LAUGHLIN, Robert B.
Descripción
Robert B. Laughlin [Visalia (California), 1950]. Físico teórico estadounidense que, junto a Daniel C. Tsui y Hörst Störmer, ganó el Premio Nobel de Física en 1998 por sus contribuciones a la explicación del efecto Hall cuántico fraccionario, consistente en la aparición de unas cuasipartículas cuya carga eléctrica es igual a una fracción de la del electrón, cuando los electrones interaccionan a muy baja temperatura y con campos magnéticos muy intensos. Autor del libro "Un Universo diferente" en el que afirma que la verdadera frontera de la Ciencia no está en lo pequeño, sino en lo complejo. La idea de emergencia, según la cual el todo es algo más que sus partes, es mucho más relevante que la de reducción, pues casi toda la actividad científica y toda la tecnología se ocupan de nociones emergentes.
Biografía
Robert Betts LAUGHLIN nació el 1 de noviembre de 1950 en la ciudad agrícola de Visalia en California. Su padre trabajaba en la Oficina del Distrito Fiscal del Condado de Tullare y su madre era hija de un médico local. Robert era el mayor de cuatro hermanos. Su madre fundó junto a otros padres una escuela para inculcar una buena educación para los niños. Aprendieron entre otras cosas latín y francés. Además, la madre obligó a Robert a acudir a clases de piano, las cuales odiaba siendo niño y ahora agradece haber aprendido para evadirse tocando regularmente.
Desde joven Robert B. Laughlin sintió un profundo respeto y admiración por la naturaleza, mientras pasaba el tiempo en una cabaña que su abuela materna tenía en medio de las montañas al sur de Sequoia Park, al mismo tiempo que descubría su afán por la electrónica.
Con la intención de convertirse en ingeniero eléctrico, se matriculó en la Universidad de California en Berkeley en el otoño de 1968. A mitad de su primer curso se cambió a la Facultad de Físicas, donde estudió también Matemáticas con Owen Chamberlain, quien le enseñó Mecánica cuántica. El temor de que fuese llamado a filas para combatir en Vietnam, hizo que Laughlin fallase en las pruebas de laboratorio y, en vez de terminar graduado en Física y Matemáticas como pretendía, consiguió en 1972 un A.B. en esta última. Paradójicamente este fracaso le evitó ir al frente en Vietnam, siendo destinado a la base de misiles nucleares Pershing, en Schwäbisch Gmünd, a 50 km de Stuttgart (Alemania), tras un entrenamiento en el campamento de Fort Sill en Oklahoma.
Licenciado del ejército, en el otoño de 1974 ingresó como postgraduado en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) en la rama de Física del Estado Sólido. Allí se encontró con John Joannopoulos, un joven profesor procedente de la Universidad de Berkeley, a quien pidió lo integrase en su grupo que modelaba materiales electrónicos con silicio defectuoso, cristales de silicato y selenio defectuoso. Era un buen procedimiento para aprender los principios de los semiconductores, el mismo que empleó William Shockley con John Slater precisamente en el MIT. Laughlin realizó una amplia variedad de experimentos, algunos de los cuales quedaron reflejados en publicaciones conjuntas con John Joannopoulos.
Fue en la piscina del MIT donde conoció a Anita, hija del Decano de Estudios de Postgrado en el Lesley College. Se casaron en la Memorial Church de la Universidad de Stanford, de la que era antigua alumna la madre de Anita.
En 1979 Robert Laughlin se doctoró en Físicas en el MIT. El Instituto le recomendó para que lo admitiesen en el Grupo Teórico de los Laboratorios Bell, en Murray Hill (New Jersey), el empleo ideal para un físico teórico recién doctorado, una especie de santuario de la Física del Estado Sólido desde que Shockley lo preparó tras la invención del transistor. Laughlin trabajó principalmente con Dan Tsui y Hörst Störmer. En 1982, a la edad de 32 años, cinco después de haber sobrepasado la llamada barrera de la senilidad para un científico teórico, Laughlin dio una explicación al efecto cuántico fraccionario descrito por Tsui y Störmer, partiendo de la famosa publicación de Klaus von Klitzing. Pero ya era tarde, y su contrato con los Bell Labs había expirado en 1981. Encontró trabajo como postgraduado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, una empresa especializada en armas nucleares para la Secretaría de Defensa, donde permaneció un año.
