jueves, 23 de mayo de 2013

John Bardeen y el curso de la historia

Se cumplen este jueves 23 de Mayo 105 años del nacimiento de John Bardeen.  La  inmensa mayoría de la gente que vive rodeada de miles de millones de transistores no sabe qué es un transistor,  quién lo inventó, cuándo, y cómo ese hecho ha cambiado el curso de la historia.   El anonimato de John Bardeen para las grandes masas  adquiere tintes surrealistas porque el héroe de esta historia  se llevó el premio Nobel de Física dos veces, siendo la única persona en conseguir semejante logro.

Su primer premio Nobel lo recibió  en 1956,  compartido con  su colega Walter Brattain y con el jefe de ambos, William Shockley, por la invención del transistor.  El  segundo,  en 1972,  junto con su estudiante de doctorado   Robert Schrieffer y su postdoc  Leon N Cooper ,   por el desarrollo de la teoría de la superconductividad, posíblemente uno de los  logros con más influencia en la física teórica de la segunda mitad del siglo XX.  De la teoría de la superconductividad y sus implicaciones en otros campos, muy especialmente en física de partículas y en el llamado bosón de Higgs (Higgs-Anderson en este blog),  hablaremos otro día.

Un transistor es como un grifo para la corriente eléctrica.  Al igual que un grifo sirve para controlar el paso de agua por la  cañería que lo integra, un transistor es un dispositivo que permite controlar, mediante la aplicación de una campo eléctrico,  el paso de corriente entre dos de sus terminales.  La modulación  de la amplitud de la corriente  eléctrica, haciendo uso de otra señal eléctrica lleva de forma natural al concepto de amplificación.   La invención del primer transistor, por  John Bardeen y Walter Brattain, allá por el año 1947, en los laboratorios de la ATT,  resolvió un problema tecnológico:  los transistores substituyeron a las válvulas de vacío que se estropeaban con gran facilidad, por no mencionar que tenían un tamaño enorme  (centímetros).

El transistor de Bardeen-Brattain-Shockley (BBS)  fue posible gracias, entre otras cosas, a los avances en la comprensión de la estructura electrónica de los materiales semiconductores, como el Silicio o el Germanio y muy en particular el estudio del comportamiento electrónico de sus superficies e intercaras. O sea, es uno de los hijos de la mecánica cuántica.  Ahora nos parece banal, pero en el año 47 la teoría cuántica estaba entrando en su mayoría de edad y la teoría de los estados cristalinos de Bloch tenía acné. Además,  uno de los tipos más brillantes e influyentes de la época, Wolfgang Pauli,   que había recibido en 1945 el premio Nobel por su descubrimiento del principio de indistinguibilidad de las partículas cuánticas que lleva su nombre, había advertido sobre la dificultad de trabajar en el estudio de los semiconductores: "One shouldn’t work on semiconductors, that is a filthy mess; who knows if they really exist!" y sobre las superficies: " God created the solids, the devil their surfaces."

La invención del transistor tuvo lugar en los legendarios laboratorios de la compañía  ATT, los "Bell Labs", de donde saldrían además el laser,  el satélite de comunicaciones, y el sistema operativo Unix.    El enorme impacto que tuvieron los investigadores en los programas de desarrollo de tecnología bélica en la segunda guerra mundial, con el radar y el proyecto Manhattan como los dos exponentes más obvios,  demostraron la rentabilidad de invertir en investigación aplicada a empresas como la Bell.  Es igualmente interesante que en esos laboratorios se llevaron a cabo numerosas investigación de carácter fundamental, como relata uno de los protagonistas,  P. W. Anderson, en su libro "More and Different".

Los ingenieros y físicos  de la Bell, liderados por W. Shockley,  comprendieron enseguida el potencial de un dispositivo semiconductor que podía actuar como amplificador y podía remplazar a las válvulas. Con la llegada de los circuitos integrados, en la década de los 60, la producción de transistores a gran escala hizo posible la electrónica de consumo primero, los ordenadores personales después, así hasta llegar al día de hoy.  En 2012 se fabricaron 60 millones de transistores.... por persona !.   Si de mi dependiera, le cambiaría el nombre a alguna avenida y le pondría el de John Bardeen.

Finalmente, tengo que decir que   llegué  a tercero de carrera sin haber oído hablar  de John Bardeen.  Allí nos hablaban del trabajo de  Newton,   Coulomb, Faraday, Maxwell, Boltzmann,  Planck, Einstein, Bohr, Schrodinger, Heisenberg,  y luego 70 años casi en blanco hasta llegar  a Stephen Hawking, del cuál te hablaban los periódicos.   Nadie, en aquellos primeros 3 años de carrera,  nos   contó qué conexión había entre la mecánica cuántica y la historia fascinante de como se pasó de ir en taparrabos, tecnológicamente hablando, a tener un ordenador en casa con 100 veces la potencia de cálculo de los ordenadores que gestionaron la llegada del hombre a la luna (hablo del 1992, ahora un móvil supera ampliamente esa cifra).  Desde aquí le quiero dar las gracias a Fernando Sols,  el profesor que tuvo a bien hablarnos de John Bardeen, sin venir a cuento, en una clase de Métodos Matemáticos. Supongo que Fernando debió pensar lo mismo que yo ahora: que hay que contarle a la gente que hubo una vez un señor llamado John Bardeen que cambió el curso de la historia.

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