Hovedside  |  NFS  |  Faggrupper  |  Aktuelt  |  FFV  |  Lenker  |  Arkiv  |  Medlemskap  |  Kontakt
>>NFS>>Arkiv>>Verdens Fysikkr 2005

Verdens Fysikkr 2005

Ivar Giaever av Kristian Fossheim

Nobelpris-vinnaren i fysikk 1973, Ivar Giaever, er ein nordmann med ein heilt uvanleg vitskapleg karriere, ikkje berre fordi han hittil er den einaste nordmann som har ftt Nobelprisen i fysikk, men enn meir for mten det skjedde p. Giaever vart fdd i Bergen i 1929, men voks opp p Lena i Toten der foreldra dreiv eit apotek. Trass i gode eksamenar fr Katedralskolen p Hamar kom han ikkje inn p det studiet han ynskte, det elektrotekniske studiet ved Norges Tekniske Hgskole (NTH) i Trondheim. Han mtte difor gjennomfre eit NTH-studium som knapt interesserte han. Drlegast gjorde han det, paradoksalt nok, i fysikk. Truleg som eit slag kompensasjon for det feilaktige studiet, valde han delta intenst i mange aktivitetar i det runde raude huset, Studentersamfunnnet. Her vart han ein meister i disiplinar som biljard, sjakk, bridge og poker. Etter eit studium prega meir av det glade studentliv enn av alvorleg bokleg innsats, og med ein middels eksamen fr maskinlina ved NTH i 1952, gifta han seg same ret med ungdomskjrasten Inger Skramstad fr Skreia. Etter avlagt militrteneste tok han arbeid i det statlege kontoret for industrielt rettsvern i Oslo, men fekk ikkje husvre til familien. Inger og sonen John mtte bu hos foreldra hans og hennar, vekselvis p Eidsvoll og Skreia, medan Ivar budde hos ein kamerat i Oslo. I 1955, d han fekk den klre meldinga at han ikkje kunne skje om husvre i byggelaget OBOS fordi kona budde p landet, tok det berre tre veker fr familien tok farvel med Noreg for godt, og emigrerte til Canada.

Sin frste jobb i Canada fekk Giaever ved eit arkitektkontor i Ontario, med ei ln p 200 dollar i mnaden. Men etter ei tid kom han inn ved ei kanadisk avdeling av det amerikanske konsernet General Electric (GE). Der vart han plukka ut til g gjennom eit avansert etterutdanningsprogram for ingenirar. Han sg dette som ein einestande sjanse, og gjorde sitt ytterste. Samtidig viste han seg og som ein dyktig medarbeidar. Begge deler vart verdsett i firmaet. Men snart vart han klar over at det kunne vere mogeleg f seg mykje betre betalt arbeid hos General Electric i Schenectady, i nordre delen av staten New York. I 1956 tok han sjansen p seie opp stillinga i Canada og flytte til USA. Frst d toget rulla ut fr stasjonen, fekk han meldinga om at han var overfrd innan GE. Han gjekk rett til ny jobb, stikk i strid med regelen som gjaldt, at dei ikkje overfrde personell.

Det spesielle var n at Giaever fekk arbeid som anvendt matematikar, og samarbeidde med ein svrt dyktig tysk matematikar Hans Bueckner. Men Giaever syntest ikkje han hadde kome p rett stad. Han vart kjend med fysikarar som arbeidde ved det store forskningslaboratoriet til GE i Schenectady, og ein av dei, Gabriel Horvay, foreslo at han skulle prve seg der. Giaever var fascinert av den intellektuelle fridomen ved dette senteret, der medarbeidarane i stor grad kunne velje kva problem dei ville arbeide med.




Ivar Giaever med glasklokka der han
la grunnlaget for Nobelpris-arbeidet.



Ivar Giaever
Foto: Kristian Fossheim

Ved forskingssenteret kom han inn, etter eiga utsegn, fordi dei misforstod karakterskalaen fr NTH, og tolka 4.0 som beste karakter. N vart han sett til samarbeide med John Fisher som ville utfre skalla tunnel-eksperiment. Tanken var at ein skulle sende ein elektrisk straum fr eitt metall til eit anna, sjlv om dei var skilde fr kvarandre med eit elektrisk isolerande lag, alts med ein tett barriere mellom dei. Elektrona som skulle bevege seg over til det andre metallet ville dermed bokstaveleg tala mte veggen. Dei skulle slett ikkje kunne klare passere gjennom denne veggen etter vanleg fornuft og klasisk tankegang, noko Giaever var heilt klr over. Men i flgje kvanteteorien fr 1920-talet skal sm partiklar som elektron kunne passere gjennom slike tynne veggar, eller barrierar utan setje spor, end om energien dei har er for liten til bryte gjennom.

