Sir Owen Willans Richardson hizo algo más que estudiar física. Ayudó a construir un motor que impulsó el siglo XX. Nacido en Dewsbury, Yorkshire, en 1879, dedicó su vida a estudiar el comportamiento de los electrones. Su investigación sobre por qué el metal caliente emite partículas condujo directamente a la invención del tubo de vacío. Sin este descubrimiento, las primeras radios, televisores y computadoras que definieron la vida moderna no existirían.
Se graduó en el Trinity College de Cambridge en 1900. Allí estudió con J.J. Thomson en el Laboratorio Cavendish. La relación es formativa. El propio Thomson descubrió el electrón. Richardson tomó esta abstracción y descubrió cómo controlarla.
Demostrando la fuente de emisión de electrones
Los primeros años del siglo XX fueron una época turbulenta para la física. Los científicos sabían que la electricidad podía fluir a través del gas, pero no entendían completamente cómo funcionaban los tubos de vacío. Algunos investigadores creen que cuando el metal se calienta dentro del tubo, las moléculas de aire o gas circundantes liberan partículas cargadas eléctricamente. Ésta es una suposición razonable. El aire está ahí. El calor está ahí. La corriente estaba ahí.
Richardson les demostró que estaban equivocados.
En 1911 demostró de manera concluyente que los electrones no provienen del aire circundante, sino del propio metal caliente. Este es un cambio fundamental en la comprensión de la “emisión termoiónica”. Esto muestra que el calor por sí solo puede liberar electrones de la red metálica.
La ecuación que cambió la tecnología
Ese mismo año propuso una fórmula matemática para explicar este fenómeno. La tasa de emisión de electrones es directamente proporcional a la temperatura absoluta del metal. Esto se llama ley de Richardson o ecuación de Richardson-Dushman.
¿Por qué es esto importante hoy?
Esta ecuación permite a los ingenieros diseñar mejores tubos de vacío. Esto proporciona una forma predecible de controlar el flujo de electrones. Hasta entonces, el desarrollo de los tubos de vacío había sido una serie de prueba y error. La ley de Richardson hizo posible calcular exactamente cuánta corriente produciría un filamento calentado a una temperatura determinada. Esta precisión aceleró décadas el desarrollo de la electrónica.
De Princeton al King’s College
La carrera académica de Richardson progresó rápidamente. Se convirtió… entre 1906 y 1913 en profesor de física en la Universidad de Princeton. Regresó a Inglaterra en 1914 y ocupó un puesto en el King’s College de Londres. Se convirtió en profesor de física y diez años más tarde en director de investigación.
Se jubiló en 1944. Para entonces el mundo había cambiado. Los tubos de vacío que ayudó a teorizar ayudaron a crear comunicaciones globales. En 1939, fue nombrado caballero por su trabajo a favor de la ciencia.
Premio Nobel y legado
Recibió el Premio Nobel de Física en 1928. El premio se centró en su investigación sobre la emisión de electrones de metales calientes. Este es el “principio básico” de la tecnología de tubos de vacío.
Los tubos de vacío ahora están en gran medida obsoletos en la electrónica de consumo, reemplazados por transistores de estado sólido. Pero el principio permanece. Comprender cómo el calor afecta el movimiento de los electrones sigue siendo importante para la electrónica de alta potencia, los componentes aeroespaciales y ciertos tipos de sensores.
Richardson murió en Alton, Hampshire en 1959.
