ジョン・バーディーンの素晴らしいトランジスタ化オルゴール

1947 年 12 月 16 日、ベル研究所の物理学者、ジョン・バーディーンとウォルター・ブラッテンは、数か月にわたる作業と改良を経て、点接触トランジスタの有効性を証明する重要な実験を完了した。 6か月後、ベル研究所は米軍関係者にデモンストレーションを行ったが、その応用範囲が広範である可能性があるため、軍関係者はこの技術を機密扱いにしないことを選択した。 翌週、トランジスタのニュースが報道陣に発表された。 ニューヨーク・ヘラルド・トリビューンは、これがエレクトロニクス業界に革命を引き起こすだろうと予測した。 そうなりました。

この記事は、トランジスタ発明 75 周年に関する特別レポートの一部です。

1949 年、ベル研究所のエンジニアは、新しいトランジスタを披露するために 3 つのオルゴールを作りました。 各トランジスタ発振器・増幅器ボックスには、発振器・増幅器回路と、B タイプ電池で駆動される 2 つの点接触トランジスタが含まれています。 それは電子的に 5 つの異なる音を生成しましたが、その音は耳に心地よいメロディアスなものではありませんでした。 このボックスの設計は、コンデンサとインダクタで構成される単純な LC 回路でした。 静電容量はスイッチ バンクを使用して選択可能で、バーディーン氏がボックスのデモを行ったときにこれを「演奏」しました。

点接触トランジスタの共同発明者であるジョン・バーディーンは、オルゴールで「How Dry I Am」という曲を演奏するのが好きでした。 スパーロック博物館/イリノイ大学アーバナシャンペーン校

ベル研究所は、ボックスの 1 つを使用して、トランジスタの可搬性を実証しました。 初期のデモンストレーションでは、真空管がウォームアップするまで待たなければならないことに慣れていた目撃者を、回路の瞬時の応答に驚かせました。 残りの 2 つのオルゴールはバーディーンとブラッテンに贈られました。 バーディーンだけが生き残る。

バーディーンは 1951 年にイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校に教員として着任した際、自分の箱を持ち込んできました。ベル研究所での画期的な研究にもかかわらず、彼は異動して安堵していました。 トランジスタの発明から間もなく、バーディーンの労働環境は悪化し始めた。 バーディーン氏の気難しいことで悪名高い上司であるウィリアム・ショックレー氏は彼がトランジスタにさらに関与することを阻止し、ベル研究所はバーディーン氏が理論に焦点を当てた別の研究グループを設立することを拒否した。

フレデリック・サイツはバーディーンを電気工学と物理学を兼務する任命でイリノイ州に採用し、バーディーンは残りのキャリアをそこで過ごした。 バーディーンは並外れた講師としての評判を得ていたが（彼の生徒であるニック・ホロニャック・ジュニアはその意見は不当だと主張するだろうが）、オルゴールを使って禁酒法時代の歌「ハウ・ドライ・アイ・アム」を演奏すると、しばしば生徒たちの笑いを誘った。 彼は箱の上部にテープで貼られた一連のメモの鍵を持っていた。

1956年、バーディーン、ブラッテン、ショックレーの3人は「半導体の研究とトランジスタ効果の発見」でノーベル物理学賞を共同受賞した。 同年、バーディーンはポスドクのレオン・クーパーおよび大学院生のJ・ロバート・シュリーファーと共同研究を行い、1957年4月に『Physical Review』誌に『超伝導の微視的理論』を出版するに至った。 このトリオは、超電導の BCS モデル (彼らの頭文字にちなんで命名) の開発により 1972 年にノーベル賞を受賞しました。 バーディーンは、同じ分野でノーベル賞を2回受賞した初めての人物であり、現在でも物理学分野で唯一の2回のノーベル賞受賞者である。 彼は 1991 年に亡くなりました。

スミソニアン博物館の学芸員たちはこの箱に興味を示したが、バーディーンは代わりにイリノイ大学の世界遺産博物館（スパーロック博物館の前身）への長期貸与を申し出た。 そうすれば、デモンストレーションで使用するために時々借りることができました。

