Clarence Zener

Clarence M. Zener
Clarence Melvin Zener
ilustracja
Data i miejsce urodzenia

1 grudnia 1905
Indianapolis, USA

Data i miejsce śmierci

2 lipca 1993
Pittsburgh, Pensylwania, USA

Zawód, zajęcie

fizyk

Odznaczenia
Bingham Medal, Wetherill Medal, Albert Souveur Achievement Award, the Gold Medal of American Society for Metals, Von Hippel Award, ICIFUAS Prize

Clarence Melvin Zener (ur. 1 grudnia 1905 w Indianapolis, Indiana, zm. 15 lipca 1993 w Pittsburgu, Pensylwania) – amerykański fizyk i specjalista w dziedzinie inżynierii materiałowej. Znany głównie z odkrycia i wyjaśnienia w 1934 r. nazwanego jego nazwiskiem zjawiska Zenera, które umożliwiło skonstruowanie przez Bell Labs diody Zenera[1] stanowiącej kamień milowy w szybkim rozwoju elektroniki.

Twórca programowania geometrycznego. Prowadził badania w różnych obszarach nauki, jak np.: nadprzewodnictwo, metalurgia, ferromagnetyzm, sprężystość, dyfuzja, mechanika pękania oraz programowanie geometryczne. Zener koncentrował się na rozwiązywaniu problemów praktycznych z zakresu fizyki stosowanej i w tej dziedzinie miał ogromne osiągnięcia. Pomimo że był znany jako znakomity fizyk teoretyk oraz autor wielu doskonałych rozwiązań i pomysłów, uważał się za osobę nie nadającą się do prowadzenia badań w zakresie zaawansowanej fizyki teoretycznej. Do tego wniosku doszedł po rozmowie z J. Robertem Oppenheimerem o którym opowiadał, że „kiedy ich rozmowa dotyczyła fundamentalnych praw fizyki to zrozumiał, że nie sposób było konkurować z taką osobą jak Oppenheimer[2].

Życiorys

Szybka utrata ojca, problemy z jąkaniem się w dzieciństwie i trudności z nauką czytania do 10. roku życia uniemożliwiły mu rozpoczęcie nauki w szkole podstawowej. Fascynacja matematyką i samodzielna nauka była źródłem jego intelektualnej samodzielności. W wieku 16 lat został przyjęty na studia matematyczne na Uniwersytecie Stanforda, gdzie uzyskał stopień BSc. w 1926 roku. Doktorat z fizyki uzyskał na Uniwersytecie Harwarda w 1929 roku. Jako wyróżniający się student otrzymał stypendia na studia w Niemczech (1929-1930), na Uniwersytecie Princeton (1930-1932) oraz w Anglii na Uniwersytecie w Bristolu (1932-1934). W trakcie pobytu w Bristolu prowadził badania z zakresu fizyki metali i opracował m.in. pierwsze modele teoretyczne wyjaśniające źródła powstawania zjawisk tarcia wewnętrznego w metalach[3]. Prace te pomogły mu zdobyć reputację jednego z największych myślicieli fizyki[4]. Program badań eksperymentalnych umożliwiający zweryfikowanie jego hipotez opracował ze znakomitymi współpracownikami, jakim byli Neville Mott laureat Nagrody Nobla za 1997 rok oraz Harry Jones. W trakcie pobytu w Anglii spotkał swoją przyszłą żonę Ruby Cross z którą miał piątkę dzieci.

Po powrocie do Stanów Zjednoczonych pracował na wydziale fizyki na Uniwersytecie Waszyngtona w St. Louis (1935-1937), City College of New York (1937-1940), Uniwersytecie stanowym Waszyngtona (1940-1942). Od połowy lat 30. do połowy lat 40. dwudziestego stulecia opracował i rozwinął dziedzinę tarcia wewnętrznego[5][6]. W tym czasie opublikował kilkanaście prac na temat teorii i zastosowań tarcia wewnętrznego. Jako pierwszy obliczył współczynnik dyfuzji atomów węgla i azotu w żelazie na podstawie pomiarów harmonicznie zmiennego odkształcenia sprężystego w funkcji temperatury. Dzięki tym pracom został zaproszony w 1942 roku do udziału w programie nad rozwojem bardziej wytrzymałych stali dla armii Stanów Zjednoczonych w laboratorium Watertown Arsenal w Massachusetts (1942-1945). Departament Wojny przyznał Mu nagrodę „Exceptional Civilian Service Award” za jego wkład w rozwój obronności Stanów Zjednoczonych. Z powodu ważnej dla obronności kraju pracy w Watertown Arsenal Zener nie brał udziału w projekcie Manhattan.