Giaever kunne ikkje kvantefysikk, og trudde ikkje at tunnel-effekt kunne vere ein realitet. Men etter mykje prving og feiling fekk han til eksperimentet. I ei vakuumklokke, som vist i biletet av Giaever med glasklokka, let han ei metalloverflate oksidere slik at det danna seg ein tynn isolerande film p den. Dermed var barrieren p plass. S dampa han ein ny metallfilm opp der igjen. Dermed hadde han ein hgst uvanleg tunnel-"kontakt" av metall-isolator-metall. Til si eiga overrasking fann han n at det gjekk an sende elektrisk straum gjennom denne kontakten, stikk i strid med det han ville trudd, men i fullt samsvar med det kvanteteorien seier. Alle mlingar han gjorde, stemde med teorien som ingen hittil hadde kunne etterprve i systematiske og kontrollerte laboratorieeksperiment. N var han overtydd. Men det vart ikkje kollegane d han presenterte resultata. Dei fann fleire mogelege alternative forklaringar. Og han kunne ikkje tilbakevise argumenta deira. Kanskje hadde dei rett? Fr n av var det ei stor utfordring komme til avklaring av dette sprsmlet.

N var Giaever for alvor blitt interessert i fysikk, og skte om opptak ved Rensselaer Polytechnic Institute i Troy, nr Schenectady. Her flgde han forelesingane til professor Hil Huntington i faststoff-fysikk vren 1960. Eit av dei tema som kom opp, var superleiing. Huntington fortalde at det finst metall som misser all elektrisk motstand nr dei blir kjlde under ein viss temperatur Tc. Giaever, som den notoriske skeptikar han var, trudde ikkje dette kunne vere mogeleg, men flgde interessert med vidare.

Huntington la n ut om teorien som seier at energispekteret til elektrona endrar seg kraftig nr eit metall blir superleiande under Tc. Det var dei tre fysikarane John Bardeen, Leon Cooper og Robert Schrieffer som hadde rekna ut at elektronspekteret i ein superleiar skal ha eit forbode energiomrde, eit energigap som vert kalla BCS-gapet etter namna p dei tre forskarane. Akkurat der fekk Giaever ideen som skulle gjere han til Nobelprisvinnar. Brtt innsg han at BCS- gapet ville kunne gje han ein gyllen sjanse til vise at han hadde ftt til tunneleksperimentet som kollegane ikkje hadde hatt tillit til. Gapet ville hindre elektrona i tunnelere i eit visst spenningsomrde som svara til storleiken p gapet. Gapet ville dermed sette igjen ein tydeleg "signatur" i mledata, meinte han. Dermed skulle han overtyde skeptikarane ved laboratoriet om at han hadde kontroll p fenomenet elektrontunnelering.

Kjende forskarar som Charles P. Bean og Walter A. Harrison ved GE-laboratoriet vart konsulterte. Dei meinte av teoretiske grunnar at BCS-gapet ikkje ville komme til syne i tunneleksperimentet, men dei oppmuntra han likevel til prve. Han fekk hjelp med setje opp eksperimentet som kravde svrt lge temperaturar, ned mot -273 grader celsius. Han valde ein kombinasjon av aluminium og bly, og brukte same metode som i det frste tunnel-eksperimentet. Inne ei glasklokke der lufta var pumpa ut, vist i fotografiet med Giaever, la han ein film av aluminium p ei glasplate. S slepte han inn luft som reagerte med aluminium og danna ein veldig tynn oksidfilm p aluminiumet. Deretter la han p ein film av bly. Oksidlaget ville fungere som ein vegg eller barriere mellom dei to metalla. N hadde han det vi ovanfor omtala som ein tunnel-"kontakt". Av srleg interesse var det n at den ville fungere som ein "kontakt" mellom normalt metall (aluminium) og superleiar (bly) i temperaturomrdet mellom superleiartemperaturen 7.2 kelvin for bly og superleiartemperaturen 1.2 kelvin for aluminium. Eksperimentet vart ein gedigen suksess. P ei veke hadde han gjort det frste og avgjerande eksperimentet. Men bonusen var mykje strre enn det han hadde tenkt seg: Han frde eit avgjerande bevis for at BCS-teorien var rett. Mlingane inneheldt mykje meir informasjon enn berre verdien av energigapet. Heile det skalla BCS-spekteret vart mlt. Etter dette kom det ei rekkje artiklar fr Giaever og medarbeidarar som utdjupa dette nye feltet av superleiarforsking. Leiande teorigrupper i USA flgde opp. Snart vart ogs ein ung engelsk student, Brian Josephson i Cambridge, interessert i ei vidarefring av teorien. Han fann at ogs Cooper-par skulle kunne tunnelere, stikk i strid med den mykje meir bermte John Bardeens teori. Det enda med at student Josephson vann over Nobelpris vinnaren. Josephson skulle sjlv komme til f Nobelprisen for dette arbeidet. Josephsons oppdagingar frde til etablering av eit heilt nytt forskingsomrde i superleiarfysikken, og med store tekniske landevinningar i kjlvatnet. I 1973 delte nettopp Giaever og Josephson Nobelprisen i fysikk med japanaren Leo Esaki som hadde arbeidd med tunnelering i halvleiar.

