John C. Slater

John C. Slater (22 Aralık 1900 – 25 Temmuz 1976), atomların, moleküllerin ve cisimlerin elektronik yapısı teorisine büyük katkılar yapmış önemli bir Amerikalı fizikçidir. Bu çalışma kimyanın yanı sıra fiziğin birçok dalında devam eden bir önem arz eder. Slater ayrıca mikrodalga elektroniğine de önemli katkılar yapmıştır. 1920’de Rochester Üniversitesi Fen Fakültesinden mezun olmuş, 1923’te Harvard’da fizik üzerine doktora yapmıştır; ardından Cambridge (kısa süre) ve Copenhagen üniversitelerinde doktora sonrası çalışma yapmıştır. ABD’ye dönüşü ile birlikte Harvard Fizik Bölümüne katılmıştır.

1930’da, MIT rektörü Karl Compton Slater’i MIT Fizik Bölümü başkanı olarak atamıştır. Lisans eğitimi fizik müfredatını yeniden şekillendirmiş, 1933-1968 arası 14 kitap yazmış ve önemli bir uluslararası prestije sahip bir bölüm inşa etmiştir. İkinci Dünya Savaşı sırasında MIT Radyasyon Laboratuvarı ile birlikte Bell Laboratuvarları tarafından kısmen yapılan mikrodalga transmisyonu üzerine çalışması radarın gelişimine büyük bir katkıdır.

1950’de Fizik Bölümü içinde Katı Hal ve Moleküler Teori Grubunu (SSMTG) kurmuştur. Sonraki yıl bölüm başkanlığını bırakmış ve Atomik Enerji Komisyonu’nun Brookhaven Ulusal Laboratuvarında bir yıl geçirmiştir. Fizik Enstitü Profesörü olarak atanmış ve 1965’te MIT’den zorunlu emeklilik yaşı olan 65 yaşında emekli olana kadar SSMTG içinde doğrudan faaliyete devam etmiştir.

Ardından emeklilik yaşının 5 yıl daha çalışmasına izin verdiği Florida Üniversitesi’nde Araştırmacı Profesör olarak Kuantum Teorisi Projesine katılmıştır. SSMTG MIT Maddesel Bilimler ve Mühendislik Merkezinin (CMSE) öncüsü olarak gösterilmiştir. Bilimsel otobiyografisi ve üç röportajı araştırmaya, eğitime ve bilimin toplumdaki yerine olan bakış açısını sahneye koyar.

1926’da Helen Frankenfeld ile evlendi. Çiftin çocuklarının tamamı (Louise Chapin, John Frederick ve Clarke Rothwell) akademik kariyer yapmıştır. Slater ilk eşinden boşanmış ve 1954’te kendisiyle 1965’te kendisiyle birlikte Floridaya taşınacak olan fizikçi ve kristalograf Dr. Rose Mooney ile evlenmiştir.

1964’te Slater ve ardından yıllar önce Rochester Üniversitesinde İngilizce Bölümünü yöneten 92 yaşındaki babası bu üniversite tarafından fahri derecelerle ödüllendirilmiştir. Slater adını Bohr-Kramer-Slater teorisine, Slater determinantına ve Slater orbitaline vermiştir.

Slater’in Virjinya doğumlu ve Harvard’da lisans eğitimi alan babası, Slater’in de lisans eğitimi alacağı Rochester Üniversitesinde İngilizce Bölüm Başkanı olmuştur. Slater’in gençlikte mekanik, kimya ve elektriğe ilgi duyuyordu. 1917’de Rochester Üniversitesi’ne girdiğinde fizik dersleri aldı, kıdemli asistan olarak fizik laboratuvarında çalıştı ve ve özel şeref payesi için tez üzerine ilk bağımsız araştırmalarını yaptı (Hidrojenin Balmer serisi yoğunluk basıncına dayalı bir ölçüm).

Asistan veya akademi üyesi seçenekleri ile yüksek lisans için Harvard’a kabul edildi. Percy W. Bridgman için çalıştığı sürede asistanlığı seçti. Bridgman’ın temel fizik derslerini takip etti ve E.C. Kemble’ ın dersleri ile birlikte yeni kuantum fiziği ile tanışmış oldu. 1924’te Bridgman‘ın altında çalışırken yaptığı tez çalışmalarını somutlaştıran Alkali Halitlerin Sıkıştırılabilirliği adlı belgesini yayınlayarak üç yıl içinde doktorasını tamamladı. Ancak aklı teorideydi ve ilk yayını doktora tezi değil Radyasyon ve Atomların Doğası’na bir nottu (1924).