W 1945 roku otrzymał stanowisko profesora fizyki ciała stałego na Uniwersytecie w Chicago (1945-1951). W 1948 roku opublikował jedną ze swoich najważniejszych książek na temat niesprężyści metali[3]. W okresie 1951-1965 pracował w Westinghouse Research Laboratory w Pittsburgu; od 1957 roku pełnił tam funkcję dyrektora naukowego, a Westinghouse szybko stał się jednym z najważniejszych instytutów badawczych na świecie. Jego własne badania naukowe dotyczyły zagadnień związanych z fizyką atomową, własnościami materiałów dielektrycznych, obliczeniami dyfuzji w metalach metodą tarcia wewnętrznego, odkształceniem plastycznym, odpornością na pękanie, termodynamiką i przemianami fazowymi, w szczególności (przemianą bainityczną w stalach). W tym czasie opracował również metodę programowania geometrycznego do rozwiązywania problemów optymalizacji w pracach inżynieryjnych[7][8]. Metodę tą zastosował m.in. do optymalizacji konstrukcji wymienników ciepła służących do otrzymywania „zielonej energii elektrycznej” z oceanów wskazując równocześnie optymalną lokalizację geograficzną takich instalacji. Ten wizjonerski projekt Zenera nie został jednak zrealizowany. Po zakończeniu pracy w Westinghouse kontynuował badania naukowe na Uniwersytecie Texas A&M (1965-1968) gdzie pełnił funkcje dziekana, a następnie wrócił do Pittsburga na stanowisko profesora na Universytecie Carnegie Mellon (1963-1993).

Zener jest autorem 125 publikacji oraz znakomitych monografii na temat zjawisk niesprężystych w metalach i programowania geometrycznego. Zener uzyskał wiele nagród i wyróżnień. W 1957 roku otrzymał Medal Binghama za swoje prace z zakresu reologii, w 1959 roku Medal John Price Wetherill od Instytutu Franklina, w 1965 Albert Souveur Achievement Award, w 1974 Gold Medal of American Society for Metals, w 1982 Nagrodę Von Hippel Award[4]. W 1985 otrzymał Nagrodę ICIFUAS za „odkrycie efektu Zenera, fundamentalne prace na temat zjawisk niesprężystych metali i eksperymentalne potwierdzenie występowania tłumienia termosprężystego”.

Najbardziej znanym uczniem Zenera był jego doktorant John B. Goodenough, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za 2019 rok za „znaczący wkład w wynalezienie akumulatorów litowo-jonowych” oraz post-doc Arthur S. Nowick, znany z ważnych osiągnięć w badaniach tarcia wewnętrznego różnych materiałów, zjawiska niesprężystości i badań defektów krystalicznych w ciałach stałych; A.S. Nowick jest uznawany za ojca nowoczesnej inżynierii materiałowej w Stanach Zjednoczonych. Trzecim ważnym współpracownikiem Zenera był Herbert J. Hollomon, znany z zastosowań parametru Zenera-Hollomana.

Clarence Zener zmarł na atak serca w lipcu 1993 roku w wieku 83 lat. Wkrótce po jego śmierci, we wrześniu 1993 roku powstał Komitet Zenera, który uhonorował znakomitego amerykańskiego fizyka i ufundował Nagrodę Zenera przyznawaną za wybitne osiągnięcia naukowe w dziedzinie inżynierii materiałowej i fizyki.

Eponimy

Przypisy

  1. ↑ Wolfgang Saxon. Clarence M. Zener, 87, Physicist And Professor at Carnegie Mellon. „The New York Times”, 6 lipiec, 1993. 
  2. ↑ Maguire, M. „Web Extra: Clarence Zener, A Rare, Strange Genius” Carnegie-Mellon Magazine, Winter, 1985, s. 18–19 cs.cmu.edu.
  3. ↑ a b Clarence Zener: Elasticity and anelasticity of metals. Chicago: University of Chicago Press, 1948. (ang.).
  4. ↑ a b Von Hippel Award | MRS Awards, www.mrs.org [dostęp 2019-12-23].
  5. ↑ Frederick Seitz. On the occasion of the 80th birthday celebration for Clarence Zener: Saturday, November 12, 1985. „Journal of Applied Physics”. 60 (6), s. 1865–1867, 1986. DOI: 10.1063/1.337234. Bibcode: 1986JAP....60.1865S. 
  6. ↑ Charles Wert, Remembrances of Clarence Zener [1].
  7. ↑ Ralph W. Pike, Optimization for Engineering Systems, Louisiana State University, 2001, ASIN B00BF2TLXO [zarchiwizowane 2005-11-19] (ang.).
  8. ↑ Optimization for Engineering Systems | LSU Minerals Processing Research Institute, www.lsu.edu [dostęp 2019-12-23] (ang.).

Bibliografia

Media użyte na tej stronie

Zener Gold Medal.png
Autor: MScoordinator, Licencja: CC BY-SA 4.0
A golden medallion with an embossed image of Clarence Melvin Zener facing right in profile. To the left of the man is the text ICIFUAS, and on the right, the text ZENER - MEDAL