B. József református lelkész és Böszörményi Júlianna gyermekeként látott napvilágot egy kis Békés-megyei községben. Apja korán elhunyt, anyja nevelte, aki a családi földet adta el, hogy gyermekei tanulhassanak. B. Z. elemi iskolai tanulmányait szülőfalujában, a középiskolait a debreceni református főgimnáziumban végezte. A zene és a költészet éppúgy érdekelte, mint a természet, végül fizikatanára, Jakucs István késztetésére a fizikusi pályát választotta. Már ifjan Bolyai és Eötvös lettek példaképei és tudományos pályájának vezérlő csillagai.

1918-ban beiratkozott a Budapesti Tudományegyetem bölcsészeti szakára és az Eötvös Kollégium tagja lett. 1923-ban középiskolai tanári oklevelet nyert. 1926-ban "elméleti és kísérleti természettanból, mint fő-, mathematikából és kozmográfiából mint melléktárgyból" summa cum laude minősítéssel doktorált. Doktori munkája a magnetooptikai jelenségek molekuláris elmélete volt. 1928-ban Sub Auspiciis Gubernatoris avatták doktorrá.

1923-tól alma matere elméleti fizikai tanszékének gyakornoka, majd tanársegéde; 1926 őszétől 1930 őszéig Németországban volt külföldi tanulmányúton. Ezen évek alatt részben a PhysikalischTechnische Reichsanstaltban Gehrcke professzor, részben pedig a berlini egyetemi Physikalisch-Chemisches Institut-ban Bodenstein professzor mellett végzett fizikusi kutatómunkát. Munkájának eredményét egy sor dolgozat jelzi. A hidrogén, valamint nitrogéngázban végbement kisülés vizsgálata - számos részeredmény mellett - egy igen jelentős felfedezéshez vezetett: spektroszkópiai méréssel kimutatta, hogy a naszcens nitrogén fokozott kémiai aktivitásának oka az, hogy a kémiai reakcióban keletkező nitrogén atomos állapotban van.

A Berlinben végzett munka után 1930-ban az alig harmincéves fiatalember már ismert szaktekintélyként tért haza. A rangos folyóiratokban közzétett eredmények mellett azonban még valamit hozott magával Berlinből, azt, ami a tehetség, a szorgalom, a kísérleti technika mesteri ismerete és a műszaki érzék mellett meghatározó volt további pályafutása szempontjából: a relativitáselmélet és a kvantumfizika mélyreható ismeretét.

Klebelsberg Kuno kezdeményezésére meghívták a "Tisza-parti Göttingába", a szegedi Tudományegyetem elméleti fizikai tanszékének élére. Itt ismerkedett meg Szent-Györgyi Alberttel, aki attól kezdve élete végéig inspiráló tudóstársa és legjobb barátja lett.

A fiatal professzor szerencsés kézzel választotta meg kutatási témáit. A Compton-szórás vizsgálatától akkoriban arra kívántak választ kapni, hogy a röntgenfoton és az elektron ütközésénél minden egyes aktusra teljesül-e az energia- és az impulzusmegmaradás törvénye, vagy csak statisztikusan. Bay egy szellemes, újszerű kísérleti elrendezés segítségével végzett méréseket. A mérések két különböző vonatkozásának vizsgálatával két fiatal munkatársa, Papp György és Szepesi Zoltán szerzett doktori címet.

1935-ben Aschner Lipót, az Egyesült Izzó vezérigazgatója meghívta - a nyugállományba vonuló Pfeifer Ignác kezdeményezésére és helyére - az ország első ipari kutatólaboratóriumának az élére. Itt a fizikusi és technikai kutatómunkára nagyobb személyzet és anyagi eszközök álltak rendelkezésére.

A budapesti Tudományegyetem még 1936-ban az "atomfizika" tárgykörből magántanárrá habilitálta. Aschnernek az üzleti élet és a tehetségek felkutatása mellett a fizika fejlődési irányának felismeréséhez is volt érzéke. Bay javaslatára és részére a Műegyetemen atomfizikai tanszéket létesített. Bay egyetemi tanárként színvonalas, korszerű kísérletekkel alátámasztott oktatást vezetett be. Kaszkád rendszerű részecskegyorsítója már majdnem készen volt, amikor - talán csak néhány hónappal a kipróbálás előtt - a berendezés Budapest ostroma alatt elpusztult. Oktató munkáját három jegyzete - Atomfizika, A rádióhullámok tovaterjedése, Atommagfizika - segítette.