Laughlin envío su explicación a Physical Review Letters, que la publicaría meses más tarde y comenzaron a llegarle invitaciones para que presentase su descubrimiento en Dinamarca, Finlandia y la Unión Soviética. En 1984 recibió ofertas de varias universidades y una especialmente atractiva de Stanford, que aceptó para abordar una línea de investigación que permitiera comprender todas las implicaciones del descubrimiento del efecto Hall cuántico fraccionario.
En 1985 el Departamento de Energía de los EE.UU. le otorgó el Premio E. O. Lawrence de Física. Asimismo en 1985 la Universidad de Stanford contrató a Robert Laughlin como Profesor asociado de Física pasando a Profesor titular en 1989. Entre 1993 y 2007, compartió este último nombramiento con el de Profesor de Física Aplicada.
En 1994 fue admitido como Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU.
En 1998 Robert B. Laughlin recibió el Premio Nobel de Física por la explicación a los resultados de Daniel Tsui y Hörst Störmer sobre el efecto Hall cuántico fraccionario, consistente en la aparición de unas cuasipartículas cuya carga eléctrica es igual a una fracción de la del electrón, cuando los electrones interaccionan a muy baja temperatura y con campos magnéticos muy intensos. Según Laughlin, en las condiciones del experimento, los electrones se condensan en una especie de fluido cuántico que sólo existe porque los electrones interaccionan entre sí. La ecuación de Laughlin explica cómo se desplazan los electrones en este fluido y cómo se crean entidades de carga fraccionaria que se desplazan en el fluido como partículas.
También en 1998 el Instituto Franklin concedió a Laughlin la Medalla Benjamin Franklin de Física. Y al año siguiente la Universidad de Stanford le entregó la Medalla de Oro.
Entre 2004 y 2006 desempeñó el cargo de Presidente del Instituto Coreano Avanzado de Ciencia y Tecnología. (KAIST) en Daejeon (Corea del Sur). La Universidad de Maryland le concedió el Doctorado de Letras en 2005 y dos años después la Universidad Noruega de Ciencias y Tecnología le entregó la Medalla Onsager.
Laughlin, como físico teórico, relaciona áreas tan dispares como la del plegamiento de las proteínas y la de la superconductividad de altas temperaturas, que, según él, "es hoy uno de los problemas más importantes, porque la riqueza de su comportamiento sugiere la presencia de una nueva forma de emergencia cuántica. Estos sistemas, regulados por principios de organización superiores, tienen en común el ser invisibles a escala microscópica -la escala a la que los físicos actuales trabajan-. Además, como no hay una única regla que describa estos sistemas -como desearía el ideal reduccionista-, sólo es posible entender su funcionamiento mediante la observación, y logrando que teoría y experimento se den la mano".
En su libro A Different Universe: Reinventing Physics from the Bottom Down (" Un universo diferente") Laughlin afirma que la verdadera frontera de la ciencia no está en lo pequeño, sino en lo complejo. Cuando se agregan muchos átomos para formar un sólido o un tejido biológico, surgen nuevos principios organizativos que no pueden derivarse rigurosamente a partir de leyes microscópicas y que carecen de significado en sistemas de pocas partículas. Laughlin insiste en que la investigación de esos conceptos emergentes que operan en la organización compleja de la materia es tan "fundamental" como la investigación sobre las fuerzas elementales. Si se atiende a la ciencia en su conjunto, la idea de emergencia, según la cual el todo es algo más que sus partes, es mucho más relevante que la de reducción, pues casi toda la actividad científica, incluida la física, y toda la tecnología se ocupan de nociones emergentes. Estas van desde la temperatura de un líquido hasta la resistencia de un edificio pasando por la morfología de una flor. En el "universo diferente" que propone Laughlin, la ciencia se reconcilia con el sentido común porque toda nuestra percepción de la realidad se basa en conceptos y leyes emergentes.
