Nobel de Física 2009 para “los maestros de la luz”

El científico chino-británico Charles K. Kao, pionero en el uso de la fibra óptica en telecomunicaciones, y los investigadores estadounidenses William S. Boyle y Georges E. Smith, los inventores del CCD de las cámaras, han recibido conjuntamente el Premio Nobel de Física 2009, según ha anunciado hoy la Real Academia Sueca de las Ciencias.

“El Premio Nobel de Física de este año reconoce dos logros científicos que han ayudado a establecer los fundamentos de la sociedad en red actual, así como a crear muchas innovaciones prácticas para la vida diaria y nuevas herramientas para la exploración científica”. Así lo señala hoy la Real Academia Sueca de las Ciencias en el comunicado donde anuncia los tres galardonados con el Premio Nobel de Física 2009, a los que califica como “los maestros de la luz”.

Al ingeniero chino-británico Charles K. Kao (Shangai-China, 1933) se le concede el Nobel “por sus logros novedosos relativos a la transmisión de la luz en fibras para la comunicación óptica”. Kao se doctoró en 1965 en Ingeniería Eléctrica en el Imperial College de Londres (Reino Unido). Al año siguiente comenzó sus trabajos pioneros para aplicar la fibra óptica de vidrio en las telecomunicaciones, lo que permitió que la señal se transmitiera más rápido y a mayores distancias, algo esencial en las grandes redes de comunicación actual, como Internet.

Kao está afiliado a los Laboratorios de Telecomunicaciones Standard (Reino Unido) y a la Universidad China de Hong Kong, aunque en 1996 se retiró, como los otros dos galardonados con el Nobel de Física de este año. Se trata de los veteranos físicos estadounidenses William S. Boyle (Amherst-Canada, 1924; también nacionalizado canadiense) y Georges E. Smith (White Plains-EE UU, 1930), que se jubilaron respectivamente en 1979 y 1986.

Boyle y Smith desarrollaron en los Laboratorios Bell de Estados Unidos el circuito semiconductor CCD (Charged Coupled Device), el sensor que incorporan muchas de las cámaras fotográficas y de vídeo digitales. Los CCD se basan en el efecto fotoeléctrico, mediante el que la luz se transforma en señales eléctricas, y según teorizó Albert Einstein (que también fue galardonado en 1921 con el Premio Nobel por ello). Algunos de los instrumentos científicos más avanzados, como el telescopio espacial Hubble, llevan este tipo de dispositivos.

El premio de Física está dotado con 10 millones de coronas suecas (unos 980.000 euros), de las que Kao recibirá la mitad, y Boyle y Smith el resto a partes iguales. La entrega del galardón se realizará, como cada año, el 10 de diciembre en Estocolmo (Suecia), coincidiendo con el aniversario de la muerte de Alfred Nobel.

Este año, según la consultora Thomson Reuters la candidatura conjunta del científico español Ignacio Cirac, director de la División Teórica del Instituto Max Planck para la Óptica Cuántica en Garching (Alemania), y del físico austriaco Peter Zoller era una de las favoritas para obtener el Nobel de Física, pero los investigadores tendrán que esperar a otra ocasión.


Fecha Original: 6 de octubre de 2009
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Comments (2)

  1. Es de justicia que, en cualquier apartado de Ciencia a los que nos podamos asomar estos días, aparezcan noticias como estas:

    “Charles K. Kao, Willard S. Boyle y George E. Smith, ganan premio Nobel de Física
    Gracias al descubrimiento de Kao, muchas señales pueden viajar como impulsos de luz al mismo tiempo y a lo largo de grandes distancias a través de delgadas fibras de vidrio. Estas señales pueden ser, además de lo anteriormente mencionado, comunicaciones”

    En otro lugares he podido leer: “Nobel de Física a los dominadores de la luz que llevaron a la comunicación por fibra óptica y la fotografía digital”

    Independientemente de los titulares más o menos rimbonbantes que tratan de resaltar la noticia, lo que sí es cierto es el hecho de que, la Física, esta vez de la mano de estos tres grandes y veteranos científicos, le ha dado al mundo mucho de sus desvelos, experimentos y estudios para que, se avance un poco más en los distintos terrenos que la disciplina permite abordar y que han sido bien explicados a lo largo de cientos de artículos en estos días.

