Johannes Georg Bednorz para niños
Johannes Georg Bednorz, nacido el 16 de mayo de 1950 en Neuenkirchen, Alemania, es un físico alemán muy reconocido. Recibió el Premio Nobel de Física en 1987 junto a Karl Alexander Müller. Lo ganaron por su importante descubrimiento en el campo de la superconductividad en materiales cerámicos.
Datos para niños Johannes Georg Bednorz |
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 Johannes Georg Bednorz en 2024
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| Información personal | ||
| Nacimiento | 16 de mayo de 1950 ciudad de Neuenkirchen, distrito de Steinfurt, región de Westfalia, estado de Renania del Norte-Westfalia, República Federal Alemana  |
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| Nacionalidad | alemana | |
| Educación | ||
| Educado en | Escuela Politécnica Federal de Zúrich | |
| Supervisor doctoral | Karl Alexander Müller | |
| Información profesional | ||
| Ocupación | Físico | |
| Área | Física | |
| Conocido por | Descubrimiento conjunto de superconductividad en ciertas sustancias a temperaturas más altas de las que hasta entonces se creían alcanzables. | |
| Empleador | IBM | |
| Obras notables | superconductividad | |
| Miembro de | Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (desde 2018) | |
El descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura por Georg Bednorz y K. Alexander Müller en 1986 fue un gran avance en la física. Ha influido mucho en la ciencia y la tecnología. Este hallazgo impulsó la investigación de nuevos materiales. También abrió puertas para sistemas de energía, transporte, medicina y computación.
Contenido
¿Quién es Johannes Georg Bednorz?
Primeros años y educación
Johannes Georg Bednorz nació en Neuenkirchen, Alemania. Fue el menor de cuatro hermanos. Sus padres eran maestros. De niño, le gustaba más trabajar con motocicletas y automóviles que con la música clásica. Sin embargo, en su adolescencia aprendió a tocar el violín y la trompeta.
En la escuela secundaria, se interesó por las ciencias naturales. Le gustaba la química y hacer experimentos. En 1968, Bednorz empezó a estudiar química en la Universidad de Münster. Luego cambió a cristalografía, que es un campo que combina química y física.
Experiencia en IBM y estudios avanzados
En 1972, sus profesores le ayudaron a pasar el verano en el Laboratorio de Investigación de IBM en Zúrich, Suiza. Allí conoció a K. Alex Müller, quien sería su futuro compañero de trabajo. Esta experiencia fue muy importante para su carrera.
Después de obtener su maestría en Münster en 1977, Bednorz comenzó su doctorado. Lo hizo en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH). Su supervisor fue Alex Müller. En 1982, después de terminar su doctorado, se unió al laboratorio de IBM. Allí, continuó la investigación de Müller sobre la superconductividad.
El descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura
En 1983, Bednorz y Müller comenzaron a estudiar las propiedades eléctricas de cerámicas. Estas cerámicas estaban hechas de óxidos de metales. En 1986, lograron un gran avance. Consiguieron que un óxido de cobre, bario y lantano (LaBaCuO) se volviera superconductor.
La temperatura a la que este material se hizo superconductor fue de 35 Kelvin (K). Esto era 12 K más alto que el récord anterior. Este descubrimiento impulsó mucha investigación. Llevó al hallazgo de otros materiales superconductores a temperaturas aún más altas. Algunos ejemplos son el BSCCO (107 K) y el YBCO (92 K).
Premio Nobel de Física
En 1987, Bednorz y Müller recibieron el Premio Nobel de Física. Se les otorgó "por su importante avance en el descubrimiento de la superconductividad en materiales cerámicos". Ese mismo año, Bednorz fue nombrado miembro de IBM.
Investigaciones posteriores y aplicaciones
Después de su descubrimiento, muchos científicos investigaron la superconductividad a alta temperatura. Bednorz trabajó como consultor para aplicaciones de superconductores. Se han encontrado nuevas mezclas de materiales con temperaturas de transición más altas.
Esto podría permitir la transmisión de energía sin pérdidas. Por ejemplo, desde 2014, una línea superconductora de 10 kV funciona con éxito en Essen, Alemania. Las investigaciones futuras incluyen motores y generadores superconductores. También se estudian los cojinetes magnéticos superconductores y el almacenamiento de energía magnética.
Reconocimientos y honores
En 1987, Bednorz fue nombrado IBM Fellow. En 1998, se hizo miembro de la Sociedad Americana de Física. En 2018, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU.