El problema, en su opinión, es que una teoría del todo no podrá explicar jamás algunos de los problemas más importantes de la ciencia hoy, que tienen que ver con la aparición de propiedades nuevas en sistemas construidos con un número elevado de partículas. La frase resumen es 'más es diferente'. Muchos ejemplos de estos sistemas se dan en biología: 'Intentar predecir la función de las proteínas o el comportamiento del cerebro humano a partir de estas ecuaciones es absurdo'.
Por eso "es irónico sentarse y dedicarse a pensar en la ecuación definitiva, que lo describe todo, en lugar de salir y ver el mundo. La auténtica ciencia se basa siempre en la observación. Y desafortunadamente las teorías del todo son más fáciles de vender que la auténtica ciencia".
Sobre las predicciones de que la Física se acerca a su fin, Laughlin dice: "Lo que ocurre es que lo que va a acabar es la ciencia reduccionista, pero quedan innumerables preguntas sin respuesta. Gran parte de la Física moderna se basa en creencias reduccionistas, más que en hechos experimentales, y esto será muy perjudicial para la ciencia a largo plazo. El reduccionismo se concreta en la búsqueda de una teoría del todo, un conjunto de ecuaciones que describan todos los fenómenos observados hasta ahora y que se observarán en el futuro. Es la encarnación moderna del ideal reduccionista de los antiguos griegos, una aproximación al mundo natural que sigue siendo para muchos el paradigma central de la Física".
Actualmente Robert B. Laughlin trabaja en la fenomenología de la correlación electrónica, en las propiedades experimentales de los materiales para inferir, o no, la presencia de nuevas clases de una autoorganización cuántica. Recientemente ha propuesto que se interprete que todos los aislantes de Mott, incluyendo a los dopados que muestran superconductividad a altas temperaturas, están infestados por una nueva clase de orden subsidiario llamado 'antiferromagnetismo orbital' que es difícil de detectar directamente.
Más información
Robert Betts LAUGHLIN nació el 1 de noviembre de 1950 en la ciudad agrícola de Visalia en California. Su padre trabajaba en la Oficina del Distrito Fiscal del Condado de Tullare y su madre era hija de un médico local. Robert era el mayor de cuatro hermanos. Su madre fundó junto a otros padres una escuela para inculcar una buena educación para los niños. Aprendieron entre otras cosas latín y francés. Además, la madre obligó a Robert a acudir a clases de piano, las cuales odiaba siendo niño y ahora agradece haber aprendido para evadirse tocando regularmente.
Desde joven Robert B. Laughlin sintió un profundo respeto y admiración por la naturaleza, mientras pasaba el tiempo en una cabaña que su abuela materna tenía en medio de las montañas al sur de Sequoia Park, al mismo tiempo que descubría su afán por la electrónica.
Con la intención de convertirse en ingeniero eléctrico, se matriculó en la Universidad de California en Berkeley en el otoño de 1968. A mitad de su primer curso se cambió a la Facultad de Físicas, donde estudió también Matemáticas con Owen Chamberlain, quien le enseñó Mecánica cuántica. El temor de que fuese llamado a filas para combatir en Vietnam, hizo que Laughlin fallase en las pruebas de laboratorio y, en vez de terminar graduado en Física y Matemáticas como pretendía, consiguió en 1972 un A.B. en esta última. Paradójicamente este fracaso le evitó ir al frente en Vietnam, siendo destinado a la base de misiles nucleares Pershing, en Schwäbisch Gmünd, a 50 km de Stuttgart (Alemania), tras un entrenamiento en el campamento de Fort Sill en Oklahoma.
Licenciado del ejército, en el otoño de 1974 ingresó como postgraduado en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) en la rama de Física del Estado Sólido. Allí se encontró con John Joannopoulos, un joven profesor procedente de la Universidad de Berkeley, a quien pidió lo integrase en su grupo que modelaba materiales electrónicos con silicio defectuoso, cristales de silicato y selenio defectuoso. Era un buen procedimiento para aprender los principios de los semiconductores, el mismo que empleó William Shockley con John Slater precisamente en el MIT. Laughlin realizó una amplia variedad de experimentos, algunos de los cuales quedaron reflejados en publicaciones conjuntas con John Joannopoulos.
