John Bardeen (1908–1991) no tuvo una formación formal en el campo de la física, sin embargo es la única persona que ha obtenido dos premios Nobel en dicha área y además, el único en obtenerlos en la misma categoría. El primero, lo recibió en 1956 por la investigación en los semiconductores y la invención del transistor. El segundo, en 1972 por la teoría fundamental de la superconductividad, dos elementos que sin ellos no tendríamos una vida como la conocemos. Además, su primer hijo, quien falleció este año, fue merecedor de cargar con el nombre de uno de los máximos exponentes del electromagnetismo: James Maxwell Bardeen (1939–2022).
Fotografía: Onbekend / Anefo. Nationaal Archief bajo licencia de Creative Commons
A pesar de su papel elemental en la física, y que en una placa colocada en la Universidad de Illinois se le reconoce como “físico teórico”, Bardeen eligió estudiar ingeniería porque tenía buenos prospectos laborales y porque no quería ser un académico como su padre. Bardeen obtuvo el título de ingeniero eléctrico en 1928, con tan sólo 20 años de edad, para trabajar como asistente en problemas de geofísica aplicada y radiación de antenas. De hecho, su temprana graduación también es resultado de que terminó el bachillerato a los 15 años; incluso habría terminado antes, de no haber sido porque su madre falleció cuando él tenía 12 años y porque estudió algunas materias en otra escuela. A pesar de que en el período posterior al término de su licenciatura fue cuando tuvo su primer acercamiento a la teoría cuántica, fue cinco años después cuando desarrolló trabajo en física matemática en la Universidad de Princeton, donde se interesó por la física del estado sólido, y en la que se doctoró a los 28 años.
El primer Premio Nobel que obtuvo en 1956 lo compartió con William Shockley y Walter Brattain; tuvo una relación poco fraterna con el primero porque tomó el crédito de la invención del transistor a pesar de no haber estado presente cuando esto se consiguió. Para entonces, los tres trabajaban para los Laboratorios Bell, donde también se inventaron el láser y las células fotovoltáicas, que actualmente forman parte de la compañía Nokia. Por esta razón los laboratorios los presentaron como un equipo.
Fue unos días antes de la navidad de 1947 cuando Bardeen y Brattain lograron crear el transistor de contacto, el primero en su tipo y creado con el propósito de poder reemplazar los frágiles y pesados tubos de vacío por aparatos más pequeños y confiables, que consumieran menos energía. Fue gracias a ello que, para mediados del siglo pasado, las radios y las televisiones pudieron volverse aparatos más pequeños que necesitaban menos energía para funcionar. Para esa época, el estudio de los materiales que conducían la corriente eléctrica era una novedad, pero lo que ellos consiguieron con el transistor fue controlar y regular una gran corriente por una más pequeña. Como resultado de su trabajo me es posible redactar este texto que se puede leer a través de un dispositivo móvil, por mencionar una de sus muchas capacidades.
De los tres hijos y la esposa con los que compartía su techo, Bardeen asistió a la ceremonia de entrega del primer Premio Nobel con sólo uno de sus vástagos como acompañante, debido a que los otros dos se encontraban estudiando en la Universidad de Harvard y no quería interrumpir sus estudios. Ante esto, el rey Gustavo VI Adolfo de Suecia lo reprimió, por lo que el ingeniero contestó con la promesa de que llevaría a todos sus hijos a la próxima ceremonia. Esta oferta se cumplió 16 años después, cuando en 1972 Bardeen llevó a sus tres hijos a la ceremonia de entrega, por el reconocimiento al desarrollo de la teoría de la superconductividad.
El trabajo reconocido de Bardeen lo realizó junto con Leon Cooper y Robert Schrieffer, este último su estudiante de doctorado. En su investigación descubrieron que a temperaturas muy bajas, la interacción de los electrones en la estructura cristalina de los metales hace que éstas partículas se emparejen, lo que genera que su movimiento sea ordenado y que la resistencia eléctrica desaparezca. En función de esto, plantearon la teoría que también se conoce como BCS, por las iniciales de sus apellidos, en la que se explica que ciertos metales se convierten en superconductores, es decir que conducen corriente eléctrica sin resistencia, cuando se encuentran en temperaturas bajas. Este fenómeno, que hasta entonces llevaba al menos cuatro décadas en la mesa de discusión de la comunidad científica, tiene implicaciones profundas en casi cualquier campo de la física: desde el estudio de las partículas elementales hasta el de las estrellas de neutrones.
Dicho trabajo lo desarrolló en la Universidad de Illinois, donde estableció dos programas de investigación: uno en el departamento de ingeniería eléctrica y otro en el de física, donde se generaron estudios sobre los semi y superconductores, lo mismo que líquidos cuánticos. Además de esto, se desempeñó como profesor e incluso uno de sus estudiantes de doctorado, Nick Holonyak, inventó el Light-emitting diode (LED, por sus siglas en inglés) en 1962.
A pesar de su formación en ingeniería y del trabajo fundamental de casi seis décadas, las contribuciones de Bardeen son relevantes para la física de la materia condensada, desde el comportamiento eléctrico de los metales, pasando por las propiedades de los semiconductores, hasta los metales de casi una dimensión. Formó parte de la Sociedad Americana de Física, pero también de la Academia Nacional de Ingeniería de Estados Unidos. Para finalizar, quisiera decir que, James Maxwell Bardeen, el hijo que mencioné al inicio, fue un físico que trabajó para robustecer la teoría de la relatividad general.
Sofía Flores Fuentes
Editora de Simbiosis