Nhà khoa học duy nhất hai lần đoạt giải Nobel Vật lý

John Bardeen nhận giải Nobel Vật lý năm 1956 và năm 1972. Ảnh: Nobel Prize.

Giải Nobel Vật lý ra đời năm 1901 và đến nay đã được trao 112 lần cho 210 học giả và nhóm nghiên cứu trên thế giới, theo Nobel Prize. Trong đó, người duy nhất hai lần nhận giải thưởng danh giá này là John Bardeen.

Bardeen sinh ngày 23/5/1908 trong một gia đình ở Madison, bang Wisconsin, Mỹ. Cha ông là tiến sĩ Charles R. Bardeen, trưởng khoa y của Đại học Wisconsin. Bardeen bộc lộ trí thông minh từ sớm và được cha mẹ cho học vượt từ lớp ba lên trung học cơ sở. Ông nhập học tại Đại học Wisconsin khi mới 15 tuổi và theo ngành kỹ thuật, sau đó nhận bằng thạc sĩ.

Bardeen tốt nghiệp đại học trong thời kỳ diễn ra đại suy thoái kinh tế, việc làm khan hiếm. Ông trở thành nhà địa vật lý làm việc tại phòng nghiên cứu của công ty Gulf Oil. Sau ba năm, Bardeen nhận ra đây không phải lĩnh vực mình đam mê. Ông rời khỏi đó và theo học tại Đại học Princeton và nhận bằng tiến sĩ vật lý toán học.

John Bardeen trong quá trình làm việc tại Phòng thí nghiệm Bell. Ảnh: Open Mind.

Tại Princeton, Bardeen bắt đầu chuyên tâm nghiên cứu kim loại dưới sự hướng dẫn của giáo sư E.P. Wigner, sử dụng các lý thuyết cơ học lượng tử mới để hiểu sâu hơn về chất bán dẫn. Ông hoàn thành luận án năm 1935 và được đề cử một vị trí tại Đại học Harvard. Ông làm việc tại đây ba năm. Cũng trong thời gian này, ông kết hôn với nhà sinh vật học Jane Maxwell và sau này có ba người con.

Năm 1945, khi Thế chiến II kết thúc, Bardeen làm việc tại Phòng thí nghiệm Bell. Ông nghiên cứu sâu hơn về chất bán dẫn, đặc biệt là sự chuyển động của các electron. Hai năm sau, ông cùng nhà vật lý William Shockley và Walter Brattain, lần đầu tiên giới thiệu transistor, hay bóng bán dẫn, với thế giới. Phát minh này đã khởi đầu cho một cuộc cách mạng trong lĩnh vực điện tử.

Ngoài thay thế đèn điện tử chân không cồng kềnh, transistor còn giúp thu nhỏ các bộ phận cần thiết để phát triển máy tính. Thành tựu này giúp Barden cùng hai đồng nghiệp đoạt giải Nobel Vật lý đầu tiên năm 1956.

“Chúng tôi may mắn có mặt trong thời kỳ đặc biệt thích hợp để thêm một bước nhỏ vào quá trình điều khiển tự nhiên vì lợi ích của nhân loại”, ông phát biểu sau khi nhận giải.

Ba nhà khoa học nhận giải Nobel Vật lý năm 1956 nhờ nghiên cứu về transistor. Ảnh: Senior Tech Group.

Bardeen quay lại với nghiên cứu trước đó về hiện tượng siêu dẫn. Nghiên cứu này giúp giải thích việc điện trở biến mất khi các vật liệu đạt đến nhiệt độ gần với độ 0 tuyệt đối. Công trình của ông cùng nhà vật lý Leon Neil Cooper và John Robert Schrieffer giúp xây dựng lý thuyết BCS về siêu dẫn. BCS trở thành lý thuyết nền tảng cho những nghiên cứu siêu dẫn sau này. Nó cũng mang về cho ba nhà khoa học giải Nobel Vật lý năm 1972.

John Bardeen là một trong những nhà khoa học đạt nhiều danh hiệu và có sức ảnh hưởng nhất thời kỳ đó. Ông là thành viên trong Hiệp hội Vật lý Mỹ (APS) cũng như Ủy ban Cố vấn Khoa học của Tổng thống Mỹ. Ông được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ năm 1954 và được trao giải thưởng Buckley của APS năm 1955, giải Fritz London cho nghiên cứu về vật lý nhiệt độ thấp năm 1962.

Bardeen qua đời ngày 30/1/1991 do bệnh tim, không lâu sau khi xuất bản nghiên cứu cuối cùng trên tạp chí Physics Today vào tháng 12/1990. “Rất hiếm người có ảnh hưởng đến toàn bộ thế kỷ 20 lớn hơn ông ấy”, tiến sĩ Robert M. Berdahl tại Đại học Illinois nhận xét.