Fue en la piscina del MIT donde conoció a Anita, hija del Decano de Estudios de Postgrado en el Lesley College. Se casaron en la Memorial Church de la Universidad de Stanford, de la que era antigua alumna la madre de Anita.
En 1979 Robert Laughlin se doctoró en Físicas en el MIT. El Instituto le recomendó para que lo admitiesen en el Grupo Teórico de los Laboratorios Bell, en Murray Hill (New Jersey), el empleo ideal para un físico teórico recién doctorado, una especie de santuario de la Física del Estado Sólido desde que Shockley lo preparó tras la invención del transistor. Laughlin trabajó principalmente con Dan Tsui y Hörst Störmer. En 1982, a la edad de 32 años, cinco después de haber sobrepasado la llamada barrera de la senilidad para un científico teórico, Laughlin dio una explicación al efecto cuántico fraccionario descrito por Tsui y Störmer, partiendo de la famosa publicación de Klaus von Klitzing. Pero ya era tarde, y su contrato con los Bell Labs había expirado en 1981. Encontró trabajo como postgraduado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, una empresa especializada en armas nucleares para la Secretaría de Defensa, donde permaneció un año.
Laughlin envío su explicación a Physical Review Letters, que la publicaría meses más tarde y comenzaron a llegarle invitaciones para que presentase su descubrimiento en Dinamarca, Finlandia y la Unión Soviética. En 1984 recibió ofertas de varias universidades y una especialmente atractiva de Stanford, que aceptó para abordar una línea de investigación que permitiera comprender todas las implicaciones del descubrimiento del efecto Hall cuántico fraccionario.
En 1985 el Departamento de Energía de los EE.UU. le otorgó el Premio E. O. Lawrence de Física. Asimismo en 1985 la Universidad de Stanford contrató a Robert Laughlin como Profesor asociado de Física pasando a Profesor titular en 1989. Entre 1993 y 2007, compartió este último nombramiento con el de Profesor de Física Aplicada.
En 1994 fue admitido como Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU.
En 1998 Robert B. Laughlin recibió el Premio Nobel de Física por la explicación a los resultados de Daniel Tsui y Hörst Störmer sobre el efecto Hall cuántico fraccionario, consistente en la aparición de unas cuasipartículas cuya carga eléctrica es igual a una fracción de la del electrón, cuando los electrones interaccionan a muy baja temperatura y con campos magnéticos muy intensos. Según Laughlin, en las condiciones del experimento, los electrones se condensan en una especie de fluido cuántico que sólo existe porque los electrones interaccionan entre sí. La ecuación de Laughlin explica cómo se desplazan los electrones en este fluido y cómo se crean entidades de carga fraccionaria que se desplazan en el fluido como partículas.
También en 1998 el Instituto Franklin concedió a Laughlin la Medalla Benjamin Franklin de Física. Y al año siguiente la Universidad de Stanford le entregó la Medalla de Oro.
Entre 2004 y 2006 desempeñó el cargo de Presidente del Instituto Coreano Avanzado de Ciencia y Tecnología. (KAIST) en Daejeon (Corea del Sur). La Universidad de Maryland le concedió el Doctorado de Letras en 2005 y dos años después la Universidad Noruega de Ciencias y Tecnología le entregó la Medalla Onsager.
Laughlin, como físico teórico, relaciona áreas tan dispares como la del plegamiento de las proteínas y la de la superconductividad de altas temperaturas, que, según él, "es hoy uno de los problemas más importantes, porque la riqueza de su comportamiento sugiere la presencia de una nueva forma de emergencia cuántica. Estos sistemas, regulados por principios de organización superiores, tienen en común el ser invisibles a escala microscópica -la escala a la que los físicos actuales trabajan-. Además, como no hay una única regla que describa estos sistemas -como desearía el ideal reduccionista-, sólo es posible entender su funcionamiento mediante la observación, y logrando que teoría y experimento se den la mano".