しかし一般に、博物館は寄贈者、あるいは実際には誰でも、コレクション内のオブジェクトを操作できるようにすることに眉をひそめます。 それは賢明な政策だ。 結局のところ、博物館で物品を保存する目的は、将来の世代がそれらにアクセスできるようにすることであり、追加の使用は劣化や損傷を引き起こす可能性があります。 （ご安心ください。バーディーンの死後、オルゴールが登録コレクションの一部となると、承認された研究以外でオルゴールを扱うことを許される人はほとんどいませんでした。）しかし、楽器、ひいてはオルゴールは機能的な物体です。その価値の多くは、楽器です。彼らが生み出す音から来ています。 したがって、学芸員は使用と保存のバランスを取る必要があります。

偶然にも、バーディーンのオルゴールは 1990 年代まで機能していました。 そのとき、「固有の悪徳」が始まった。博物館実務の用語集では、固有の悪徳とは、保存専門家が品物を理想的な温度、湿度、光レベルで保存しようと最善を尽くしたにもかかわらず、特定の資料が腐敗する自然な傾向を指す。 硝酸塩フィルム、強酸性紙、天然ゴムなどが代表例です。 一部の物体は、その中に含まれる物質の混合物が不安定な化学反応を引き起こすため、急速に崩壊します。 電子機器を正常に動作させようとするキュレーターにとって、固有の悪徳は頭の痛い問題です。

博物館は、新しい電池が必要なだけだと考えて、イリノイ州の電気工学教授ジョン・ダレッセ氏に箱を見てもらうよう依頼した。 イリノイ大学でのダレッサスの指導者はホロイナックで、その指導者はバーディーンでした。 そこでダレッサスは自分をバーディーンの学者の孫だと思った。

すぐに、元の点接触トランジスタの 1 つが故障し、ワックス コンデンサのいくつかが劣化していることが明らかになった、とダレッセ氏は最近私に語った。 しかし、オルゴールを動作可能な状態に戻すのは、部品を交換するだけでは簡単ではありませんでした。 ほとんどのプロの修復家は、介入を制限する倫理規定を遵守しています。 簡単に元に戻せる変更のみを加えます。

2019年、イリノイ大学のジョン・ダレッセ教授がバーディーンのオルゴールを慎重に修復しました。スパーロック博物館/イリノイ大学アーバナシャンペーン校

博物館はある点で幸運でした。点接触トランジスタがショートではなく開回路として故障したのです。 これにより、ダレッセ氏は、元のはんだ付けを元に戻す代わりに、オルゴールから外部のブレッドボードに配線を通し、故障したコンポーネントをバイパスして交換部品をジャンパ接続することができました。 彼は、ジョンの息子ビル・バーディーンから借用した動作するポイントコンタクト・トランジスタなど、その技術がバイポーラ接合トランジスタに取って代わられたにもかかわらず、その時代に適切な部品を使用するよう心がけました。

ダレッセ氏の最善の努力にもかかわらず、再配線されたボックスは、元のボックスには存在しなかった約 30 キロヘルツのわずかなハム音を発しました。 彼は、余分な配線が原因である可能性が高いと結論付けました。 彼はコンデンサーの値の一部を調整して、ボックスのオリジナルの音に近づけるようにトーンを調整しました。 ダレッサスらは、第一声が低かったことを思い出した。 残念ながら、周波数は発振器の性能の限界に達していたので、これ以上下げることはできませんでした。

「バーディーン オルゴールの修復」www.youtube.com

保存の観点から見ると、ダレッセが行った最も重要なことの 1 つは、修復プロセスを文書化することでした。 バーディーン氏は、元の設計者から何の文書もなしにこの箱を贈り物として受け取ったため、ダレッセ氏は回路図を作成し、それがトラブルシューティングに役立ちました。 また、ドキュメンタリー映画監督のエイミー・ヤングとマルチメディアプロデューサーのジャック・ブライトンは、ダレッサスのアプローチとテクニックを説明する短いビデオを撮影した。 現在、未来の歴史家はオルゴールの第二の人生についての資料を持っており、私たちは皆、トランジスターで生成された「ハウ・ドライ・アイ・アム」の演奏を聞くことができます。

テクノロジーの無限の可能性を秘めた歴史的遺物を考察する継続シリーズの一部。

この記事の要約版は、2022 年 12 月の印刷号に「ジョン バーディーンの素晴らしいオルゴール」として掲載されます。

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