A Tungsram kutatólaboratóriuma az ő vezetésével jelentős eredményeket ért el. Ekkor tértek rá a kriptonlámpa tömeggyártására, fejlesztették ki a színüveg csöveket, dolgoztak ki számos korszerű adócsövet. A Compton-szórási mérés kimutatta, hogy a szórt gamma-foton és a meglökött elektron egy milliomod másodpercen belül azonos időben észlelhető. "Az atomok világában ez hosszú idő, .... azon gondolkodtam, hogyan lehetne megrövidíteni." - emlékezett negyven év múlva. Az Izzóban volt néhány külföldi gyártmányú elektronsokszorozó, amit fotonáram mérésre használtak. 1937-ben Bay elmondta a Budapestre látogató Zworykinnak, az elektronsokszorozók szakértőjének, hogy szeretné az eszközt egyes részecskék észlelésére használni. Zworykin kijelentette, hogy ez lehetetlen. Bay két sokszorozója, amelyek ma a washingtoni természettudományi múzeumban vannak kiállítva, bizonyítja, hogy Baynak lett igaza. A Budincsevits Andorral és Winter Ernővel kikísérletezett Ag-Mg anyagú sokszorozó-elektródákkal sikerült annyira leszorítani a sötétáramot, hogy lehetségessé vált az egyedi részecskék észlelése. Az új számláló ezerszer nagyobb időfelbontást tett lehetővé, mint elődei. Mikor 1937-ben levelező tagjai sorába választotta a Magyar Tudományos Akadémia, erről a témáról tartotta székfoglaló értekezését.

Még gyermekként ébredt fel benne az égboltra feltekintve a vágy: "megtapogatni" a Holdat. Ennek az álomnak valóra váltásához vezettek a második világháború alatt titokban megkezdett radarkísérletek, amelyeknek célja az ellenséges repülőgépek felderítésére szolgáló berendezés kifejlesztése volt. A program vezetőjének kutatói merészsége itt is megmutatkozott. "Meg fogjuk lokátorozni a Holdat!", mondta munkatársainak. A kiváló minőségű Tungsram csövek továbbfejlesztésével sikerült is olyan- berendezést létrehozni, amely alkalmasnak látszott a feladatra. A világháború után a megszálló hadsereg azonban a már kész összeállítást leszereltette és elszállította. Az újrakezdés nehéz, szinte reménytelen volt. Az új berendezés - kényszerűségből - hosszabb hullámon működött, ami maga után vonta a jel/zaj viszony romlását. Ennek ellensúlyozására az USA-ban alkalmazott módszer - a vevő sávszélességének csökkentése - a szűkös anyagi feltételek között szóba sem jöhetett. A ma már közismert, akkor forradalmian új ötlet: a jelismétlés és jelintegráció informatikai szemléletű módszere meghozta a sikert. A váltakozva a Holdra, illetve a Hold mellé irányított antennával végzett kísérletek végén az a hidrogén-coulombméter, amelyik a Holdra sugárzott impulzusok után volt bekapcsolva, több hidrogént fejlesztett, mint a "vak" kísérletek jeleit észlelők. Az 1946. február 6-án nyilvánosságra hozott sikeres holdradar kísérlet az egész ország előtt, sőt, határainkon túl is ismertté tette nevét. A sikerhez vezető utat olyan munkatársakkal együtt építette, mint Budincsevits Andor, Dallos György, Magó Kálmán, Papp György, Pócza Jenő, Simonyi Károly, Sólyi Antal és Szepesi Zoltán. Ezzel a radarkísérlettel lett a radarcsillagászat atyja, az erről szóló beszámoló volt az 1946-ban megindult Hungarica Acta Physica első dolgozata, erről tartotta második székfoglalóját, amikor az Akadémia rendes tagjává választották.

