John Robert Schrieffer (1931-2019). El físico que revolucionó la superconductividad con la teoría BCS

John Robert Schrieffer fue una de las figuras más destacadas en el campo de la física teórica del siglo XX. Su trabajo pionero en el desarrollo de la teoría BCS de la superconductividad le valió el Premio Nobel de Física en 1972, reconocimiento que compartió con sus colegas John Bardeen y Leon Cooper. Esta teoría no solo transformó la comprensión científica del fenómeno de la superconductividad, sino que también abrió el camino a nuevas aplicaciones tecnológicas que continúan influyendo en la física contemporánea.

Orígenes y contexto histórico

John Robert Schrieffer nació el 31 de mayo de 1931 en Oak Park, Illinois, en el seno de una familia que valoraba profundamente la educación. En su infancia se trasladó con su familia a Manhasset, Nueva York, y más tarde a Eustis, Florida, donde completó su educación secundaria en 1949.

Desde temprana edad mostró una inclinación especial por las ciencias. Tras su formación en el Eustis High School, ingresó al prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT) para estudiar ingeniería electrónica. Fue durante sus años en el MIT donde desarrolló un interés profundo por la física, lo que lo llevó a cambiar el rumbo de su carrera académica.

Posteriormente, Schrieffer se trasladó a la Universidad de Illinois, donde fue discípulo del físico John Bardeen. Bajo su tutela, y junto a su compañero Leon Cooper, Schrieffer participó en una investigación que derivó en la formulación de una de las teorías más trascendentales de la física del siglo XX: la teoría BCS de la superconductividad.

Logros y contribuciones

La principal contribución de John Robert Schrieffer a la física fue su papel fundamental en la formulación de la teoría BCS, una explicación microscópica del fenómeno de la superconductividad. Esta teoría, publicada en 1957, expone cómo, a temperaturas cercanas al cero absoluto, ciertos materiales pierden completamente su resistencia eléctrica debido a la formación de lo que se conocen como pares de Cooper.

En esta teoría:

• Los electrones se agrupan en pares (pares de Cooper) en lugar de comportarse como partículas individuales.

• Estos pares se mueven a través del material sin dispersarse, lo que evita la pérdida de energía por resistencia eléctrica.

• El fenómeno solo ocurre a temperaturas extremadamente bajas y se interrumpe si se supera cierto umbral térmico.

Aunque los propios Bardeen, Cooper y Schrieffer no lograron demostrar empíricamente su teoría, esta fue validada poco después por los experimentos de Ivar Giaver, quien aplicó el efecto túnel, descrito por Leo Esaki, a materiales superconductores.

Además de su trabajo con la teoría BCS, Schrieffer exploró otros campos fundamentales de la física como:

• La superconductividad a altas temperaturas

• La correlación de electrones

• La dinámica de electrones en campos magnéticos intensos

Su capacidad para generar ideas innovadoras se manifestó desde sus primeros años como estudiante, cuando, según sus propias declaraciones, la base matemática de la teoría BCS se le ocurrió durante un viaje en metro.

Momentos clave

La vida y carrera de John Robert Schrieffer estuvo marcada por hitos que reflejan su profundo compromiso con la investigación y la enseñanza. A continuación, se presentan algunos de los más relevantes:

• 1949: Graduación de la escuela secundaria en Eustis, Florida.

• 1950-1953: Estudios de ingeniería electrónica en el MIT, donde desarrolló interés por la física.

• 1953-1957: Estudios de doctorado en la Universidad de Illinois bajo la dirección de John Bardeen.

• 1957: Formulación de la teoría BCS y obtención del doctorado.

• 1957-1959: Profesor en la Universidad de Chicago.

• 1959-1961: Profesor en la Universidad de Illinois.

• 1962: Ingreso como catedrático de Física en la Universidad de Pensilvania.

• 1984: Nombrado Rector y director del Instituto de Física Teórica en la Universidad de California (Santa Bárbara).

• 1992: Se incorpora a la Universidad Estatal de Florida y al National High Magnetic Field Laboratory como director.

Distinciones y reconocimientos

A lo largo de su vida, Schrieffer recibió numerosos galardones y honores, entre ellos:

• Premio Nobel de Física (1972)

• Beca Guggenheim

• Premio de Física Oliver E. Buckley

• Premio Comstock de la National Academy of Sciences

• Medalla John Ericsson de la American Society of Swedish Engineers

• Medalla Nacional de las Ciencias (1984)

• Doctorados honoris causa por universidades como Múnich, Ginebra, Pensilvania, Illinois, Cincinatti, Tel-Aviv y Alabama.

Además, fue miembro activo de destacadas instituciones científicas, como la American Academy of Arts and Sciences, la U.S. National Academy of Sciences, la American Philosophical Society, la Real Academia Danesa de las Ciencias y la Academia de las Ciencias de la URSS.

Relevancia actual

A pesar de haber desarrollado su teoría hace más de seis décadas, el legado de John Robert Schrieffer sigue plenamente vigente. La teoría BCS continúa siendo la base para entender no solo la superconductividad convencional, sino también los nuevos fenómenos observados en materiales exóticos.

En la actualidad, los avances en tecnologías cuánticas, como los ordenadores cuánticos y los sensores superconductores, se apoyan en gran medida en los principios formulados por Schrieffer y sus colegas. La superconductividad a altas temperaturas, uno de los campos que él mismo exploró, representa una de las fronteras más emocionantes de la física moderna.

Además, su obra «Theory of Superconductivity» (1964) sigue siendo un texto fundamental en las facultades de física de todo el mundo, un testimonio del impacto duradero de su trabajo en la educación científica.

John Robert Schrieffer dejó una huella imborrable en la historia de la ciencia, no solo por sus descubrimientos, sino también por su labor como docente y mentor de nuevas generaciones de físicos. Su vida y obra son un ejemplo del poder de la imaginación científica y de cómo una idea concebida en el metro puede cambiar la comprensión del universo.