Doktorasını yaptıktan sonra Avrupa'da çalışmak için bir Hamard Sheldon bursu kazandı. Kopenhag’a gitmeden İngiltere Cambridge’de biraz vakit geçirdi. Amerika'ya dönüşü ile Harvard Fizik Bölümüne katıldı.

Karl Compton MIT rektörü olduğunda Slater’in Fizik Bölümünü yönetmesini istemiştir. Aşağıdaki maddeler İkinci Dünya Savaşı öncesi Slater liderliğinde bölümün ne kadar gelişip savunmaya katkı yaptığını gösteren yıllık MIT rektör raporlarıdır. İlk iki alıntı Compton tarafından yazılan raporlardan alınmıştır. Diğer alıntılar bölüm hakkındaki Slater’in kısımlardan gelir. Bunlar genel olarak fizik eğitimi ve araştırmaları içindeki politikaları içerir ve Slater’in ikisine de derin bağlılığını gösterir.

1937’den 1941’e : İşler aynı mizaçta devam eder. Ancak Dünya meseleleri etki etmeye başlamıştır. 1941 raporu şu şekilde biter: “X ışını şubesi Avrupada araştırması devam etmekte olan Profesör Rose C. L. Mooey ‘i savaştan koruma amacıyla Guggenheilm Bursu altında ziyaretçi olarak kabul etmiştir... yıl bittiğinde Ulusal Savunma girişimi personel üyelerinin servislerini açıklamaya başlamıştır. Muhtemelen gelecek yıl savunma girişimine büyük bir yoğunlaşma görülecektir.

1943’ten 1945’e: Slater radarın önemi üzerine çalışmak için izin aldı. Amerikan Matematik Topluluğu onu 1945 için Josiah Williards Gibbs eğitmeni olarak seçti.

Öğrenci asistanları finanse etmek ve hükümeti eşi görülmemiş şekilde finanse etmeye ikna etmek Robley Evans’ın Radyoaktivite Merkezi ve Van der Graaff’ın Yüksek Voltaj Laboratuvarını denetlemek Richard Bolt tarafından yönetilecek Akustik Laboratuvarı ve kimyacı Richard Lord tarafından yönetilecek Spektroskopi Laboratuvarını kurmak.

1951: Jay Stratton şöyle yazar: “ Profesör John C. Slater Fizik Bölümü Başkanlığını bıraktı ve Katı Hal Profesörü Harry B. Higgins atandı. Profesör Slater Brookhaven Ulusal Laboratuvarında araştırmasına devam etmek üzere gelecek yıl için izin aldı.

Başkanlığı boyunca Slater eğitim vermiş, kitaplar yazmış, büyük bilimsel öneme sahip fikirler üretmiş ve bölgesel, ulusal ve uluslararası topluluklardan meslektaşları ile iletişim halinde olmuştur. Kişisel seviyede Morse: “(1930 lar) bir bölüm başkanından çok lisans öğrencisi gibi görünürdü...” Çok zaman sonra S.B Trickey: “ Onu oldukça iyi tanıyana dek asla verilen ismi J.C. Slater diye seslenemedim. Uzak olması daha çok utangaçlığa dönüşmüştü.” diye yazmıştır.

1920ye geri dönelim; Slater çok yüksek basınçta maddelerin davranışı üzerine çalışan Percy Bridgman ile yüksek lisans için Harvard’a gitti. Slater bilindik tuz ve diğer 10 alkali halitin ( lityum, sodyum, potasyum ve rubidyum, flor, klor ve brom bileşikleri ) sıkıştırılabilirliğini ölçtü. Sonuçları Bohr’un güncel elektron yapısı ve periyodik tablo ilişkisi bakış açısına uygun olarak açıkladı. Bu Slater’in iyonik kristallerin mekanik özelliklerini ilgilendiren gözlemini Bohr’un gaz elementlerin spektroskopisine dayalı olan teorisi ile aynı çizgiye getirdi. 1923’te, 1922 yazından beri iyice kafa yorduğu alkali halit makalesini yazdı. 1924’te Harvard Sheldon bursu ile avrupaya gitti. Cambridge Üniversitesinde kısa süre kaldıktan sonra Bohr ve Kramerin kendi fikri ikilik prensibinin bir çeşit atası olduğunu açıkladığı Kopenhag Üniversitesine geçti ve yayınlanan belge Bohr-Kramer-Slater teorisi adını waldı. “Slater aniden uluslararası tanınan bir isim oldu.” Slater Avrupa seyahatine kadar olan hayatını yazılı bir röportajla anlatmıştır.