Ekkor már egyszerre volt a természettudományos alapkutatásban jeleskedő tudós, nagy hatású műegyetemi professzor, a műszaki fejlesztés kiemelkedő művelője és szervezője, az ipari alkalmazás és gazdasági hasznosítás megvalósítója, egy világcég, a Tungsram vezérigazgatója, a Magyar Elektrotechnikai Egyesület elnöke, a Magyar Tudományos Akadémia legerősebb osztályának elnöke, a miniszterelnök hattagú "tudós agytrösztjének" tagja.

A politikai változások azonban mind az Egyesült Izzóban, mind a közéletben egyre kilátástalanabbá tették helyzetét. 1948-ban elhagyta az országot. Az USA-ban, a George Washington egyetem professzoraként tovább folytatta a gyors-koincidencia kutatásait. A Compton-szórásnál szereplő két részecske kilépésének egyidejűségét 10-" s pontossággal igazolta. Ezt az eredményt más laboratóriumok csak mintegy évtized múlva érték el.

1955-ben elvállalta a National Bureau of Standards (Nemzeti Mérésügyi Hivatal) atomfizikai osztályának a vezetését. Itt először ionizációs mérésekkel foglalkozott, majd figyelme a fénysebesség mérése felé fordult. Felismerte, hogy az akkoriban kidolgozott lézer alkalmas az addiginál tökéletesebb hosszúság standard létrehozására. Eszközének alapgondolata azonos a kvarcvezérlésű óráéval: a kvarcóránál egy rezgőkristály nagy frekvenciájának segítségével vezérlik a sokkal kisebb frekvenciával járó óraszerkezetet. Ő a lézerfény frekvenciáját, és a több nagyságrenddel kisebb mikrohullámú generátor frekvenciáját kapcsolta össze és megalkotta a "fényreszabott métert". Ezért az eredményért kapta (John A. White-tal közösen) a Franklin Intézet Boyden-díját, és amikor tiszteleti taggá választották, erről tartotta 1981-ben harmadik székfoglalóját az Akadémián. Tíz évi küzdelem után 1983-ban a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal az ő új méterdefinícióját fogadta el etalonul: "Egy méter az a távolság, melyet a fény légüres térben a másodperc 1/299792458 törtrésze alatt befut". A fény sebessége ily módon mindörökre ez az érték. (A mérési pontosság jövőbeli fokozása legfeljebb a méter hosszát fogja megváltoztatni.)

Élete második felét külföldön töltötte. Elmenetelének történetét Az élet erősebb címmel megírta, melyből kitűnik, hogy egyszerre volt nagy tudós és - Szent-Györgyi Albert szavaival szólva - "jó hazafi és humanista eszmék harcosa is". 90 éves korában kapott magas magyar kitüntetését így köszönte meg: ez "engem azzal a jó érzéssel tölt el, hogy emigrációba jövetelem nem volt könnyelmű választás, mert megengedte, hogy magyar népem érdekében külföldön dolgozhassam."

Hamvait végső kívánsága szerint külföldről hazahozva szülőföldjén helyeztük végső nyugalomra.

Főbb művei

Reflection of microwaves from the Moon. Hungarica Acta Physica, 1. 1946.; Coincidence device of 10~-10~" second resolving power. (PAPP Györggyel) The Review of Scientific Instruments, 19. 1948.; The speed of light and the new meter. (WHITE, J. A.-val) Acta Physica Hungarica“ 36. 1974.; A fénysebesség és az új méter. Fizikai Szemle, 24. 1974.; Válogatott tanulmányok. Vál., szerk., utószó: MARX György. Bp., 1988.; Az élet erősebb. Debrecen-Bp., 1990.; Life is stronger. Bp., 1991.

Irodalom

WAGNER, Francis S.: Z. B. atomic physicist. A pioneer of space research. Foreword by Albert SZENT-GYÖRGYI. Bp., 1985.; NAGY Ferenc: B. Z. pályája és példája. Bp., 1993.; BUTRICA, Andrew J.: To See the Unseen. A History of Planetary Radar Astronomy. VPashington, 1996.