En su libro A Different Universe: Reinventing Physics from the Bottom Down (" Un universo diferente") Laughlin afirma que la verdadera frontera de la ciencia no está en lo pequeño, sino en lo complejo. Cuando se agregan muchos átomos para formar un sólido o un tejido biológico, surgen nuevos principios organizativos que no pueden derivarse rigurosamente a partir de leyes microscópicas y que carecen de significado en sistemas de pocas partículas. Laughlin insiste en que la investigación de esos conceptos emergentes que operan en la organización compleja de la materia es tan "fundamental" como la investigación sobre las fuerzas elementales. Si se atiende a la ciencia en su conjunto, la idea de emergencia, según la cual el todo es algo más que sus partes, es mucho más relevante que la de reducción, pues casi toda la actividad científica, incluida la física, y toda la tecnología se ocupan de nociones emergentes. Estas van desde la temperatura de un líquido hasta la resistencia de un edificio pasando por la morfología de una flor. En el "universo diferente" que propone Laughlin, la ciencia se reconcilia con el sentido común porque toda nuestra percepción de la realidad se basa en conceptos y leyes emergentes.
El problema, en su opinión, es que una teoría del todo no podrá explicar jamás algunos de los problemas más importantes de la ciencia hoy, que tienen que ver con la aparición de propiedades nuevas en sistemas construidos con un número elevado de partículas. La frase resumen es 'más es diferente'. Muchos ejemplos de estos sistemas se dan en biología: 'Intentar predecir la función de las proteínas o el comportamiento del cerebro humano a partir de estas ecuaciones es absurdo'.
Por eso "es irónico sentarse y dedicarse a pensar en la ecuación definitiva, que lo describe todo, en lugar de salir y ver el mundo. La auténtica ciencia se basa siempre en la observación. Y desafortunadamente las teorías del todo son más fáciles de vender que la auténtica ciencia".
Sobre las predicciones de que la Física se acerca a su fin, Laughlin dice: "Lo que ocurre es que lo que va a acabar es la ciencia reduccionista, pero quedan innumerables preguntas sin respuesta. Gran parte de la Física moderna se basa en creencias reduccionistas, más que en hechos experimentales, y esto será muy perjudicial para la ciencia a largo plazo. El reduccionismo se concreta en la búsqueda de una teoría del todo, un conjunto de ecuaciones que describan todos los fenómenos observados hasta ahora y que se observarán en el futuro. Es la encarnación moderna del ideal reduccionista de los antiguos griegos, una aproximación al mundo natural que sigue siendo para muchos el paradigma central de la Física".
Actualmente Robert B. Laughlin trabaja en la fenomenología de la correlación electrónica, en las propiedades experimentales de los materiales para inferir, o no, la presencia de nuevas clases de una autoorganización cuántica. Recientemente ha propuesto que se interprete que todos los aislantes de Mott, incluyendo a los dopados que muestran superconductividad a altas temperaturas, están infestados por una nueva clase de orden subsidiario llamado 'antiferromagnetismo orbital' que es difícil de detectar directamente.
Más información
- https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1998/laughlin/biographical/
- https://www.britannica.com/biography/Robert-B-Laughlin
- https://www.nacion.com/ciencia/aplicaciones-cientificas/robert-b-laughlin-no-quiero-lavarles-el-cerebro-a-los-jovenes-para-que-estudien-ciencia/I6H3HNWPURFP7NRNQ2C4T5RO7E/story/
- https://www.abc.es/ciencia/20150114/abci-diez-descubrimientos-premio-nobel-201501141507_1.html
- www.grupobbva.com/TLFU/dat/np_robert_laughlin.doc
Vídeos
Interview with Robert B. Laughlin at the 60th meeting of Nobel Laureates in Lindau, Germany, June 2010. The interviewer is Adam Smith, Editorial Director of Nobel Media.
Part of the Fall 2013 Stanford Energy Seminar. Laughlin outlines his recent book, Powering the Future: How We Will (Eventually) Solve the Energy Crisis and Fuel the Civilization of Tomorrow. Robert takes the audience past contemporary politics through a mental journey to a time, several centuries from now, when nobody uses carbon-based fuel out of the ground anymore, either because they have banned the practice or it is gone. Thinking through the energy and climate problem backward in this way is easy to do, and it helps clarifies the present-day situation.
Thursday, November 29, 2018 at 4:30 p.m. The Stanford Department of Physics invites you to a special colloquium on "The Brayton Battery". Speaker: Robert B. Laughlin.
