La vida de Robert Schrieffer y la revolución de la superconductividad

¿Cómo es posible que la corriente eléctrica fluya eternamente a través de un cable sin perder ni una sola gota de energía? Durante casi medio siglo, esta pregunta atormentó a las mentes más brillantes de la física mundial, incluido el mismísimo Albert Einstein. La respuesta definitiva no llegó de un veterano consagrado, sino de la mente de un joven estudiante de doctorado en un rincón del metro de Nueva York. Ese joven era John Robert Schrieffer, cuya vida transitó entre la gloria del Premio Nobel y una trágica decadencia que ensombreció sus últimos años.

El nacimiento de una mente curiosa

John Robert Schrieffer nació el 31 de mayo de 1931 en Oak Park, Illinois. Desde muy joven, mostró una inclinación natural por desarmar el mundo para entender cómo funcionaba. Su infancia y adolescencia coincidieron con el auge de la radiofrecuencia y los primeros pasos de la electrónica moderna, lo que despertó su fascinación por los transistores y los circuitos.

En 1949, ingresó al prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) con la intención de estudiar ingeniería eléctrica. Sin embargo, el destino lo empujó hacia los fundamentos más profundos de la materia, y al cabo de dos años decidió cambiarse a la carrera de física. Tras graduarse, Schrieffer se trasladó a la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, un movimiento que cambiaría la historia de la ciencia para siempre.

El enigma que ni Einstein pudo resolver

Para entender la magnitud del logro de Schrieffer, debemos viajar a 1911. En ese año, el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes descubrió la superconductividad: el fenómeno por el cual ciertos materiales, al ser enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto, pierden por completo su resistencia eléctrica.

El problema era que nadie sabía por qué ocurría. En un conductor normal, los electrones chocan contra las impurezas y las vibraciones del material, disipando energía en forma de calor (el efecto Joule). En un superconductor, los electrones avanzaban sin fricción alguna. El fenómeno desafiaba la física clásica.

En Illinois, Schrieffer se convirtió en el estudiante de posgrado de John Bardeen (quien ya había co-inventado el transistor). Bardeen, consciente del talento del joven, le propuso un desafío titánico como tesis doctoral: resolver el misterio de la superconductividad. Al equipo se unió también Leon Cooper, un brillante físico teórico postdoctorado.

(Foto: Dutch National Archives)

La revelación en el metro de Nueva York: Nace la Teoría BCS

El trío de científicos comenzó a encajar las piezas. Cooper descubrió que, a temperaturas extremadamente bajas, los electrones (que normalmente se repelen por tener la misma carga) experimentaban una sutil atracción mutua debido a las vibraciones de la estructura atómica del material (los fonones). Esto permitía que se emparejaran, un fenómeno conocido como pares de Cooper.

Pero faltaba el paso crucial: ¿cómo se comportaban millones de estos pares moviéndose al mismo tiempo a través de un cristal? Bardeen tuvo que viajar a Estocolmo y dejó a Schrieffer y Cooper trabajando en el problema.

La inspiración divina asaltó a Schrieffer en enero de 1957, en el lugar menos pensado: el metro de Nueva York. Mientras asistía a una reunión de la Sociedad Americana de Física, y rodeado por el traqueteo de los vagones, Schrieffer concibió una función matemática basada en la física cuántica capaz de describir el estado estadístico de todos los pares de Cooper simultáneamente. Ideó una onda matemática donde todos los electrones actuaban en perfecta sincronía, como una coreografía perfecta.

Al regresar a Illinois, le mostró los cálculos a Cooper y, tras el regreso de Bardeen, confirmaron que la teoría encajaba matemáticamente con una precisión asombrosa. En julio de 1957 publicaron su trabajo. Había nacido la Teoría BCS (bautizada así por las iniciales de Bardeen, Cooper y Schrieffer).

En 1972, el comité de los Premios Nobel reconoció este hito histórico otorgándoles el Premio Nobel de Física. Con solo 41 años, Robert Schrieffer tocaba la cúspide del reconocimiento científico mundial.

El legado científico de Robert Schrieffer

La Teoría BCS no fue un logro menor. Explicó un misterio de décadas y sentó las bases para el desarrollo de tecnologías que hoy salvan vidas y mueven el mundo. Sin las ecuaciones que Schrieffer ayudó a descifrar en su juventud, hoy no existirían:

-Los sistemas de resonancia magnética hospitalaria (MRI), cuyos potentes imanes requieren cables superconductores.

-Los trenes de levitación magnética (Maglev), que viajan a altísimas velocidades sin tocar las vías.

-Los aceleradores de partículas modernos, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.

-Los prototipos actuales de computación cuántica.

Schrieffer continuó una carrera académica brillante, enseñando en instituciones de élite como la Universidad de Pensilvania, la Universidad de California en Santa Bárbara y la Universidad Estatal de Florida, publicando además importantes estudios sobre la superconductividad de alta temperatura.

El ocaso y la tragedia

Lamentablemente, la vida de Schrieffer no terminó con la serenidad que suele acompañar a las leyendas de la ciencia. En sus últimos años, su salud y su estabilidad personal comenzaron a deteriorarse drásticamente.

El episodio más oscuro de su biografía ocurrió el 24 de septiembre de 2004 en Santa María, California. Mientras conducía a gran velocidad con una licencia suspendida, Schrieffer provocó un violento accidente automovilístico en el que murió una persona y otras siete resultaron heridas. En 2005, el físico fue condenado a dos años de prisión por homicidio involuntario.

Este trágico suceso empañó sus últimos años de vida y supuso un doloroso contraste con una existencia dedicada al avance del conocimiento humano. Robert Schrieffer falleció el 27 de julio de 2019, a los 88 años, en una residencia de ancianos en Tallahassee, Florida.