    Lo mejor en estos casos es, dejar que disfruten de su merecido premio los interesados de dichos logros que, en estas fechas, tienden a recordar los tiempos pasados, las muchas horas pasadas a la luz de una lámpara en la noche silenciosa, la soledad del que sólo con la compañia de su imaginación, trata de descubrir secretos de la Naturaleza profundamente guardados y, en fin, que estos elegidos del destino, al igual que otros antes que ellos, han sido llamados a la gloria de pasar a la posteridad como precursores del saber del mundo que, gracias a ellos, hoy pueden disfrutar de adelantos que hafce sólo un siglo hubieran sido impensables.

    ¡FElicidades! Que disfruten del merecido premio

  2. Estos tres excelentes Físicos, como otros antes que ellos (Einstein con Lorentz y Maxwell con Faraday), se han apoyado en las nociones básicas, en los conocimeitnos que otros les han facilitado para hacer posible sus logros.

    La luz es importante en nuestras vidas, tan importante que hasta hemos inventado luz artificial para alumbrar nuestras casas y ciudades y escapar de la fea oscuridad. Es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensible y sobre la cual depende nuestra consciencia visual del universo y sus contenidos.

    La velocidad finita de la luz fue sospechada por muchos experimentadores en óptica, pero fue establecida en 1.676, cuando O. Roemer (1.644 – 1.710) la midió. Sir Isaac Newton (1.642 – 1.727) investigó el espectro óptico y utilizó los conocimientos existentes para establecer una primera teoría corpuscular de la luz, en la que era considerada como un chorro de partícu-las que provocaban perturbaciones en el “éter” del espacio.

    Sus sucesores adoptaron los corpúsculos, pero ignoraron las perturbaciones con forma de onda hasta que Thomas Young (1.773 – 1.829) redescubrió la interferencia de la luz en 1.801 y mostró que una teoría ondulatoria era esencial para interpretar este tipo de fenómenos. Este punto de vista fue adoptado durante la mayor parte del siglo XIX y permitió a James Clerk Maxwell (1.831 – 1.879) mostrar que la luz forma parte del espectro elec-tromagnético. En 1.905, Albert Einstein (1.879 – 1.955) demostró que el efecto fotoeléctrico sólo podía ser explicado con la hipótesis de que la luz consiste en un chorro de fotones de energía electromagnética discretos, esto es, pequeños paquetes de luz que él llamó fotones y que Max Planck llamó cuanto. Este renovado conflicto entre las teorías ondulatoria y corpuscular fue gradualmente resuelto con la evolución de la teoría cuántica y la mecá-nica ondulatoria. Aunque no es fácil construir un modelo que tenga caracte-rísticas ondulatorias y cospusculares, es aceptado, de acuerdo con la teoría de Bohr de la complementariedad, que en algunos experimentos la luz pare-cerá tener naturaleza ondulatoria, mientras que en otros parecerá tener natu-raleza corpuscular. Durante el transcurso de la evolución de la mecánica on-dulatoria también ha sido evidente que los electrones y otras partículas ele-mentales tienen propiedades de partícula y onda.

    El fotón es una partícula con masa en reposo nula consistente en un cuanto de radiación electromagnética (cuanto de luz). El fotón también puede ser considerado como una unidad de energía igual a hf, donde h es la constante de Planck y f es la frecuencia de radiación en hertzios. Los fotones viajan a la velocidad de la luz, es decir, a 299.792.458 metros por segundo. Son necesarios para explicar (como dijo Einstein) el efecto fotoeléctrico y otros fenómenos que requieren que la luz tenga carácter de partícula unas veces y de onda otras.
    El conocimiento de la luz (los fotones), ha permitido a la humanidad avances muy considerables en electrónica que, al sustituir los electrones por fotones (fotónica) se han construido dispositivos de transmisión, modulación, reflexión, refracción, amplificación, detección y guía de la luz. Algunos ejemplos son los láseres y las fibras ópticas. La fotónica es muy utilizada en telecomunicaciones, en operaciones quirúrgicas por láseres, en armas de potentes rayos láser y… en el futuro, en motores fotónicos que, sin contaminación, moverán nuestras naves a velocidades súperlumínicas.