Anı yazısında Morse : “ Diğer önemli belgelere ek olarak değerlik elektron üzerine yeni ufuklar açan bir makale yazmıştır.” (sonradan atomik orbitallerin lineer kombinasyonu olarak anılacaktır.) . Slater’in doktora öğrencileri arasında 1932 de hidrojen molekülü üzerine teorik yüksek lisans lisans çalışması yapan Nathan Rosen ve 1936’da sodyum kloratın enerji bant yapısı hakkında yüksek lisans yapan ve sonradan transistörün icadı ile Nobel ödülü alan William Shockley de yer almıştır.

Slater Radyasyon Laboratuvarı ve Bell Laboratuvarlarında manyetron ve diğer başlıklar üzerindeki deneysel ve teorik çalışmalarında Mervin Kelly’e göre mikrodalga alanı işlemleri üzerinde herkesten çok anlayış sağlamıştır ve Morse’a göre Bell laboratuvarlarının yöneticisi olarak gösterilmiştir.

Robert Nesbet’in sözlerine göre “ Slater bu grubu atomların, moleküllerin ve cisimlerin elektronik yapısına ortak ilgisi olan genç jenerasyonu ve doktora sahiplerini bir araya getirmek amacıyla kurmuştur”. Bu kısmen savaş sırasında gelişen nükleer fiziğin yanında elektronik fiziğin yaşamını devam ettirmesi için sayılabilir.

Nesbet devamında “SSMTG de her sabah Profesör Slater tarafından yönetilen kahve toplantısı ile başlardı. Her üyenin kendi fikirleri ile 3 aylık ilerleme raporuna ( QPR) katkıda bulunmaları beklenirdi. SSMTG nin 3 aylık ilerleme raporları endüstriyel araştırma tesislerinden kişisel laboratuvarlara kadar geniş bir dağılıma sahipti.

Katı hal çalışması ilk olarak SSMTG’de ilk yıllarda George Koster, John Wood Arthur Freeman ve Leonard Mattheis’in katkıları ile hızlı şekilde işlendi. Ayrıca moleküler ve atomik hesaplamalar Fernando J. Corbato, Lee Allen ve Alvin Meckler in ellerinde gelişti. Bu çalışma Slater tarafından düzenlenen yolu takip etti. 1958’de Michael Barnett geldi. O ve Jonh Wood fakültelere atandı. Robert Nesbet, Brain Sutcliffe, Malcolm Harrison ve Levente Szasz moleküler ve atomik problemlere yeni yaklaşımlar getirdi. Jens Dahl, Alfred Switendick, Jules Moskowitz, Donald Merrifield ve Russell Pitzer moleküller hakkında; Fred Quelle cisimler hakkında ileri araştırmalara yapmıştır.

Slater nadiren kendi adını kendisi ile çalışan SSMTG üyelerinin belgeleri üzerine yazdı. Ortak yazar olarak yaptığı işler (1) bağ yapısı hesaplamalarında grup teorisi ve (2) atomik orbitallerin lineer kombinasyonu, güçlü bağlar, ve Bloch dalga yaklaşımının eş özellikleridir.

(Doktora öğrencileri, doktora sonrası öğretim üyeleri, araştırma görevlileri, öğretim üyeleri, bazı durumlarda arda,†,‡,৳, ¶ etiketli), SSMTG üyelerinin kısmi bir liste SSMTG ve daha sonra faaliyetlerini rapor başvuruları ile birlikte aşağıdaki gibidir.

Fernando J. Corbató †, began the molecular calculations in the SSMTG; later a pioneer of time-sharing and recipient of Turing award.

Leon Gunther †‡ lattice vibrations in alkali halides, later Professor of Physics at Tufts University, focus on condensed matter theory in many areas, including superconductivity and seminal papers on nanoscopic physics & quantum tunneling of magnetization.

George F. Koster †¶, became Chairman of the Physics Graduate Committee at MIT and wrote two books on solid state physics.

Roy McWeeny ‡, valence theory, later held chairs at several British Universities and, since 1982, at the University of Pisa, Italy.

Değerli ziyaretçiler dahil Frank Çocuklar, Alex Dalgarno, V. Fano, Anders Fröman, Inge Fischer-Hjalmars, Douglas Hartree, Werner Heisenberg, Per-Olov Löwdin, Chaim Pekeris, Ivar Waller ve Peter Wohlfarth.