Fr 1970 skifta Ivar Giaever forskingsfelt til biofysikk, spesielt immunologi, der han har vore svrt aktiv sidan, med ei lang rekkje vitskaplege publikasjonar. Han har nr 30 patentar innan biofysikk, og har etablert eige firma i samarbeid med C.R. Keese. Han har funne metodar til avslre immunreaksjonar ved enkle testar, og har utvikla fundamentalt nye metodar til studere enkeltcellers bevegelse ved elektrisk registrering, metodar som viser seg veleigna i kreftdiagnose. Firmaet hans produserer og omset mellom anna utstyr for dette.

I 1988 hadde haldningane i GE-konsernet endra seg s mykje at der knapt var plass til Giaevers forsking lenger. Nobelpris-vinnaren mtte sj seg om etter nytt arbeid, og valde bli professor i biofysikk ved Rensselaer Polytechnic i Troy der hadde teke doktorgraden i fysikk i 1964. Men ein stilling ved amerikanske universitet er berre lna 9 mnader i ret. Han tok difor mot eit tilbod om arbeide i Noreg ei tid kvart r. I 1989 vart han utnemnd til Vista-professor ved Universitetet i Oslo, ei stilling han har halde heilt til sitt 75. r. Ved Institutt for fysikk har han lagt ned eit stort arbeid i undervisning og vegleiing av unge forskarar, i samarbeid med Jens Feder og Torstein Jssang.

Ivar Giaever har vore ein samfunnsengasjert universitetsprofessor i Oslo, og gitt lange rekkjer av faglege foredrag rundt i landet. I foredrag og avisintervju har han gitt spissformulerte uttrykk for kritiske haldningar til norsk forskingspolitikk og norske haldningar. Eit eksempel: "Norge er et hyggelig land, men dere deltar ikke virkelig i konkurransen. Dere bare snakker om det!" Giaever har motteke mange prisar utanom Nobelprisen. Den mest prestisjetunge av desse er faststoff-prisen, Oliver Buckley-prisen, tildelt han av American Physical Society i 1965. Han er resdoktor bde ved NTNU og Universietet i Oslo.

Ivar Giaever er ein aktiv sportsmann, og har delteke i New York City Marathon tre gonger. At han og er ein ivrig slalmkyrar, brettseglar og tennisspelar, hyrer med til biletet av denne uvanlege vitskapsmannen. Kanskje var det likevel ikkje s verst kome fr Noreg, med sterke konkurranse-tradisjonar i idrettslivet, i det minste?

Dette portrettet er hentet fra boka "Naturens kode", Gyldendal Norsk Forlag 2005. Redaktrar Gaute T. Einevoll og Eirik Newth.

Referanse:
Kristian Fossheim, "Ivar Giaever (1973)", kap. 9 i Olav Njlstad (red.), NORSKE NOBELPRISVINNERE fra Bjrnson til Kydland (Oslo 2005: Universitetsforlaget).

Rettigheter:
Portrett av Ivar Giaever. Rettighet: Kristian Fossheim
Bilde av Giaever med glasklokke. Rettighet: Ivar Giaever

Om forfattaren:
"Kristian Fossheim er professor i teknisk fysikk ved Norges Teknisk-Naturvitenskaplige Universitet, Trondheim. Han har drevet eksperimentell forskning i Norge, USA og Sveits p en lang rekke omrder innenfor fast-stoff fysikk, i de senere rene spesielt p superledere. Sammen med en kollega utgav han nylig boken: Kristian Fossheim and Asle Sudb: Superconductivity. Physics and Applications p forlaget Wiley & Sons UK, 2004.