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Hablando con Científicos

El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Fibra óptica y CCD. Nobel de Física 2009. Hablamos con Pedro Corredera.

Nobel de Física 2009

La Academia de las Ciencias de Suecia ha concedido el Premio Nobel de Física 2009 en dos mitades, una para Charles K. Kao, de Standard Telecommunication Laboratories, Harlow, Reino Unido, y de la Universidad de China en Hong Kong, por sentar la bases que llevaron a la transmisión de la luz en fibras para las comunicaciones ópticas, y la otra mitad, conjuntamente, a Willard S. Boyle y George E. Smith, que trabajaban en Bell Laboratories, Murray Hill, Estados Unidos, por la invención del circuito semiconductor de imagen, el sensor CCD.

Cuando Charles Kao se enfrentó al problema de la comunicación mediante luz, la humanidad llevaba ya más de 4.500 años enredando en el tema. En la antigua Mesopotamia y en Egipto ya se fabricaba el vidrio y sus habitantes observaban fascinados la riqueza de colores producidos por la luz al incidir en las piezas talladas. Aprendieron a construir espejos y hacían señales al reflejar con ellos la luz del Sol, y no sólo eso, según cuenta una leyenda, concentrando la luz con ellos, Arquímedes incendió a distancia las velas de las galeras romanas que asediaban Siracusa. Más adelante en el tiempo, en España se construyó una red de torres en las que se utilizaba la reflexión de la luz del Sol o de una hoguera para enviar información entre ellas y todo el mundo recuerda las películas de guerra en las que barcos amigos y enemigos se enviaban señales en Morse utilizando potentes reflectores de luz.

Cuando Charles Kao se enfrentó al problema, el estudio de la luz como medio de comunicación había sido abandonado. Por entonces, ya existía la posibilidad de enviar información a distancia mediante señales de radio y se había instalado el primer cable telefónico submarino, entre Escocia y Terranova, con capacidad de 36 llamadas telefónicas simultáneas. Varias razones habían aconsejado su abandono: por un lado, para comunicarse con luz hace falta que emisor y receptor se vean el uno al otro y, por otro, aunque nos han enseñado que viaja en línea recta, eso sólo sucede en el vacío (y no siempre, porque los cuerpos muy masivos, curvan los rayos con su gravedad), en la atmósfera, con sus vientos y diferencias de densidad, los rayos luminosos desvían de forma caprichosa.

Ante las dificultades de la transmisión con luz al aire libre, Kao optó por encerrar el rayo luminoso en el interior de un largo tubo y, sin sospecharlo, con ello comenzó el camino que lo llevaría al Premio Nobel. Ya se había intentado enviar luz utilizando tubos o barras de vidrio pero, desgraciadamente, en pocos metros la intensidad luminosa decaía hasta perderse. En 1965 Charles Kao y su joven colega George A. Hockham decidieron afrontar el reto de conseguir que la luz viajara por el interior de una fibra de vidrio durante más de un kilómetro sin que las pérdidas fueran un obstáculo. En 1966 Kao presentó sus conclusiones: si se conseguía elaborar una fibra finísima con vidrio de una pureza desconocida hasta entonces, la luz podría viajar por ella durante kilómetros sin grandes pérdidas. Cuatro años más tarde se logró elaborar una fibra óptica de un kilómetro de longitud que cumplía con las exigencias de Kao y el mundo comenzó a cambiar rápidamente.

Ahora, gracias a Charles Kao, se calcula que existen más de 1.000 millones de kilómetros de fibra óptica instalados en todo el mundo llevando señales de Internet, llamadas telefónicas e imágenes de televisión hasta los más remotos lugares de la Tierra.

La segunda mitad del premio Nobel de Física tiene dos protagonistas: Willard Boyle y George Smith gracias a un trabajo genial que ha revolucionado totalmente la forma de tratar las imágenes. Ya no hacen falta voluminosas películas fotográficas, ni costosos revelados químicos para obtener una fotografía, ahora todo se hace con un sensor CCD que graba la imagen digitalizada, el invento de Boyle y Smith.

Básicamente, el CCD es un dispositivo que transforma la luz en una señal eléctrica, un fenómeno por el que recibió el Premio Nobel Albert Einstein. Si se colocan muchos sensores de ese tipo en una superficie y se recopila la información que proporciona cada uno de ellos por separado, un píxel, podemos componer una fotografía. Ésa fue la idea que Boyle y Smith discutieron teóricamente sobre una pizarra en los despachos de los Laboratorios Bell en Murray Hill, en 1969. Los frutos de aquella idea no tardaron en llegar, un año más tarde, Boyle y Smith ya contaron con el primer sensor CCD gracias al cual demostraron, por primera vez, su funcionamiento en su cámara de video y al año siguiente una compañía americana fabricó el primer sensor comercial de 100×100 pixels. En 1975, Boyle y Smith crearon el primer video digital con una resolución suficiente como para tomar imágenes de televisión y, en estos momentos, cualquier chaval puede llevar una cámara con un sensor de varios megapixels en su teléfono móvil.

Gracias a su trabajo, a su inteligencia y a su sentido práctico de la vida, Charles Kao, Willard Boyle y George Smith han sido galardonados con el Premio Nobel de Física de 2009.

En Hablando con Científicos nos hemos desplazado hasta el Instituto de Física Aplicada del CSIC, allí hemos hablado con un experto en materia de fibra óptica, D. Pedro Corredera Guillén , investigador científico que pertenece al Grupo de Investigación de Tecnología para las Comunicaciones Ópticas . Les invitamos a escuchar la entrevista.

Para profundizar más en el tema les invitamos a escuchar:

¿Cómo funciona la fibra óptica? en la Ciencia Nuestra de Cada Día.

La fotografía digital. Entrevista con Daniel Torrelló, en Hablando con Científicos.


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