    El electrón, otra partícula elemental importantísima para todos nosotros y para el universo mismo, está clasificado en la familia de los leptones, con una masa en reposo (símbolo me) de notación numérica igual a 9’109 3897 (54) ×10-31 Kg y una carga negativa de notación numérica igual a 1’602 177 33 (49) ×10-19 coulombios. Los electrones están presentes en todos los átomos en agrupamientos llamados capas alrededor del núcleo; cuando son arrancados del átomo se llaman electrones libres. La antipartícula del electrón es el positrón cuya existencia fue predicha por el físico Paúl Dirac. El positrón es un hermano gemelo del electrón, a excepción de la carga que es positiva.

    El electrón fue descubierto en 1.897 por el físico Joseph John Thomson (1.856 – 1.940). El problema de la estructura (si es que la hay) del electrón no está resuelto; nuestras máquinas no tienen la potencia suficiente para poder llegar, en el micromundo, a distancias infinitesimales de ese calibre. Si el electrón se considera como una carga puntual su auto energía es infinita y surgen dificultades de la ecuación de Lorentz-Dirac.

    Es posible dar al electrón un tamaño no nulo con un radio r0 llamado el radio clásico del electrón, dado por ro = e2/(mc2) = 2’82×10-13 cm, donde e y m son la carga y la masa, respectivamente, del electrón y c es la velocidad de la luz. Este modelo también tiene problemas como la necesidad de postu-lar las tensiones de Poincaré.

    Ahora se cree que los problemas asociados con el electrón deben ser analizados utilizando electrodinámica cuántica en vez de electrodinámica clásica.
    El electrón es uno de los miembros de la familia de leptones:

    electrón, e Con sus neutrinos asociados
    muón, μ
    tau, τ

    Las tres partículas, electrón, muón y tau, son exactas, excepto en sus masas. El muón es 200 veces más masivo que el electrón. La partícula tau es unas 35.600 veces más masiva que el electrón. Los leptones interaccionan por la fuerza electromagnética y la interacción débil. Para cada leptón hay una antipartícula equivalente de carga opuesta (como explicamos antes, el positrón es la antipartícula del leptón electrón). Los antineutrinos, como los neutrinos, no tienen carga.

    La interacción electromagnética es la responsable de las fuerzas que controlan las estructuras atómicas, las reacciones químicas y todos los fenómenos electromagnéticos. Puede explicar las fuerzas entre las partículas cargadas pero, al contrario que las interacciones gravitacionales, pueden ser tanto atractivas como repulsivas (probar con imanes como las fuerzas des-iguales y contrarias – positiva/negativa – se atraen, mientras que cargas iguales – negativa/negativa o positiva/positiva – se repelen).

    Algunas partículas neutras se desintegran por interacciones electromagnéticas. La interacción se puede interpretar tanto como un campo clásico de fuerzas (Ley de Coulomb) como por el intercambio de fotones virtuales. Igual que en las interacciones gravitatorias, el hecho de que las interacciones electromagnéticas sean de largo alcance significa que tienen una teoría clásica bien definida dadas por las ecuaciones de Maxwell. La teoría cuántica de las interacciones electromagnéticas se describen (como antes dije) con la electrodinámica cuántica.

    Esta fuerza tiene una partícula portadora, el fotón.

    Todos oímos con frecuencia la palabra “electrónica”, pero pocos pensamos que estamos hablando de electrones en diseños de dispositivos de control, comunicación y computación, basándose en el movimiento de los electrones en circuitos que contienen semiconductores, válvulas termoiónicas, resistencias, condensadores y bobinas y en la electrónica cuántica1 aplicada a la óptica, se han conseguido verdaderas maravillas que han facilitado grandes avances tecnológicos de distintas aplicaciones como la investigación o la medicina y la cirugía, entre otros, y, ahora se ha concedido los Nobel de Física precisamente, a estos tres Científicos protagonistas de la noticia, por su aportaciones a nuevas tecnoligiás que vienen a elevar no ya el conocimiento humano sino también las prestaciones tecnológicas que ordinariamente itulizamos en nuestro quehacer del día a día para todo nos sea más liviano y podamos, por medio de estos nuevos logros, tener una vida mejor.

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