Ivar Giaever (1929-VVVV). El físico noruego-estadounidense que revolucionó la física de los superconductores

Ivar Giaever, nacido el 5 de abril de 1929 en Bergen, Noruega, es un destacado físico que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1973. Su descubrimiento sobre los fenómenos de túnel en semiconductores y superconductores marcó un hito en la ciencia moderna. A través de su trabajo, Giaever desempeñó un papel fundamental en la comprensión y mejora de las tecnologías que hoy día son fundamentales en la electrónica y la física de materiales.

Este artículo explora su vida, su contexto histórico, sus logros, así como su relevancia en la ciencia contemporánea.

Orígenes y contexto histórico

Ivar Giaever nació en el seno de una familia de clase media. Su padre, John A. Giaever, era farmacéutico en Toten, Noruega. Fue el segundo de tres hijos, y creció en un ambiente que fomentó su curiosidad intelectual. Sus primeros años escolares transcurrieron en la ciudad de Toten, donde asistió a la escuela pública local. Posteriormente, se trasladó a Hamar, donde continuó sus estudios secundarios.

En su juventud, Giaever trabajó en la Raufoss Munition Factories, una fábrica de armamento, pero pronto abandonó esta ocupación para dedicarse a sus estudios en el Instituto Noruego de Tecnología en 1948, donde comenzó a estudiar Ingeniería Mecánica. Su carrera en esta disciplina culminó en 1952 con la obtención de su título.

En 1953, Giaever fue llamado al servicio militar en el ejército noruego, donde rápidamente ascendió al rango de oficial. Durante este tiempo, se dedicó a supervisar diversos proyectos tecnológicos para el gobierno noruego. Tras cumplir con su servicio, Giaever emigró a Canadá en 1954, en busca de mejores oportunidades laborales. Durante su estancia en Canadá, trabajó brevemente como asistente de un arquitecto antes de unirse al Canadian General Electric’s Advanced Engineering Program, donde adquirió valiosa experiencia en el desarrollo de centrales eléctricas.

A los dos años, Giaever se mudó a los Estados Unidos, donde su carrera daría un giro decisivo. Se incorporó a la General Electric Company, lo que le permitió iniciar su trayectoria en investigación y desarrollo. En 1958, comenzó a trabajar en el Centro de Desarrollo e Investigación de la General Electric, mientras que simultáneamente realizaba sus estudios de física en el Instituto Rensselaer Polytechnical en Nueva York, donde obtuvo su doctorado en 1964.

Logros y contribuciones

El trabajo de Ivar Giaever en la General Electric Company se centró principalmente en el estudio de los fenómenos de túnel cuántico en semiconductores y superconductores. Fue en 1960 cuando Giaever logró demostrar el paso de electrones a través de un «sandwich» formado por dos placas metálicas —una superconductora y otra normal— separadas por un cuerpo aislante. Este descubrimiento marcó el inicio de sus estudios sobre el efecto túnel, un fenómeno cuántico que permite que los electrones atraviesen materiales que normalmente serían impenetrables según la física clásica.

Su trabajo fue clave para explicar los fenómenos observados en semiconductores, un área que, en ese momento, estaba en sus primeras etapas de comprensión. En 1965, fue galardonado con el Premio Oliver E. Buckley por sus investigaciones sobre el túnel cuántico en materiales sólidos. Además, en 1969, Giaever recibió una beca de la Fundación Guggenheim, lo que le permitió trasladarse a la Universidad de Cambridge en Inglaterra para estudiar biofísica. Este año de investigación en Europa profundizó aún más su comprensión de la ciencia, y le permitió volver a su trabajo en la General Electric con nuevas perspectivas.

En 1973, Ivar Giaever recibió el Premio Nobel de Física, un galardón que compartió con los científicos Leo Esaki y Brian David Josephson. El reconocimiento fue otorgado por sus «descubrimientos experimentales sobre los fenómenos de túnel en los semiconductores y superconductores». El trabajo de Giaever fue particularmente crucial para el desarrollo de la teoría BCS de la superconductividad, un modelo que explica cómo ciertos materiales conducen electricidad sin resistencia cuando se encuentran a temperaturas muy bajas. Esta teoría fue formulada por John Bardeen, León N. Cooper y John Robert Schrieffer.

Contribuciones clave a la física

• Efecto túnel en semiconductores y superconductores: El trabajo de Giaever con el efecto túnel proporcionó una base experimental para comprender cómo los electrones pueden atravesar barreras de materiales que, según la física clásica, deberían ser impenetrables.

• Sandwich superconductores: Desarrolló un dispositivo de «sandwich» formado por una capa superconductora, una capa normal y un aislante intermedio, lo que permitió una mejor comprensión del comportamiento de los electrones en los superconductores.

• Teoría BCS de superconductividad: Giaever contribuyó de manera significativa a la confirmación experimental de la teoría BCS de la superconductividad, la cual explica cómo los electrones en los materiales superconductores se comportan de manera cooperativa y permiten la conducción sin resistencia.

A lo largo de su carrera, Giaever también perfeccionó la tecnología relacionada con los diodos de túnel, detectores de túnel y transistores de túnel, todos dispositivos cruciales en la electrónica moderna.

Momentos clave en la carrera de Ivar Giaever

1. 1960: Demuestra el paso de electrones a través de un «sandwich» de materiales superconductores y no superconductores, lo que establece las bases del efecto túnel en superconductores.

2. 1965: Recibe el Premio Oliver E. Buckley por sus estudios sobre el túnel cuántico.

3. 1969: Obtiene una beca de la Fundación Guggenheim para investigar biofísica en la Universidad de Cambridge.

4. 1973: Galardonado con el Premio Nobel de Física junto a Leo Esaki y Brian David Josephson por su trabajo sobre el efecto túnel.

5. 1988: Deja la General Electric y comienza su carrera académica en el Rensselaer Polytechnic Institute y la Universidad de Oslo.

Relevancia actual

La relevancia de Ivar Giaever en la física y la ingeniería continúa siendo significativa. Sus trabajos sobre el efecto túnel han abierto la puerta a una amplia gama de aplicaciones tecnológicas. Los diodos de túnel y los transistores de túnel son fundamentales en la electrónica moderna, y el estudio de los superconductores sigue siendo una de las áreas más prometedoras en la física de materiales. La teoría BCS, cuya validez fue confirmada en parte por sus descubrimientos, sigue siendo una piedra angular en la comprensión de los materiales superconductores.

Además, los avances en los dispositivos electrónicos de alta tecnología, como los láseres semiconductores y los detectores de túnel, se basan en principios fundamentales descubiertos por Giaever, Esaki y Josephson. La electrónica cuántica y la computación cuántica, campos emergentes, deben mucho a las bases sentadas por estos pioneros.

Ivar Giaever también sigue siendo una figura influyente en la academia. Su trabajo no solo ha sido reconocido en el ámbito de la investigación científica, sino también por sus contribuciones a la educación. A lo largo de los años, ha sido miembro de numerosas academias científicas en todo el mundo, incluyendo la National Academy of Sciences, la American Academy of Arts and Sciences y la Norwegian Academy of Science. Además, ha sido investido como doctor honoris causa en diversas universidades prestigiosas.

En resumen, Ivar Giaever es un nombre indispensable en la historia de la física moderna. Su trabajo sobre el efecto túnel y su contribución a la superconductividad han dejado un legado que sigue impactando nuestra comprensión y aplicación de la física cuántica.