého poznal přes jeho bratra – ten také studoval na Princetonu.
23. prosince 1947
Toto datum vstoupilo do historie. Bardeen, Brattain a jejich vedoucí William Shockley sestrojili první tranzistor.
Co to znamenalo? Představte si svět závislý na elektronkách. Velké, křehké, energeticky náročné součástky. Tranzistor byl jako vyměnit parní lokomotivu za elektromobil. Menší, spolehlivější, úspornější.
V roce 1956 získali všichni tři Nobelovu cenu za fyziku.
Návrat na univerzitu
Vztahy v Bellových laboratořích se však zkomplikovaly. Shockley začal blokovat práci svých kolegů. V roce 1951 Bardeen odešel.
Získal místo na fakultě inženýrství University of Illinois v Urbana-Champaign. Zde začal novou kapitolu své kariéry.
Jeho prvním doktorandem byl Nick Holonyak – muž, který v roce 1962 vynalezl světelnou diodu (LED). Další důkaz Bardeenova vlivu na moderní elektroniku.
BCS teorie: Druhá Nobelova cena
Na illinoiské univerzitě se Bardeen pustil do nového problému – supravodivosti. Tento jev, kdy některé materiály při velmi nízkých teplotách vedou elektrický proud bez odporu, fascinoval fyziky desetiletí. Nikdo však nedokázal vysvětlit proč.
Bardeen spolupracoval s Leonem Cooperem a Robertem Schriefferem. Společně vytvořili teorii, která supravodivost konečně vysvětlila. Podle počátečních písmen jejich příjmení se jí říká BCS teorie.
V roce 1972 za ni získali Nobelovu cenu za fyziku.
Bardeen se tak stal jediným člověkem v historii se dvěma Nobelovými cenami ve stejném oboru. Dvě Nobelovy ceny ve stejném oboru později získali ještě chemici Frederick Sanger a Karl Barry Sharpless. Ve dvou různých oborech uspěly Marie Curie-Skłodowská a Linus Pauling.
Ocenění a skromnost
V roce 1971 obdržel Bardeen IEEE Medal of Honor za „pronikavé přispění k porozumění vodivosti pevných látek, za vynález tranzistoru a za teorii supravodivosti."
Přes všechna ocenění zůstal Bardeen mimořádně skromným člověkem. Žádné hvězdné manýry, žádná povýšenost. Prostě vědec, který miloval svou práci.
Na jeho památku bylo pojmenováno čtvercové nádvoří na University of Illinois – Bardeen Quad.
Bardeenův odkaz žije v každém elektronickém zařízení. Tranzistory jsou základem všech čipů a procesorů. Supravodivost nachází uplatnění v medicíně (MRI), v dopravě (magneticky levitující vlaky) i ve výzkumu (urychlovače částic).
Dvě Nobelovy ceny za fyziku. Dva převratné objevy. Jeden skromný muž z Wisconsinu, který změnil svět – a pak ho změnil znovu.