1962 rektör raporunda, Jay Strotton (s. 17) “ Profesör Slater’in liderliğinde bir fakülte komitesi yeni Madde Merkezindeki imkanların planlanması için birincil sorumluluğu aldı” yazmıştır. Bunlar yeni bir kooperatif hesaplama laboratuvarının tamamlanması ve bir I.B.M 709 bilgisayarı edinilmesini de içerir.

Madde Bilimi ve Mühendislik Merkezi (CMSE) ismi kısa bir süre sonra kabul edilmiştir. İlk yönetici daha önce İngilteredeki Royal Radar Kuruluşunun Fizik dairesi başkanı olan R.A. Smith idi. O, Slater ve Charles Townes İkinci Dünya savaşının erken yıllarından itibaren yakın arkadaşlık içindeydi ve örtüşen başlıklar üzerinde çalışıyordu.

Merkez Slater’in planlarına göre kuruldu. Metalürji ve Malzeme Bilimi, Elektrik Mühendisliği, Kimya ve Kimya Mühendisliği araştırmalarını destekledi ve MIT yi katı hal fiziği için odak olarak korudu. 1967’ye kadar yoğun madde fiziği ile ilgili çok küçük girişimler vardı çünkü büyük ölçüde yüksek enerji fiziği içerisindeydi. Ancak aynı yıl içerisinde 55 profesör ve 179 mezun öğrencilik CMSF personeli vardı. Merkez 21. Yüzyılda gelişmeye devam etmektedir.

Emeklilik yaşının 70 olduğu Florida (Gainesville) Üniversitesinde Slater Kuantum Teorisi Prejesinde araştırmacı profesör olarak 5 yıl daha aktif araştırma ve yayın hayatının tadını çıkarmıştır. 1975’te bilimsel otobiyografisinde: “ Florida Fizik Bölümü katı hal fiziği, istatistiksel fizik ve ilgili alanlara olan vurgusu ile hoş bir yerdi. Bana MIT nin fizik bölümü başkanı olduğum günleri hatırlattı.” diye yazmıştır. Slater hayatının sonuna doğru yayınladığı son dergi makalesi (1976’Da John Connolly ile birlikte) moleküler orbital teoriye yeni bir yaklaşımdı.

Profesör Slater ayrıca Dr. Ravi Sharmanınki ve diğer birçok doktora için komite üyesiydi. O ve Rose Ravi’ye kitaplarını ve araştırma belgelerini MIT’den Geinsville’e taşınırken kamyonun sert dönüşü sonucu kaybettiğini söylemişlerdir.

Slater’in diğerlerinden daha iyi bilinmesi Richard Feynman ile ilgili şu diyalogda anlatılmıştır: “Profesör Slater'e gidip hedeflerim hakkında konuştuğumda şöyle dedi: “Seni burada değerlendirmeyeceğiz” ben “Ne?” dedim, o “ Neden MIT de yüksek lisans yapmak istiyorsun ki?” “ Çünkü bilim için ülkedeki en iyi okul.”... “ İşte bu yüzden başka bir okula gidip dünyanın kalanının nasıl olduğunu bulmalısın.” Bu yüzden ben de Princeton’a gittim ... Slater haklıydı. Ve ben sık sık öğrencilerime aynı şekilde tavsiyede bulunurum. Dünyanın kalanının nasıl olduğunu öğrenin. Çeşitlilik zahmete değerdir.”

Philip Morse’un hatırasından: “ O fizikteki kuantum devriminin başlangıcına büyük katkı yapmıştır; o böyle yapan Amerikan kökenli birkaç fizikçiden birisidir. Akranları savaştan etkilenerek nükleer fiziğe yönelse de katı hal fiziği üzere kalarak ististani birisi olmuştur. Dersleri ve yazıları 1940 1950 lerde Amerikan fizikçi örneklerinin yetişmesini sağlamıştır.”

Ancak bu son değildi. Slater’in SSMTG ve QTP’de yetiştirdiği yeni jenerasyon fizik, kimya ve bilgisayar bilimindeki birikim ve yetenekleri endüstriyel ve hükümete bağlı laboratuvarlara ve akademide araştırma ve yönetime taşımıştır. Onun methodlarını artan çeşitlilikte konulara uygulayarak geliştirmeye devam ettiler.

Slater belgeler miras için Amerikan Felsefe Derneği tarafından onun dul, Rose Mooney Slater, 1980 ve 1982. Ağustos 2003, Alfred Switendick bağışlanan koleksiyonunun üç Aylık Raporlar MİT Katı Hal ve Moleküler Grup Teori (SSMTG), çıkmaktan 1951 1965. Bunlar mevcut çeşitli önemli araştırma kütüphaneleri.