Varias universidades le han otorgado doctorados honoris causa. Entre ellas están las universidades de Salzburgo, Ratisbona, Tiflis, Katowice y Münster. Bednorz es ciudadano honorario de Emsdetten. En su ciudad natal, Neuenkirchen, una calle lleva su nombre: Georg-Bednorz-Straße.
¿Cuál es el impacto del descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura?
El descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura por Georg Bednorz y K. Alexander Müller en 1986 fue un momento clave. Tuvo grandes consecuencias para la física y la ciencia de materiales.
Impacto científico
La superconductividad a alta temperatura ocurre cuando ciertos materiales, al enfriarse, no tienen resistencia eléctrica. Esto sucede a temperaturas mucho más altas que los superconductores tradicionales. Antes de Bednorz y Müller, la superconductividad solo se veía cerca del cero absoluto (por debajo de 30 K). Su descubrimiento de superconductividad en cerámicas a 35 K fue sorprendente.
Este hallazgo cambió la forma de entender la superconductividad. Antes, se explicaba con la teoría BCS. Los descubrimientos de Bednorz y Müller abrieron nuevas vías de investigación. Desafiaron las teorías existentes e inspiraron nuevos modelos. Su trabajo impulsó la investigación de los superconductores a alta temperatura (HTS). Esto llevó al descubrimiento de materiales que son superconductores a temperaturas aún más altas, hasta 138 K.
Impacto en la ciencia de materiales
El descubrimiento creó un nuevo campo en la ciencia de materiales. Se centró en diseñar y crear nuevos materiales superconductores. Los primeros HTS, como los cupratos, eran difíciles de manejar. Sin embargo, llevaron a grandes avances en:
- Ingeniería de materiales: Los científicos buscaron nuevas formas de crear y usar los HTS. Se enfocaron en mejorar la estructura cristalina y las técnicas de dopaje. Con el tiempo, se descubrieron nuevas familias de materiales HTS, como los basados en hierro.
- Comprensión de la mecánica cuántica: El descubrimiento llevó a investigar más a fondo cómo se comportan los electrones en estos materiales. Esto influyó en otras áreas de la física, como la computación cuántica y los materiales cuánticos.
Impacto tecnológico e industrial
Aunque los HTS no se usan mucho en la vida diaria, su descubrimiento ha abierto el camino para futuras innovaciones.
- Transmisión de energía y electricidad: Los HTS prometen grandes avances en la transmisión de energía. Los cables superconductores pueden llevar electricidad sin pérdidas. Esto haría las redes eléctricas más eficientes. También se han desarrollado sistemas de almacenamiento de energía magnética (SMES).
- Levitación magnética y transporte: Los materiales HTS han influido en la tecnología de levitación magnética (maglev). Los trenes maglev usan imanes superconductores para levitar. Esto permite viajes de alta velocidad con menos energía.
- Imágenes médicas (RMN): La superconductividad es clave en las máquinas de resonancia magnética (RMN). Estas máquinas necesitan campos magnéticos fuertes. Los HTS podrían reducir los costos de operación de estos dispositivos.
- Computación cuántica: Una aplicación emocionante de los HTS es en la computación cuántica. Se han propuesto materiales HTS para los bits cuánticos o qubits. Los qubits superconductores pueden funcionar a temperaturas más altas.
- Sensores de campos magnéticos: Los materiales superconductores han permitido crear dispositivos muy sensibles. Un ejemplo son los SQUID (Dispositivos de Interferencia Cuántica Superconductora). Estos pueden medir campos magnéticos muy débiles.
Desafíos y futuro
A pesar de su gran potencial, los HTS aún tienen desafíos:
- Calidad y costo de los materiales: Muchos HTS son difíciles y caros de fabricar. Para que se usen más, deben ser más fáciles de producir y más económicos.
- Necesidad de enfriamiento: Aunque se llaman "alta temperatura", los HTS aún necesitan enfriamiento. A menudo se usa nitrógeno líquido, que es relativamente barato. Lograr la superconductividad a temperatura ambiente sigue siendo una meta importante.
- Fragilidad: Los materiales HTS, especialmente los cupratos, son frágiles. Es difícil darles forma para usarlos en dispositivos. La investigación busca crear formas más flexibles y duraderas de HTS.
Véase también
En inglés: Georg Bednorz Facts for Kids
